專利名稱：：多維交叉并行級(jí)聯(lián)單奇偶校驗(yàn)碼的編、譯碼方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于通信
技術(shù)領(lǐng)域：
，涉及信道糾錯(cuò)編碼技術(shù)，特別是一種多維交叉并行級(jí)聯(lián)單奇偶校驗(yàn)碼的編碼、譯碼方法，可用于對(duì)接收信號(hào)錯(cuò)誤的糾正。
背景技術(shù)：
：在現(xiàn)代數(shù)字通信系統(tǒng)以及數(shù)字存儲(chǔ)系統(tǒng)中，信道傳輸特性不理想以及噪聲的存在，會(huì)導(dǎo)致接收端出現(xiàn)接收信號(hào)的錯(cuò)誤，通常采用信道糾錯(cuò)編碼技術(shù)來解決這一問題。在現(xiàn)代信道糾錯(cuò)編碼技術(shù)中，Turbo碼和低密度奇偶校驗(yàn)LDPC碼是兩類最重要的編碼。研究表明，Turbo碼和LDPC碼在長分組下均具有逼近香農(nóng)限的性能。Turbo碼的編碼結(jié)構(gòu)簡單，但譯碼復(fù)雜度很高。相對(duì)于Turbo碼，LDPC碼的譯碼簡單，但通常需要較大的迭代次數(shù)才能使譯碼收斂。此外，標(biāo)準(zhǔn)的LDPC通常利用校驗(yàn)矩陣H進(jìn)行描述，由此得到的生成矩陣往往不是稀疏矩陣，因此其編碼復(fù)雜度要遠(yuǎn)高于Turbo碼。同時(shí)，根據(jù)某一H矩陣描述的LDPC碼通常不能適用各種不同碼長的要求，當(dāng)碼長發(fā)生變化時(shí)，需要重新設(shè)計(jì)H矢巨陣。另外，在很多通信系統(tǒng)中，需要可以支持多種編碼速率的信道編碼。文獻(xiàn)TeeJSK,TaylorDP，andMartinPA."Multipleserialandparallelconcatenatedsingleparity-checkcodes".正EETrans,onCommun.，2003，51(10):1666—1675.提出了一種多維并行級(jí)聯(lián)單奇偶校驗(yàn)M-PC-SPC碼，其編碼方法如圖1所示。該碼由多個(gè)并行級(jí)聯(lián)的單奇偶校驗(yàn)碼構(gòu)成，長為K的輸入信息比特幀U分別進(jìn)入M個(gè)隨機(jī)交織器進(jìn)行交織，得到M個(gè)交織后信息比特幀；每一個(gè)交織后信息比特幀經(jīng)串并變換后變?yōu)閗個(gè)并行支路，進(jìn)入相應(yīng)的參數(shù)為a+7，&)的單奇偶校驗(yàn)編碼器進(jìn)行編碼，輸出一個(gè)包括微個(gè)奇偶校驗(yàn)比特的奇偶校驗(yàn)比特流；對(duì)M個(gè)并行奇偶校驗(yàn)比特流進(jìn)行并串變換，得到包括M皿個(gè)奇偶校驗(yàn)比特的奇偶校驗(yàn)比特幀P，將奇偶校驗(yàn)比特幀P與輸入信息比特幀U復(fù)接，得到長為iV的輸出碼字C。M-PC-SPC碼的編譯碼復(fù)雜度較低，支持多種編碼速率，且該結(jié)構(gòu)可以適合任意滿足皿為整數(shù)的編碼長度的要求。但是該編碼結(jié)構(gòu)存在較高的錯(cuò)誤平層，在較高信噪比區(qū)域內(nèi)，其編碼增益較差。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服上述己有技術(shù)的缺陷，提供一種多維交叉并行級(jí)聯(lián)單奇偶校驗(yàn)碼的編、譯碼方法，以實(shí)現(xiàn)低復(fù)雜度的編碼、譯碼，獲取較高的編碼增益以及較低的錯(cuò)誤平層，同時(shí)支持不同碼長及多種編碼速率。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一、多維交叉并行級(jí)聯(lián)單奇偶校驗(yàn)碼的編碼方法，包括如下步驟步驟1，根據(jù)系統(tǒng)要求的編碼長度以及編碼速率確定編碼參數(shù)，即編碼速率i、輸入信息比特幀U的長度K、完成編碼后輸出碼字的長度7V、交織器的數(shù)目M、單奇偶校驗(yàn)編碼器的數(shù)目P以及每一個(gè)交織后的信息比特幀構(gòu)成的并行支路的數(shù)目&步驟2，將輸入信息比特幀U分別用M個(gè)交織器進(jìn)行交織，得到M個(gè)交織后的信息比特幀U71、m=7,2，3,...，Af;步驟3，対每一個(gè)交織后的信息比特幀U^進(jìn)行串并變換，得到fe個(gè)長為L的并行比特幀U^，m斗2，3，…，見對(duì)M個(gè)交織后信息比特幀進(jìn)行串并變換后得到八z"1.II,丄4-丄Jr口ntt7口t:+厶、,l,丄4^.A"CTTTGyW/Cn、升1丁，叩乂乂奮柳/V[L'寸守方tiP平UixM/t;步驟4，對(duì)交叉器輸入比特矩陣U^皿進(jìn)行L次交叉編碼操作，得到奇偶校驗(yàn)比特矩陣P&P;步驟5，對(duì)奇偶校驗(yàn)比特矩陣P^p進(jìn)行并串轉(zhuǎn)換，得到奇偶校驗(yàn)比特幀P;步驟6，將奇偶校驗(yàn)比特幀P與輸入信息比特幀U復(fù)接，構(gòu)成輸出碼字C=[UP]，C的長度為W=K+LP，編碼碼率為/=^/(P+fc)。