[发明专利]一种在AWGN信道上的Spinal信源信道联合译码方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种译码方法，尤其涉及一种在AWGN信道上的Spinal信源信道联合译码方法。

背景技术

传统的数字通信以香农的信源信道分离编码作为理论基础。为提高传输效率，采用信源编码将大量数据进行压缩，信源编码通常在应用层完成；为提高传输质量，采用信道编码纠正数据在传输过程中出现的错误，信道编码通常在物理层完成。因此，物理层有一个约定成俗假设，即所要传输的数据已经被压缩，没有任何冗余。与这个假设矛盾的是，大量的应用向网络注入了没有压缩的数据，例如电子邮件、网页以及没有压缩的文件等，实际网络流量中存在着大量的可压缩数据。在物理层，不同类型的数据混合在一起不易区分，处理单元非常小且无法获得足够的统计信息。因此，当前物理层技术不能充分利用数据的冗余信息来提高系统性能。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种在AWGN信道上的Spinal信源信道联合译码方法，Spinal码是一种接近香农极限的纠错编码，采用信源信道联合编码的译码方式，可同时实现信源压缩，信道纠错保护以及无缝码率自适应。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种在AWGN信道上的Spinal信源信道联合译码方法，包括以下步骤：

S1，采用Spinal编码方法将信源发出的数据编码，通过信道发送给译码端；

S2，对于二进制等概信源(即二进制信源中比特0和比特1出现的概率相同)，译码端采用最大似然法译码，对于稀疏信源发出的数据，译码端采用代替最大似然法中的欧式距离进行译码，其中，σ为信道噪声功率，pⁱ为信源先验概率，a为未加噪声的调制信号点，y为译码端接收到的符号，k为子信息块的长度。

所述的步骤S1具体包括以下步骤：

S11，将编码块长度为n bits的信息比特序列M＝b₁b₂...b_n划分为以k比特为单位的n/k个子信息块，即

S12，对每个子信息块应用Hash函数生成长度为v bits的状态值S_i；

S13，以S_i为随机数发生器RNG的种子，多批次输出生成伪随机序列，运用线性映射函数把该序列映射成c bit的编码输出，其中，RNG函数由下式表示：

S14，将同一批次的所有状态值S_i的输出符号{x_1,j,x_2,j,…x_i,j…x_n/k,j}组成一个编码通道，其中下标i表示对应状态值S_i的序号，下标j表示批次的序号；

S15，将编码通道上的符号发送到信道中，当第一个通道的符号全部发送后，继续编码发送下一个通道的符号，直到发送端接收到译码端正确译码的反馈信息，或者发送端放弃本信息，发送端才停止发送符号。

所述的步骤S12中，Hash函数的输入为子信息块及前一个状态值S_i-1，初始状态S₀置0，如下式所示：

h:{0,1}^v×{0,1}^k→{0,1}^v

S₀＝0^v。

所述的步骤S15中，对x_i，j进行以下操作：

其中，P表示发送信号的平均功率，把每条编码通道上的相邻两个u_i,j组成一个复信号发送到信道中。

所述的步骤S15中，每条编码通道上的数据分为多个子通道发送，每个子通道分配的数据节点互不重复。

所述的步骤S2中，最大似然法译码的过程包括：使用与编码端相同的Hash函数、状态初始值和随机数发生器，在译码端完整的复现译码树，以状态初始值为根节点，顺序考虑每个子信息块的所有可能值，依次穷举，最后从根节点遍历至叶节点，计算接收到的符号与所有可能的信源比特产生的编码后符号的欧式距离，欧式距离最小的路径即为译码结果。

所述的步骤S2中，在稀疏信源的译码过程中，在译码端复现译码树的某一级开始，只保留该级节点中译码开销和最大的B条路径，后续的每一级扩展，只计算B·2^k个子节点的译码开销，并继续保留最大的B条路径，以此类推，最后只保留B条路径，译码开销最大的一条路径即为译码结果。