專利名稱：：適合于加性白高斯噪聲信道的無(wú)速率碼編譯碼方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及無(wú)線通信領(lǐng)域，具體涉及一種適合于加性白高斯噪聲(AWGN)信道的無(wú)速率碼編譯碼方法。
背景技術(shù)：
：分組碼被廣泛的用于信道糾錯(cuò)編碼。我們通常先估計(jì)信道參數(shù)，根據(jù)這個(gè)參數(shù)設(shè)計(jì)一個(gè)碼率固定為R=N/K的(N,K)分組碼。當(dāng)估計(jì)的信道參數(shù)大于實(shí)際的信道參數(shù)時(shí)，雖然可以實(shí)現(xiàn)可靠傳輸，但是造成了傳輸?shù)睦速M(fèi)，因?yàn)榇藭r(shí)可以使用更高碼率的分組碼；當(dāng)估計(jì)的信道參數(shù)小于實(shí)際的信道參數(shù)時(shí)，不能實(shí)現(xiàn)可靠傳輸，此時(shí)需要更低碼率的分組碼。因此，在發(fā)送端不知道信道準(zhǔn)確的狀態(tài)信息情況下，要保證信息的可靠有效傳輸，往往需要ARQ。如何自適應(yīng)的選擇合適的碼率進(jìn)行傳輸，以適應(yīng)不同的信道參數(shù)，無(wú)速率碼為我們提供了一種解決問(wèn)題的新思路。無(wú)速率碼與傳統(tǒng)固定碼率編碼方式最大的不同在于它在發(fā)送端不設(shè)定固定碼率，發(fā)送端可以以某種方式源源不斷的產(chǎn)生編碼包并發(fā)送出去。接收端則可以接收到這些編碼包然后嘗試譯碼。如果譯碼失敗，接收端可以再多接收一些編碼包然后繼續(xù)嘗試譯碼。接收端將一直重復(fù)這個(gè)過(guò)程直到譯碼成功。這時(shí)接收端只需要發(fā)送一個(gè)非常簡(jiǎn)單的反饋信號(hào)告知發(fā)送端譯碼成功，然后發(fā)送端停止發(fā)送，這樣就完成了整個(gè)傳輸過(guò)程。此時(shí)，實(shí)際傳輸?shù)拇a率取決于實(shí)際發(fā)送的編碼包數(shù)目，而需要發(fā)送的編碼包數(shù)目取決于當(dāng)時(shí)的信道狀況，如何使得實(shí)際傳輸?shù)拇a率逼近當(dāng)時(shí)的信道容量成為無(wú)速率碼設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問(wèn)題。Luby提出了為二進(jìn)制除刪信道(BEC)設(shè)計(jì)的無(wú)速率碼，稱為L(zhǎng)T碼(見"LTCodes"'Proceedingsofthe43rdAnnualIEEESymposiumonFoundationofComputerSdence)。在發(fā)送端不知道信道除刪率時(shí)，LT碼能提供可靠的傳輸并且能夠逼近信道容量。但是LT碼并不適合于AWGN信道。LT碼的編碼器首先選擇若干數(shù)據(jù)包，然后將它們的校驗(yàn)和作為編碼包發(fā)送出去。LT碼的發(fā)送端能夠通過(guò)上述方式源源不斷的產(chǎn)生編碼包并發(fā)送出去。LT碼的二部圖如圖l所示。圖中有兩類節(jié)點(diǎn)，圓圈表示變量節(jié)點(diǎn)(variablenode),方框表示校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)(checknode)。而變量節(jié)點(diǎn)又分為兩類,左邊為信息節(jié)點(diǎn)(informationnode)代表數(shù)據(jù)包，右邊為編碼節(jié)點(diǎn)(paritynode)代表編碼包。與每一個(gè)校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)相連的各節(jié)點(diǎn)的校驗(yàn)和為0。若從二部圖的觀點(diǎn)來(lái)看LT碼，它的編碼節(jié)點(diǎn)的度數(shù)恒定為1。由于這部分變量節(jié)點(diǎn)的消息永遠(yuǎn)不會(huì)更新，始終是接收到的初始值，它們的錯(cuò)誤概率由信道狀況決定而不會(huì)隨著迭代次數(shù)的增加而趨向于o,從而形成一個(gè)固定的錯(cuò)誤注入影響迭代譯碼過(guò)程，這會(huì)嚴(yán)重影響基于二部圖的譯碼算法(例如置信傳播(BliefPropagation(BP))譯碼算法)的性能從而導(dǎo)致"差錯(cuò)平臺(tái)"(ErrorFloor)的產(chǎn)生。RaviPalanki等的文章"RatelessCodesonnoisychannels"中的仿真結(jié)果清楚的說(shuō)明了這一點(diǎn)。Shokrollahi也為BEC設(shè)計(jì)了無(wú)速率碼，稱為Raptor石馬(見"RaptorCodes",IEEETransactionsonInformationTheory,Vol.52，No.6,June2006)。