二、多維交叉并行級(jí)聯(lián)單奇偶校驗(yàn)碼的譯碼方法，包括如下步驟步驟A，初始化譯碼參數(shù)，即設(shè)置迭代譯碼的最大允許迭代次數(shù)為T，并將迭代次數(shù)計(jì)數(shù)變量f的值置為1;步驟B，譯碼器根據(jù)接收信號(hào)Y計(jì)算碼字C的信道先驗(yàn)信息為￡eh=2Y/tr2，其中，Yz^+n為譯碼器從信道中接收到的信號(hào)，G為編碼輸出的碼字C經(jīng)BPSK調(diào)制后的信號(hào)，n為零均值的加性高斯白噪聲，c^為加性高斯白噪聲n的方差；步驟C，由碼字C的信道先驗(yàn)信息的前K個(gè)元素構(gòu)成輸入信息比特幀U的信道先驗(yàn)信息《(U);由碼字C的信道先驗(yàn)信息的第K+l至第AT個(gè)元素構(gòu)成奇偶校驗(yàn)比特幀P的信道先驗(yàn)信息Zf(P);步驟D，將輸入信息比特幀U的先驗(yàn)信息《(U)分別用M個(gè)交織器進(jìn)行交織，得到M個(gè)交織后信息比特幀的信道先驗(yàn)信息《(U、)，m^，2，3,…，Af，該信道先驗(yàn)信息《(IT")構(gòu)成第一次迭代譯碼中的M個(gè)交織后信息比特幀的先驗(yàn)信息Z;(IT"")，即Z;(IT")-Zf(IT'"),f=l，m=7，2，3，.."M;步驟E，在第f次迭代譯碼中，針對(duì)每一次交叉編碼操作所對(duì)應(yīng)的編碼結(jié)構(gòu)，利用參與該次交叉編碼操作的M&個(gè)信息比特的先驗(yàn)信息，以及該次交叉編碼操作所生成的P個(gè)奇偶校驗(yàn)比特的先驗(yàn)信息，進(jìn)行最大后驗(yàn)概率譯碼，輸出M&個(gè)信息比特的外信息，即一次局部譯碼；針對(duì)L次交叉編碼操作，同時(shí)進(jìn)行L次局部譯碼，得到第f次迭代譯碼中M個(gè)交織后信息比特幀的外信息4(IT"0，/n=7，2，3，...，Af;步驟F，判斷迭代次數(shù)計(jì)數(shù)變量f是否己大于步驟A中設(shè)定的最大允許迭代次數(shù)T，若滿足則轉(zhuǎn)入步驟H，否則轉(zhuǎn)入步驟G;步驟G，利用步驟E中得到的第f次迭代譯碼中M個(gè)交織后信息比特幀U的外信息4(U、)，以及步驟D中得到的M個(gè)交織后信息比特幀的信道先驗(yàn)信息《(u、)，計(jì)算第&i次迭代中M個(gè)交織后信息比特幀的先驗(yàn)信息z;+1(ir)=《(ir'")+兀Jj^兀;m(U""，m=7,2，3,...，M，并將迭代次數(shù)計(jì)數(shù)變量r的值加l，返回步驟E繼續(xù)進(jìn)行迭代譯碼；步驟H，當(dāng)T次迭代譯碼完成后，利用輸入信息比特幀U的信道先驗(yàn)信息《(U)，以及第T次迭代譯碼中M個(gè)交織后信息比特幀的外信息g(lT'")，m=7，2，3，...，M，計(jì)算輸入信息比特幀U的判決對(duì)數(shù)似然比信息1(11)=《(11)+Z:=i7C[g(lT)]，并對(duì)"U)進(jìn)行硬判決，得到譯碼結(jié)果tJ。本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)a)本發(fā)明由于釆用一個(gè)交叉器和P個(gè)單奇偶校驗(yàn)編碼編碼器，由交叉器在i5個(gè)單奇偶校驗(yàn)編碼器之間構(gòu)建了新的聯(lián)系，從而改變了輸入信息比特與奇偶校驗(yàn)比特之間的關(guān)系，可降低誤比特率的錯(cuò)誤平層，以獲取更好的誤比特率性能。b)本發(fā)明由于采用M個(gè)交織器、一個(gè)交叉器和P個(gè)單奇偶校驗(yàn)編碼編碼器構(gòu)成的編碼結(jié)構(gòu)，而其編碼速率為A/(T+W，與交織器的個(gè)數(shù)似無關(guān)，因而在調(diào)整編碼速率時(shí)更為方便靈活。C)本發(fā)明由于在編碼方法中采用了L次交叉編碼操作，因而只要輸入信息比特幀U的長度K滿足1=皿，都可使用該編碼方法進(jìn)行編碼，從而適應(yīng)不同碼長的要求。圖l是現(xiàn)有多維并行級(jí)聯(lián)單奇偶校驗(yàn)碼的編碼方法示意圖；圖2是本發(fā)明多維交叉并行級(jí)聯(lián)單奇偶校驗(yàn)碼的編碼方法示意圖；圖3是本發(fā)明多維交叉并行級(jí)聯(lián)單奇偶校驗(yàn)碼的交叉編碼操作示意圖；圖4是本發(fā)明多維交叉并行級(jí)聯(lián)單奇偶校驗(yàn)碼的譯碼方法示意圖；圖5是本發(fā)明多維交叉并行級(jí)聯(lián)單奇偶校驗(yàn)碼的交叉編碼操作實(shí)例示意圖；圖6是對(duì)本發(fā)明編碼實(shí)例的誤比特率性能仿真曲線圖。具體實(shí)施例方式參照?qǐng)D2，本發(fā)明的編碼方法如下第一步，確定編碼參數(shù)。根據(jù)信道編碼系統(tǒng)所要求的輸入信息比特流的長度K以及輸出比特流的長度W，確定編碼參數(shù)，即確定編碼速率^=，、輸入信息比特幀U的長度f、完成編碼后輸出碼字的長度W、交織器的數(shù)目M、單奇偶校驗(yàn)編碼器的數(shù)目P以及每一個(gè)交織后的信息比特幀構(gòu)成的并行支路的數(shù)目L其中交織器的數(shù)目M通常取2SMS10的整數(shù)；單奇偶校驗(yàn)編碼器的數(shù)目P通常取P21的整數(shù)；并行支路的數(shù)目A需滿足iUPi/(l-i)，為一能整除K且"^^〖的整數(shù)。第二步，交織輸入信息比特幀U。