[发明专利]基于麻花辫网格的低复杂度联合信源信道变长译码算法

说明书

技术领域

本发明涉及通信编译码领域的一种联合信源信道译码方法，特别是涉及一种基于麻花辫网格的低复杂度联合信源信道变长译码算法。

背景技术

C.E.Shannon提出的“香农”分离理论是当前通信系统中编码设计的理论依据，它指出可以通过将信源编码和信道编码分别最优设计使整个系统最优化。实际中通信系统受时延和译码复杂度的限制，分离编码系统的性能受到了限制，无法达到最优。

联合信源信道译码通过将信源信道的编码或译码作为一个整体考虑，可以缩小次优系统与最优系统之间的性能差距。

变长编码由于其高压缩率，被广泛应用于多种图像、视频等多媒体数据压缩标准中。而由于变长编码数据对差错非常敏感，所以随着无线通信的日益普及，变长编码数据的可靠传输问题正在成为研究的热点，而基于变长编码信源的联合信源信道编译码也越来越引起人们的关注。

起源于Turbo码译码的迭代译码技术可以降低译码复杂度，并可以按照实际需求灵活的在复杂度和性能之间折衷。近来迭代译码技术已经被引入到联合信源信道译码领域，在信源信道迭代译码方案中，软输入、软输出信源译码和软输入、软输出信道译码器互相交换软信息，进行迭代译码。当前主流的软输入、软输出信源变长译码沿用了网格译码方法。目前有两种主流的网格图，分别是符号级网格和比特级网格。基于符号级网格能实现最优变长译码，可以方便的利用符号间的关联，得到符号级和比特级的软输出，但基于符号级网格的译码复杂度很高，还无法在实际中应用。基于比特级网格，可以得到比特级软信息，译码复杂度低，但是其性能比基于符号级网格的变长译码性能要差。

发明内容

针对当前基于符号级网格的变长译码复杂度过高和基于比特级网格的译码性能较差的特点，本发明提出了一种基于麻花辫网格的低复杂度联合信源信道变长译码算法，可以在保证损失较少性能的前提下降低符号级变长译码的复杂度。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：将变长编码的比特序列用新型的麻花辫网格图表示，基于麻花辫网格提出了一种低复杂度的软输入、软输出变长译码算法，在联合信源信道迭代译码器中，信源变长译码采用基于麻花辫网格的低复杂度变长译码算法进行译码。麻花辫网格具有单状态链式结构，网格中每条分支代表变长编码序列中一个可能存在的变长码字。网格中每个状态代表一段变长码序列的开始或结束，如果有一条或多条分支在n时刻开始或者在n时刻结束，则n时刻有且只有一个状态，反之n时刻不存在状态。基于麻花辫网格可采用软输入、软输出变长译码算法进行译码，在前向递推运算中，计算n时刻的前项递推值用到的其他各个前项递推值可以是不同时刻的，在后向递推运算中，计算n时刻的后项递推值用到的其他各个后项递推值也可以是不同时刻的，在计算第n比特的似然比时，将经过第n时刻的所有分支分为两类，第一类在n时刻对应的比特是1，第二类在n时刻对应的比特是0，第一类各分支的后验概率之和与第二类各分支的后验概率之和的比值作为第n比特的似然比。

本发明的有益效果是：在保证性能损失较少的前提下，降低了基于变长编码信源的联合信源信道译码的复杂度；可以在相对于传统的分离译码方法只增加少量复杂度和存储空间的条件下，很大程度提高了对变长编码序列的译码性能。无线信道中传输的图像、视频等变长编码数据，可以采用基于麻花辫网格的低复杂度联合信源信道变长译码算法进行译码。

附图说明

图1：麻花辫网格。

在图1中设有包含4个元素的符号集U＝{A，B，C，D}，各符号经变长编码后的被映射成相应的变长码字，分别为：c(A)＝0，c(B)＝10，c(C)＝110，c(D)＝111。图中1表示为状态Sn，代表一段变长码字序列的开始或者结束；图中2，3，4，5分别表示不同符号对应的分支，每条分支对应比特序列中一个可能存在的变长码字。分支2对应符号A，也即码字0；分支3对应符号B，也即码字10；分支4对应符号C，也即码字110；分支5对应符号D，也即码字111。

图2：联合信源信道编解码模型。

图中6表示变长编码器；7表示交织器；8表示一个反馈系统卷积码编码器；9表示有噪信道；10表示联合信源信道迭代译码器；11表示符号序列u；12表示u经变长编码器6编码后输出比特序列v；13表示v经过交织器7交织的版本v＇；14表示v＇经反馈系统卷积码编码器8编码后输出的比特序列x；15表示迭代译码器的输入序列y；16表示联合信源信道迭代译码器10根据15得到的对信源符号序列11的估计序列

图3：联合信源信道迭代译码器结构。