雖然它能夠解決LT碼工作于AWGN信道時(shí)的"差錯(cuò)平臺(tái)"問(wèn)題，但它將LT碼作為內(nèi)碼與低密度奇偶校驗(yàn)(low-densityparity-check,LDPC)碼級(jí)聯(lián)，編譯碼的復(fù)雜度均提高。另外，實(shí)際應(yīng)用中系統(tǒng)碼被廣泛采用，因?yàn)樾诺罈l件很好時(shí)不需要譯碼，可以降低譯碼消耗，LT碼沒有系統(tǒng)碼的選項(xiàng)，而Raptor碼的系統(tǒng)碼選項(xiàng)又將進(jìn)一步提高編譯碼復(fù)雜度。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種適合于AWGN信道的無(wú)速率碼編譯碼方法,我們把這種適合于AWGN信道的無(wú)速率碼簡(jiǎn)稱為SAR(SystematicAccumulateRateless)碼。適合于AWGN信道的無(wú)速率碼編譯碼方法包括編碼方法和譯碼方法。編碼方法如下，考慮編碼發(fā)送端要發(fā)送m個(gè)數(shù)據(jù)包，每個(gè)數(shù)據(jù)包內(nèi)由若干數(shù)據(jù)比特組成，每個(gè)數(shù)據(jù)包內(nèi)部包括一個(gè)循環(huán)冗余校驗(yàn)碼用于譯碼器判斷譯碼是否成功。4，《,...，4...,《一i分別表示每一個(gè)數(shù)據(jù)包，下標(biāo)j為數(shù)據(jù)包的編號(hào)。A表示編碼包，其中i為編碼包的編號(hào)。編碼發(fā)送端首先將m個(gè)數(shù)據(jù)包發(fā)送出去形成系統(tǒng)碼的信息比特部分，然后按如下步驟產(chǎn)生編碼包^1)首先按使信息節(jié)點(diǎn)度數(shù)近似均勻分布的信息節(jié)點(diǎn)選擇方式或者是使在某個(gè)碼率處信息節(jié)點(diǎn)度數(shù)分布受限的信息節(jié)點(diǎn)選擇方式產(chǎn)生m維二元域向量{}，m維二元域向量(GJ中為"1"的元素的個(gè)數(shù)為",；2)m維二元域向量}中的元素G力的取值為"0"或者"1"，元素G力為"1"，則它對(duì)應(yīng)的編號(hào)為j的數(shù)據(jù)包將被選中，將這些被選中的數(shù)據(jù)包按比特作模2加后得到和值V可以表示為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>3)由累加器將s,與上一個(gè)編碼包^按比特作模2和得到新的編碼包^，表示為下式發(fā)送端根據(jù)以上規(guī)則源源不斷的產(chǎn)生編碼包直到接收端告知它停止發(fā)送。譯碼方法包括如下步驟首先接收數(shù)據(jù)包，m個(gè)數(shù)據(jù)包接收完成后開始譯碼1)譯碼器利用各個(gè)包內(nèi)的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼判斷m個(gè)數(shù)據(jù)包是否都正確，如果都正確，轉(zhuǎn)入步驟5);否則轉(zhuǎn)入步驟2);2)譯碼器接收若干編碼包；3)由于接收端知道每個(gè)編碼包f,對(duì)應(yīng)的m維二元域向量{(^}，所以譯碼器可以準(zhǔn)確的在接收端重構(gòu)該碼的二部4)在步驟3)中重構(gòu)的二部圖上運(yùn)行譯碼算法，這個(gè)譯碼算法是BP算法或改進(jìn)的BP算法，然后再次轉(zhuǎn)入操作步驟1);5)譯碼結(jié)束，接收端通過(guò)反饋信道告知發(fā)送端停止發(fā)送。所述的使信息節(jié)點(diǎn)度數(shù)近似均勻分布的信息節(jié)點(diǎn)選擇方式為新增校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)C,選擇"個(gè)信息節(jié)點(diǎn)的步驟如下，其中i為0時(shí)從步驟2)開始1)新增校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)C,.與上一個(gè)編碼節(jié)點(diǎn)S—,相連，從而與原有的m個(gè)信息節(jié)點(diǎn)/。,/,,...,/,—,，(i-l)個(gè)編碼節(jié)點(diǎn)戶",…,i^，(i-l)個(gè)校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)C。,q,…,Ci—!構(gòu)成的二部圖相連，需要更新C,到各個(gè)信息節(jié)點(diǎn)的距離；2)為新增校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)C,選擇一個(gè)離它距離最大的信息節(jié)點(diǎn)與之相連，由于二部圖拓?fù)渥兓?