將待編碼的輸入信息比特幀U分別用M個(gè)交織器進(jìn)行交織，得到M個(gè)交織后的信息比特幀U^-兀JU]，m^，2，3，…，M。其中、[U]表示第m個(gè)交織器將輸入信息比特幀U中各個(gè)比特重新排序。第三步，對(duì)M個(gè)交織后的信息比特幀進(jìn)行串并變換。對(duì)每一個(gè)交織后的信息比特幀U^進(jìn)行串并變換，將一路串行比特流變?yōu)?amp;個(gè)長為Z^M的并行比特幀，該/:個(gè)并行比特幀可以表示為U^，附=厶2，3，...，似；對(duì)M個(gè)交織后信息比特幀分別進(jìn)行串并變換，共得到A獲個(gè)并行比特幀，該M&個(gè)并行比特幀構(gòu)成交叉器輸入比特矩陣11^級(jí)=[11^…U^]。第四步，對(duì)交叉器輸入比特矩陣U^皿進(jìn)行L次交叉編碼操作，得到奇偶校驗(yàn)比特矩陣P^P。將交叉器輸入比特矩陣U^^第一行中的MA:個(gè)比特輸入到交叉器并進(jìn)行交叉編碼操作，輸出p個(gè)奇偶校驗(yàn)比特，構(gòu)成奇偶校驗(yàn)比特矩陣p^p的第一行；再將ux皿第二行中的a^個(gè)比特輸入到交叉器并進(jìn)行交叉編碼操作，輸出尸個(gè)奇偶校驗(yàn)比特，構(gòu)成奇偶校驗(yàn)比特矩陣p^p的第二行；以此類推，將ug^^第三行、第四行...，直到第l行中的a^個(gè)比特輸入到交叉器并進(jìn)行交叉編碼操作，輸出p個(gè)奇偶校驗(yàn)比特，構(gòu)成奇偶校驗(yàn)比特矩陣p^p的第l行。交叉編碼操作是一個(gè)(i5，M)t)分組碼的編碼過程，該過程可參考圖3。交叉編碼操作包括交叉器按照交叉規(guī)則，將輸入的M&個(gè)比特輸出到不同的輸出支路中，交叉器的第p個(gè)輸出支路輸出一個(gè)包含^個(gè)比特的比特流，/7=厶2，3，...，/>;將交叉器的P個(gè)輸出支路所輸出的比特流，分別輸入到各自對(duì)應(yīng)的單奇偶校驗(yàn)編碼器中；第p個(gè)單奇偶校驗(yàn)編碼器對(duì)/^個(gè)比特進(jìn)行模2力P，輸出一個(gè)奇偶校驗(yàn)比特，；=,2，3，…，P;該P(yáng)個(gè)單奇偶校驗(yàn)編碼器共輸出P個(gè)奇偶校驗(yàn)比特。交叉編碼操作中所述的交叉規(guī)則決定了進(jìn)入交叉器的每一個(gè)比特將從哪幾個(gè)交叉器輸出支路中輸出，該規(guī)則通過交叉矩陣G癒p描述G胞p為一MM亍，P列的矩陣，其元素為"0"或'T';圖3中交叉器內(nèi)虛線表示了所有可能的連接，而非所有實(shí)際存在的連接，若G她xp(!'，力-l，則圖3中交叉器的第Z個(gè)輸入支路到第)個(gè)輸出支路的連線為實(shí)線，表示從交叉器第i'個(gè)輸入支路輸入的比特將被輸出到第j'個(gè)輸出支路中。每個(gè)輸入比特最多會(huì)被輸出到P個(gè)輸出支路中，最少則不會(huì)被輸出到任何一個(gè)輸出支路中；每個(gè)輸出支路的輸出比特流最多包括M&個(gè)比特，最少則為O個(gè)比特。交叉矩陣G^^同時(shí)還是(/>，M&)分組碼的生成矩陣。第五步，對(duì)奇偶校驗(yàn)比特矩陣P^p進(jìn)行并串轉(zhuǎn)換。將奇偶校驗(yàn)比特矩陣P^P的i5列長為L的奇偶校驗(yàn)比特流變?yōu)橐粋€(gè)長為LP的串行比特流，得到長為lp的奇偶校驗(yàn)比特幀p。第六步，產(chǎn)生輸出碼字。將奇偶校驗(yàn)比特幀p與輸入信息比特幀u復(fù)接，構(gòu)成輸出碼字c-[up]，c的長度為Afc^+LP。參照?qǐng)D4，本發(fā)明的譯碼方法如下第l步，初始化譯碼參數(shù)。設(shè)置迭代譯碼的最大允許迭代次數(shù)為T，并將迭代次數(shù)計(jì)數(shù)變量f的值置為第2步，計(jì)算碼字C的信道先驗(yàn)信息"h。根據(jù)譯碼器從信道中接收到的信號(hào)為Y=E+n，計(jì)算碼字C的信道先驗(yàn)信息為￡ch=2Y/cr2，其中5為編碼輸出的碼字C經(jīng)BPSK調(diào)制后的信號(hào)，輸出碼字C中的"0"比特調(diào)制為，輸出碼字中的"1"比特調(diào)制為"+l";ii為服從AA(0，O"2)分布的加性高斯白噪聲，其均值為零；一為加性高斯白噪聲n的方差。第3步，獲取輸入信息比特幀U和奇偶校驗(yàn)比特幀P的信道先驗(yàn)信息。從碼字C的信道先驗(yàn)信息"h中取出前K個(gè)元素，構(gòu)成輸入信息比特幀U的信道先驗(yàn)信息《(U);從碼字C的信道先驗(yàn)信息"h中取出第K+l至第iV個(gè)元素，構(gòu)成奇偶校驗(yàn)比特幀P的信道先驗(yàn)信息Lf(P)。第4步，交織輸入信息比特幀U的信道先驗(yàn)信息《(U)。將輸入信息比特幀U的先驗(yàn)信息Zf(U)分別用M個(gè)交織器進(jìn)行交織，得到M個(gè)交織后信息比特幀的信道先驗(yàn)信息Lf(U、)，即按照每個(gè)交織器的交織規(guī)則對(duì)輸入信息比特幀U的先驗(yàn)信息《(u)的元素重新排序，表示為zc(u、^7im[《(U)]，m=J，2，3,...,M。M個(gè)交織后信息比特幀的信道先驗(yàn)信息《(IT'")，分別構(gòu)成第一次迭代譯碼中M個(gè)交織后信息比特幀的先驗(yàn)信息z;(ir")，即z;(u"")=￡f(lT"')，f=l，m^，2，3，…,M。第5步，進(jìn)行第"欠迭代譯碼，完成L次局部譯碼。在第f次迭代譯碼中，針對(duì)編碼方法中每一次交叉編碼操作所對(duì)應(yīng)的編碼結(jié)構(gòu)，進(jìn)行一次局部譯碼。局部譯碼指利用參與該次交叉編碼操作的M&個(gè)信息比特的先驗(yàn)信息，以及該次交叉編碼操作所生成的p個(gè)奇偶校驗(yàn)比特的先驗(yàn)信息，對(duì)生成矩陣為GM^的(P，MJt)分組碼進(jìn)行軟輸入軟輸出最大后驗(yàn)概率譯碼，輸出個(gè)信息比特的外信息。在每次局部譯碼中，Mfc個(gè)信息比特的先驗(yàn)信息，按照該M/t個(gè)信息比特在M個(gè)交織后信息比特幀中的位置，從第f次迭代中M個(gè)交織后信息比特幀的先驗(yàn)信息A(U、)的對(duì)應(yīng)位置的元素獲得，m=J，2，3，...，M;P個(gè)奇偶校驗(yàn)比特的先驗(yàn)信息，按照該P(yáng)個(gè)奇偶校驗(yàn)比特在奇偶校驗(yàn)比特幀P中的位置，從奇偶校驗(yàn)比特幀P的信道先驗(yàn)信息《(P)的對(duì)應(yīng)位置的元素獲得。在編碼過程中進(jìn)行L次交叉編碼操作，相應(yīng)地，在譯碼時(shí)需完成L次局部譯碼。該L次局部譯碼同時(shí)進(jìn)行，以降低譯碼時(shí)延。L次局部譯碼結(jié)束后，得到第"欠迭代譯碼中M個(gè)交織后信息比特幀的外信息4(U^)，m=J，2，3,...，M。第6步，判斷迭代次數(shù)計(jì)數(shù)變量t是否滿足迭代終止條件。將迭代次數(shù)計(jì)數(shù)變量t與第1步中設(shè)定的最大允許迭代次數(shù)T進(jìn)行比較，若t>T，則轉(zhuǎn)入第8步進(jìn)行譯碼判決，否則轉(zhuǎn)入第7步。第7步，計(jì)算第t+l次迭代中M個(gè)交織后信息比特幀的先驗(yàn)信息z;"(u、)。利用第？次迭代譯碼結(jié)束后得到的M個(gè)交織后信息比特幀的外信息z;(ir'")，以及第4步中得到的M個(gè)交織后信息比特幀的信道先驗(yàn)信息《(ir"')，計(jì)算第f+i次迭代中M個(gè)交織后信息比特幀的先驗(yàn)信息zT(u、)，即《1(11"')=《(1151"')+兀X,^u;(u"]，其中?！?[z;(u)]表示根據(jù)第p個(gè)交織器的解交織規(guī)則，將4(U)中的元素按照輸入信息比特幀U中對(duì)應(yīng)比特的順序重新排列；將迭代次數(shù)計(jì)數(shù)變量f加1，并返回第5步繼續(xù)進(jìn)行迭代譯碼。第8步，計(jì)算判決對(duì)數(shù)似然比信息L(U)，并進(jìn)行判決譯碼。當(dāng)全部T次迭代譯碼完成后，利用輸入信息比特幀U的信道先驗(yàn)信息《(U)，以及第T次迭代譯碼中得到的M個(gè)交織后信息比特幀的外信息g(IT)，計(jì)算用于判決輸入信息比特幀U的判決對(duì)數(shù)似然比信息"U)，即^01)=《(11)+Z二7C[g(lf"')];對(duì)L(U)的每一個(gè)元素進(jìn)行硬判決若元素值大于0，則將對(duì)應(yīng)的信息比特判為"1"，若元素值小于0，則將對(duì)應(yīng)的信息比特判為"0"，最后得到輸入信息比特幀u的譯碼結(jié)果C。實(shí)施例本發(fā)明的編碼實(shí)例如下第一步，根據(jù)信道編碼系統(tǒng)所要求的輸入信息比特流的長度K=1000，信道編碼系統(tǒng)所要求的輸出比特流的長度Afc2000，設(shè)定編碼裝置的參數(shù)如下編碼速率R=i&W=1000/2000=0.5，輸入信息比特幀U的長度^=1000，輸出碼字C的長度W=2000;交織器的數(shù)目M=5;單奇偶校驗(yàn)碼編碼器的數(shù)目P-5;每一個(gè)交織后的信息比特幀構(gòu)成的并行支路的數(shù)目b/W(l-i^5x0.5/(1-0.5)=5。第二步，將長為1000的輸入信息比特幀U分別輸入5個(gè)交織器，5個(gè)交織器分別輸出交織后信息比特幀U、U\U\U和U71、本實(shí)施例中的5個(gè)交織器的交織規(guī)則為第1個(gè)交織器維持輸入信息比特幀U中各個(gè)比特的原有順序；第2、3、4、5個(gè)交織器基于偽隨機(jī)交織器的設(shè)計(jì)方法產(chǎn)生，同時(shí)需要滿足以下條件經(jīng)5個(gè)交織器重新排序后的5個(gè)交織后信息比特幀U、U、U&、U^和U&，將在第三步中生成交叉器輸入比特矩陣U^^5，Ug。"5同一行中的25個(gè)比特必須來源于輸入信息比特幀U的不同位置。第三步，對(duì)5個(gè)交織后信息比特幀U711、U\U\U"4和U&分別進(jìn)行串并變換，將每一個(gè)長為1000的交織后信息比特幀變?yōu)?個(gè)長為200并行支路，即<formula>complexformulaseeoriginaldocumentpage12</formula>最后得到交叉器輸入比特矩陣ug。^，即第四步，對(duì)交叉器輸入比特矩陣U^^進(jìn)行200次交叉編碼操作，得到奇偶校驗(yàn)比特矩陣P^。^:首先將交叉器輸入比特矩陣ug。^第一行中的25個(gè)比特輸入到交叉器并進(jìn)行交叉編碼操作，輸出5個(gè)奇偶校驗(yàn)比特，構(gòu)成奇偶校驗(yàn)比特矩陣P2QQx5的第一行；再將ug。^5第二行中的25個(gè)比特輸入到交叉器并進(jìn)行交叉編碼操作，輸出5個(gè)奇偶校驗(yàn)比特，構(gòu)成奇偶校驗(yàn)比特矩陣P2。。^的第二行；以此類推，將ug。^第三行、第四行…，直到第200行中的25個(gè)比特輸入到交叉器并完成交叉編碼操作，輸出5個(gè)奇偶校驗(yàn)比特，構(gòu)成奇偶校驗(yàn)比特矩陣P2。(^的第200行。該編碼實(shí)例的交叉編碼操作過程如圖5所示首先將ug^a第一行中的25個(gè)比特輸入交叉器，將該行比特表示為w="2"3..."24"25]，在ug。"5中為從左至右排列，在圖5中順序?yàn)閺纳现料屡帕?。?5個(gè)比特分別來自5個(gè)交織后信息比特幀，具體為<table>complextableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>該25個(gè)比特分別構(gòu)成交叉器的25個(gè)輸入支路。將交叉器的第(m-l)5+l至第5m個(gè)輸入支路的5個(gè)比特復(fù)制m次后，分別送入第m,m-l，...，l個(gè)輸出支路，m=J,2，3，...，5。描述該交叉規(guī)則的交叉矩陣G2M為0000<formula>complexformulaseeoriginaldocumentpage13</formula>交叉器的5個(gè)輸出支路的輸出比特流所包含的比特如下:<table>complextableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>將交叉器5個(gè)輸出支路的比特流分別送入5個(gè)單奇偶校驗(yàn)碼編碼器。第m個(gè)單奇偶校驗(yàn)碼編碼器對(duì)輸入的(6-m)5個(gè)比特進(jìn)行模2加，輸出1個(gè)校驗(yàn)比特，m=J，2，3，...，5。5個(gè)單奇偶校驗(yàn)碼編碼器分別輸出5個(gè)奇偶校驗(yàn)比特Pl、/72、/73、P4、P5，該5個(gè)奇偶校驗(yàn)比特與輸入的25個(gè)信息比特之間的校驗(yàn)關(guān)系為-=^十W2M3十M4M5M6十十M8M9十M10WuM12十W13M14十M16十W17十M18l/19M20十M21十M22十M23Mm十W25/2二w6w7w8w9w10r/nm12w13m14w15w16w17w18w19w20w21十m22十w23w24十w25p3二Wu@W12十M13W14十M15M16W17MI8十M19M20W21十M22M23十l/24M25;/74=i/16M17M18十W19W20M21十M22十M23十M24w25;p5=M21M22M23M24W25G-第五步，對(duì)奇偶校驗(yàn)比特矩陣P^(^進(jìn)行并串轉(zhuǎn)換，將奇偶校驗(yàn)比特矩陣P2。。x5的5列長為200的并行奇偶校驗(yàn)比特流，變?yōu)橐粋€(gè)長為1000的串行奇偶校驗(yàn)比特流，得到包括IOOO個(gè)奇偶校驗(yàn)比特的奇偶校驗(yàn)比特幀P。第六步，將奇偶校驗(yàn)比特幀P與輸入信息比特幀U復(fù)接，構(gòu)成長為2000的輸出碼字C=[UP]。本發(fā)明的譯碼實(shí)例過程如下第1步，將迭代譯碼的最大允許迭代次數(shù)設(shè)置為80，并將迭代次數(shù)計(jì)數(shù)變量f的值置為1。第2步，根據(jù)譯碼器從信道中接收到的長為2000的信號(hào)Y=G+n，計(jì)算碼宇C的信道先驗(yàn)信息為U-2Y/0"2，其中G為編碼輸出的碼字C經(jīng)BPSK調(diào)制后的信號(hào)，輸出碼字C中的"0"比特調(diào)制為"-l"，輸出碼字中的"1"比特調(diào)制為"+l";n為服從W(0，O"2)分布的加性高斯白噪聲，其均值為零；(72為加性高斯白噪聲n的方差。第3步，從碼字C的信道先驗(yàn)信息Lch中取出前1000個(gè)元素，構(gòu)成輸入信息比特幀U的信道先驗(yàn)信息Zf(U),即《(11)=1^(1:1000);從碼字C的信道先驗(yàn)信息"h中取出第1001至第2000個(gè)元素，構(gòu)成奇偶校驗(yàn)比特幀P的信道先驗(yàn)信息《(P)，即《(P)=(1001:2000)。第4步，將輸入信息比特幀U的信道先驗(yàn)信息Z^(U)分別輸入5個(gè)交織器中進(jìn)行交織，即分別按照每個(gè)交織器的交織規(guī)則將《'(U)的1000個(gè)元素重新排序，表示為《(1^)=::,,,[《(11)]，附=7，2，3,...，5，得到5個(gè)交織后信息比特幀的信道先驗(yàn)信息《(IT1)、《(U"、《(IT3)、Lf(lT4)和《(lT5);利用5個(gè)交織后信息比特幀的信道先驗(yàn)信息，構(gòu)成第一次迭代譯碼中5個(gè)交織后信息比特幀的先驗(yàn)信息4(ir')、4(iT2)、4(iT3)、z[(iT4)禾n4(1r5)，艮卩4(ir')=(ir')，4(1r2)=C2)，Zt(lT3)=C3)，4(U"=Lf(IT4)，L"IT)《(IT5)。第5步，在第f次迭代譯碼中，針對(duì)編碼過程中每一次交叉編碼操作所對(duì)應(yīng)的編碼結(jié)構(gòu)，分別進(jìn)行一次局部譯碼根據(jù)參與該次交叉編碼操作的信息比特Ml、"2、"3、"4、"5在第一個(gè)交織后信息比特幀ir'中的位置，從本次迭代譯碼中ir'的先驗(yàn)信息ZUU"對(duì)應(yīng)位置的元素取值，構(gòu)成該5個(gè)信息比特的先驗(yàn)信息；按照同樣方法，參與該次交叉編碼操作的信息比特"6、"7、"8、"9、"H)的先驗(yàn)信息從Wll、M;2、~3、"M、"75的先驗(yàn)信息從z;(ip)中獲得；的先驗(yàn)信息從z;(u"中獲得；的先驗(yàn)信息從z;(u"中獲得；根據(jù)該次交叉編碼操作所生成的5個(gè)奇偶校驗(yàn)比特化、p2、p3、P4、化在奇偶校驗(yàn)比特幀P中的位置，從奇偶校驗(yàn)比特幀P的信道先驗(yàn)信息《(P)中對(duì)應(yīng)位置的元素取值，構(gòu)成該5個(gè)奇偶校驗(yàn)比特的先驗(yàn)信息；禾擁25個(gè)信息比特以及5個(gè)奇偶校驗(yàn)比特的先驗(yàn)信息，采用分組碼的BCJR算法對(duì)交叉矩陣025><5所描述的參數(shù)為(5,25)的分組碼，即對(duì)圖6所示編碼結(jié)構(gòu)進(jìn)行軟輸入軟輸出最大后驗(yàn)概率譯碼，輸出25個(gè)信息比特的外信息。在編碼過程中需要進(jìn)行200次交叉編碼操作，相應(yīng)地在譯碼時(shí)需進(jìn)行200次局部譯碼，該200次局部譯碼同時(shí)進(jìn)行以降低譯碼時(shí)延。在200次局部譯碼結(jié)束后，得到本次迭代譯碼中5個(gè)交織后信息比特幀中每一個(gè)比特的外信息，利用這些比特的外信息構(gòu)成5個(gè)交織后信息比特幀在本次迭代譯碼中外信息z;(iT')、4(iT2)、4(u)、4(u714)和4(u)。第6步，將迭代次數(shù)計(jì)數(shù)變量f的值與第一步中設(shè)定的最大允許迭代次數(shù)80進(jìn)行比較，若/>80，則轉(zhuǎn)入第8步進(jìn)行譯碼判決，否則轉(zhuǎn)入第7步。第7步，利用第5步中得到的第？次迭代譯碼中5個(gè)交織后信息比特幀的外信息4(u"、4(uX2)、z;(u"、4(u^)和z;(ir5)，以及第4步中得到的5個(gè)交織后信息比特幀的信道先驗(yàn)信息《(U"、Lf(lT2)、《(U"、Z^(lT4)和Zf(U715)，計(jì)算第f+i迭代中5個(gè)交織后信息比特幀的先驗(yàn)信息z;"(ir')、z;"ar2)、C(『)、Z4"OT4)和L，(lT5)，艮卩<formula>complexformulaseeoriginaldocumentpage15</formula><formula>complexformulaseeoriginaldocumentpage16</formula>將迭代次數(shù)計(jì)數(shù)變量f的值加i，并返回第5步繼續(xù)進(jìn)行迭代譯碼。第8步，當(dāng)全部80次迭代譯碼完成后，利用輸入信息比特幀U的信道先驗(yàn)信息Lf(U)，以及第80次迭代譯碼中5個(gè)交織后信息比特幀的外信息Zf(U"、<formula>complexformulaseeoriginaldocumentpage16</formula>計(jì)算輸入信息比特幀u的判決對(duì)數(shù)似然比信息L(U)，即L(U)=《(U)+Z^tC[C(U')];對(duì)L(U)的每一個(gè)元素進(jìn)行硬判決若元素值大于0，則將對(duì)應(yīng)的信息比特判為"1"，若元素值小于0，則將對(duì)應(yīng)的信息比特判為"0"，最后得到輸入信息比特幀U的譯碼結(jié)果O。本發(fā)明的效果可以通過以下仿真進(jìn)一步說明仿真1，針對(duì)編碼實(shí)例，采用上述譯碼方法及譯碼參數(shù)進(jìn)行譯碼，利用MATLAB程序?qū)ψg碼的性能進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真。仿真中均采用BPSK調(diào)制，在AWGN信道中傳輸；仿真的每一個(gè)信噪比點(diǎn)，在仿真到出現(xiàn)100個(gè)錯(cuò)誤幀時(shí)仿真結(jié)束；仿真得到的誤比特率性能仿真曲線如圖6中的曲線A所示。從曲線A可以看到，當(dāng)誤比特率達(dá)到10-6時(shí)，多維交叉并行級(jí)聯(lián)單奇偶校驗(yàn)碼才出現(xiàn)了錯(cuò)誤平層的現(xiàn)象。仿真2,對(duì)與多維并行級(jí)聯(lián)單奇偶校驗(yàn)碼具有相同長度及碼率的經(jīng)典(37，21)Turbo碼，在相同調(diào)制方式、相同信道條件下進(jìn)行誤比特率仿真；Turbo碼采用偽隨機(jī)交織器，迭代次數(shù)為30次；仿真得到的誤比特率性能仿真曲線如圖6中的曲線B所示。對(duì)曲線A和曲線B進(jìn)行比較，可以看到實(shí)施例中所給出的多維交叉并行級(jí)聯(lián)單奇偶校驗(yàn)碼的錯(cuò)誤平層明顯低于經(jīng)典(37,21)Turbo碼的錯(cuò)誤平層；誤比特率為4xl0《時(shí)，多維交叉并行級(jí)聯(lián)單奇偶校驗(yàn)碼的具體實(shí)施例與經(jīng)典(37，21)Turbo碼相比，大約有l(wèi)dB的增益。仿真3，對(duì)具有相同參數(shù)的多維并行級(jí)聯(lián)單奇偶校驗(yàn)碼在相同調(diào)制方式、相同信道條件下進(jìn)行誤比特率仿真；多維并行級(jí)聯(lián)單奇偶校驗(yàn)碼采用偽隨機(jī)交織器，迭代次數(shù)同樣為80次；仿真得到的誤比特率性能仿真曲線如圖6中的曲線C所示。從曲線C可以看到，在誤比特率為7><10—3時(shí)，多維并行級(jí)聯(lián)單奇偶校驗(yàn)碼出現(xiàn)了錯(cuò)誤平層的現(xiàn)象。從圖6中的曲線A和曲線C可以看到實(shí)施例中所給出的多維交叉并行級(jí)聯(lián)單奇偶校驗(yàn)碼與多維并行級(jí)聯(lián)單奇偶校驗(yàn)碼相比，錯(cuò)誤平層得到了有效地降低；誤比特率為2xl(^時(shí)，多維交叉并行級(jí)聯(lián)單奇偶校驗(yàn)碼的具體實(shí)施例與多維并行級(jí)聯(lián)單奇偶校驗(yàn)碼相比，大約有3.5dB的增益。以上對(duì)本發(fā)明提出的多維交叉并行級(jí)聯(lián)單奇偶校驗(yàn)碼的編碼、譯碼方法進(jìn)行了詳細(xì)介紹，但其僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明。在不脫離本發(fā)明的思想和范圍的情況下，對(duì)本發(fā)明所做的任何修改、等同替換及改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。權(quán)利要求1.一種多維交叉并行級(jí)聯(lián)單奇偶校驗(yàn)碼的編碼方法，包括如下步驟步驟1，根據(jù)系統(tǒng)要求的編碼長度以及編碼速率確定編碼參數(shù)，即編碼速率R、輸入信息比特幀U的長度K、完成編碼后輸出碼字的長度N、交織器的數(shù)目M、單奇偶校驗(yàn)編碼器的數(shù)目P以及每一個(gè)交織后的信息比特幀構(gòu)成的并行支路的數(shù)目k；步驟2，將輸入信息比特幀U分別用M個(gè)交織器進(jìn)行交織，得到M個(gè)交織后的信息比特幀id="icf0001"file="A2008101506310002C1.tif"wi="9"he="4"top="73"left="48"img-content="drawing"img-format="tif"orientation="portrait"inline="yes"/>m＝1，2，3，...，M；步驟3，對(duì)每一個(gè)交織后的信息比特幀id="icf0002"file="A2008101506310002C2.tif"wi="6"he="3"top="80"left="102"img-content="drawing"img-format="tif"orientation="portrait"inline="yes"/>進(jìn)行串并變換，得到k個(gè)長為L的并行比特幀id="icf0003"file="A2008101506310002C3.tif"wi="10"he="4"top="88"left="44"img-content="drawing"img-format="tif"orientation="portrait"inline="yes"/>m＝1，2，3，...，M，對(duì)M個(gè)交織后信息比特幀進(jìn)行串并變換后得到Mk個(gè)并行比特幀，即交叉器輸入比特矩陣UL×MkG；步驟4，對(duì)交叉器輸入比特矩陣UL×MkG進(jìn)行L次交叉編碼操作，得到奇偶校驗(yàn)比特矩陣PL×P；步驟5，對(duì)奇偶校驗(yàn)比特矩陣PL×P進(jìn)行并串轉(zhuǎn)換，得到奇偶校驗(yàn)比特幀P；步驟6，將奇偶校驗(yàn)比特幀P與輸入信息比特幀U復(fù)接，構(gòu)成輸出碼字C＝[UP]，C的長度為N＝K+LP，編碼碼率為R＝k/(P+k)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的編碼方法，其中步驟4按如下過程進(jìn)行(4a)將交叉器輸入比特矩陣U^^第一行中的A狄個(gè)比特輸入到交叉器并進(jìn)行交叉編碼操作，輸出P個(gè)奇偶校驗(yàn)比特，構(gòu)成奇偶校驗(yàn)比特矩陣P^p的第一行；(4b)將U^w第二行中的MA個(gè)比特輸入到交叉器并進(jìn)行交叉編碼操作，輸出P個(gè)奇偶校驗(yàn)比特，構(gòu)成奇偶校驗(yàn)比特矩陣P^p的第二行；(4c)以此類推，將ug^^第三行、第四行...，直到第L行中的A儀個(gè)比特輸入到交叉器并進(jìn)行交叉編碼操作，輸出P個(gè)奇偶校驗(yàn)比特，構(gòu)成奇偶校驗(yàn)比特矩降P^p的第L行。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的編碼方法，其中交叉編碼操作是按照交叉規(guī)則將輸入的P個(gè)比特輸出到不同的輸出支路中，交叉器的第p個(gè)輸出支路輸出一個(gè)包含np個(gè)比特的比特流，P=J，2，3，...，P;將交叉器的尸個(gè)輸出支路所輸出的比特流，分別輸入到各自對(duì)應(yīng)的單奇偶校驗(yàn)編碼器中，第p個(gè)單奇偶校驗(yàn)編碼器對(duì)np個(gè)比特進(jìn)行模2加，輸出一個(gè)奇偶校驗(yàn)比特,p=1，2,3，...,P，該P(yáng)個(gè)單奇偶校驗(yàn)編碼器共輸出P個(gè)奇偶校驗(yàn)比特。4.一種多維交叉并行級(jí)聯(lián)單奇偶校驗(yàn)碼的譯碼方法，包括如下步驟步驟A，初始化譯碼參數(shù)，即設(shè)置迭代譯碼的最大允許迭代次數(shù)為T，并將迭代次數(shù)計(jì)數(shù)變量f的值置為1;步驟B，譯碼器根據(jù)接收信號(hào)Y計(jì)算碼字C的信道先驗(yàn)信息為Lch=2Y/cr2，其中，Y:E+ii為譯碼器從信道中接收到的信號(hào)，G為編碼輸出的碼字C經(jīng)BPSK調(diào)制后的信號(hào)，n為零均值的加性高斯白噪聲，<72為加性高斯白噪聲11的方差；步驟C，由碼字C的信道先驗(yàn)信息Leh的前K個(gè)元素構(gòu)成輸入信息比特幀U的信道先驗(yàn)信息Z^(U);由碼字C的信道先驗(yàn)信息Leh的第K+l至第W個(gè)元素構(gòu)成奇偶校驗(yàn)比特幀P的信道先驗(yàn)信息《(P);步驟D，將輸入信息比特幀U的信道先驗(yàn)信息Zf(U)分別用M個(gè)交織器進(jìn)行交織，得到M個(gè)交織后信息比特幀的信道先驗(yàn)信息Zf(lT'")，m=7，2，3，...，M，該信道先驗(yàn)信息《(IT"')構(gòu)成第一次迭代譯碼中的M個(gè)交織后信息比特幀的先驗(yàn)信息i;(U"，即z;(U兀")《(ir"')，r=l，m=J，2，D;步驟E，在第f次迭代譯碼中，針對(duì)每一次交叉編碼操作所對(duì)應(yīng)的編碼結(jié)構(gòu)，利用參與該次交叉編碼操作的M&個(gè)信息比特的先驗(yàn)信息，以及該次交叉編碼操作所生成的P個(gè)奇偶校驗(yàn)比特的先驗(yàn)信息，進(jìn)行最大后驗(yàn)概率譯碼，輸出M&個(gè)信息比特的外信息，即一次局部譯碼；針對(duì)L次交叉編碼操作，同時(shí)進(jìn)行L次局部譯碼，得到第f次迭代譯碼中m個(gè)交織后信息比特幀的外信息z;(ir"')，附=厶2丄..,似；步驟F，判斷迭代次數(shù)計(jì)數(shù)變量f是否已大于步驟A中設(shè)定的最大允許迭代次數(shù)T，若滿足則轉(zhuǎn)入步驟H，否則轉(zhuǎn)入步驟G;步驟G，利用步驟E中得到的第"欠迭代譯碼中M個(gè)交織后信息比特幀U的外信息z;(ir"')，以及步驟D中得到的M個(gè)交織后信息比特幀的信道先驗(yàn)信息《(U"，計(jì)算第r+l次迭代中M個(gè)交織后信息比特幀的先驗(yàn)信息4+1(ir)=X:7r一/[LUU"]1/n^，2，3，…，M，并將迭代次數(shù)計(jì)數(shù)變量f的值加l，返回步驟E繼續(xù)進(jìn)行迭代譯碼；步驟H，當(dāng)T次迭代譯碼完成后，利用輸入信息比特幀U的信道先驗(yàn)信息lf(U)，以及第T次迭代譯碼中M個(gè)交織后信息比特幀的外信息g(ir"，m=7，2，3，...,M，計(jì)算輸入信息比特幀U的判決對(duì)數(shù)似然比信息<formula>seeoriginaldocumentpage4</formula>，并對(duì)"u)進(jìn)行硬判決，得到譯碼結(jié)果U。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的譯碼方法，其中步驟E所述該次交叉編碼操作的個(gè)信息比特的先驗(yàn)信息，按照該個(gè)信息比特在M個(gè)交織后信息比特幀中的位置，從第f次迭代中M個(gè)交織后信息比特幀的先驗(yàn)信息z;(u^)的對(duì)應(yīng)位置的元素獲得，m=J，2'3"."M。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的譯碼方法，其中步驟E所述該次交叉編碼操作所生成的個(gè)奇偶校驗(yàn)比特的先驗(yàn)信息，按照該P(yáng)個(gè)奇偶校驗(yàn)比特在奇偶校驗(yàn)比特幀P中的位置，從奇偶校驗(yàn)比特幀P的信道先驗(yàn)信息Zf(P)的對(duì)應(yīng)位置的元素獲得。全文摘要本發(fā)明公開了一種多維交叉并行級(jí)聯(lián)單奇偶校驗(yàn)碼的編、譯碼方法，包括輸入信息比特幀U分別經(jīng)過M個(gè)交織器并經(jīng)串并變換后進(jìn)入交叉器；交叉器的輸出通過P個(gè)單奇偶校驗(yàn)編碼器，生成奇偶校驗(yàn)比特幀P；由U與P構(gòu)成碼字C；譯碼器根據(jù)接收信號(hào)計(jì)算碼字C的信道先驗(yàn)信息；將U的信道先驗(yàn)信息分別用M個(gè)交織器交織，得到M個(gè)交織后信息比特幀的信道先驗(yàn)信息以及第一次迭代譯碼中的先驗(yàn)信息；譯碼器進(jìn)行迭代譯碼，在每次迭代譯碼中，同時(shí)進(jìn)行L次局部譯碼，得到M個(gè)交織后信息比特幀的外信息，并計(jì)算下一次迭代中的先驗(yàn)信息；對(duì)U的對(duì)數(shù)似然比信息判決，得到譯碼結(jié)果。本發(fā)明具有編、譯碼簡單，錯(cuò)誤平層低的優(yōu)點(diǎn)，用于對(duì)接收信號(hào)錯(cuò)誤的糾正。文檔編號(hào)H04L1/00GK101345607SQ20081015063公開日2009年1月14日申請(qǐng)日期2008年8月14日優(yōu)先權(quán)日2008年8月14日發(fā)明者李建東,凱郭,陳彥輝申請(qǐng)人:西安電子科技大學(xué)