，需要更新新增校?yàn)節(jié)點(diǎn)C,到各個(gè)信息節(jié)點(diǎn)的距離，重復(fù)步驟2)直到"個(gè)信息節(jié)點(diǎn)選擇完成；3)新增校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)C,與新增編碼節(jié)點(diǎn)S相連，形成了一張由m個(gè)信息節(jié)點(diǎn)/。,/,,...,/—,，i個(gè)編碼節(jié)點(diǎn)i^，...^，i個(gè)校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)c;，q，...，q構(gòu)成的新的二部圖。步驟2)中選擇信息節(jié)點(diǎn)時(shí)，當(dāng)距離最遠(yuǎn)的信息節(jié)點(diǎn)不止一個(gè)時(shí)我們將選擇度數(shù)最小的一個(gè)，若此時(shí)度數(shù)最小的信息節(jié)點(diǎn)仍不止一個(gè)時(shí)，我們將隨機(jī)選擇其中一個(gè)。所述的使在某個(gè)碼率處信息節(jié)點(diǎn)度數(shù)分布受限的信息節(jié)點(diǎn)選擇方式如果期望信息節(jié)點(diǎn)度數(shù)分布在碼率為R時(shí)達(dá)到分布A(x)，編碼發(fā)送端將預(yù)先運(yùn)用PEG(ProgressiveEdge-Growth漠銜見"RegularandIrregularProgressiveEdge-GrowthTannerGraphs"，IEEETransactionsOnInformationTheory,Vol.51，No.1,January2005)生成一張碼率為R、信息節(jié)點(diǎn)度數(shù)分布為義(x)的二部圖，然后為新增校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)C,選擇信息節(jié)點(diǎn)的方法如下1)當(dāng)碼率大于等于R時(shí)，編碼器按照預(yù)先生成的二部圖的連接關(guān)系為新增校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)C,選擇"i個(gè)信息節(jié)點(diǎn)；2)當(dāng)碼率小于R時(shí)，編碼器將使用使得信息節(jié)點(diǎn)度數(shù)近似均勻分布的信息節(jié)點(diǎn)選擇方式為新增校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)C,選擇"個(gè)信息節(jié)點(diǎn)。本發(fā)明的基本技術(shù)思想是在LT碼的編碼器后面再添加一個(gè)累加器，以使得二部圖中編碼節(jié)點(diǎn)的度數(shù)不再為1，從而解決LT碼工作于AWGN信道的"差錯(cuò)平臺(tái)"問(wèn)題，同時(shí)采用了被廣泛應(yīng)用的系統(tǒng)碼結(jié)構(gòu)。圖1是LT碼的二部圖2是SAR碼的編碼示意圖3是SAR碼的譯碼流程圖4是SAR碼的二部圖5是LT碼和信息節(jié)點(diǎn)度數(shù)近似均勻分布的SAR碼在各速率點(diǎn)上的誤比特率對(duì)比圖，信噪比SNR(X/W。)；1.9dB;圖6是LT碼和信息節(jié)點(diǎn)度數(shù)近似均勻分布的SAR碼在各信噪比下的誤比特率對(duì)比圖，碼率R^0.5;圖7是LT碼和在R=0.5處信息節(jié)點(diǎn)度數(shù)分布受限的SAR碼在各速率點(diǎn)上的誤比特率對(duì)比圖，信噪比SNR(￡s/W。)=-1.9dB。具體實(shí)施例方式適合于AWGN信道的無(wú)速率碼編譯碼方法，包括編碼方法和譯碼方法。其特征在于編碼方法如下，考慮編碼發(fā)送端要發(fā)送10000個(gè)數(shù)據(jù)包，每個(gè)數(shù)據(jù)包內(nèi)由若干數(shù)據(jù)比特組成，每個(gè)數(shù)據(jù)包內(nèi)部包括一個(gè)循環(huán)冗余校驗(yàn)碼，這個(gè)循環(huán)冗余校驗(yàn)碼采用CRC32，用于譯碼器判斷譯碼是否成功。A，《，...，《...，《_,分別表示每一個(gè)數(shù)據(jù)包，下標(biāo)j為數(shù)據(jù)包的編號(hào)。^表示編碼包，其中i為編碼包的編號(hào)。編碼發(fā)送端首先將10000個(gè)數(shù)據(jù)包發(fā)送出去形成系統(tǒng)碼的信息比特部分，然后按如下步驟產(chǎn)生編碼包^1)首先按使信息節(jié)點(diǎn)度數(shù)近似均勻分布的信息節(jié)點(diǎn)選擇方式或者是使在某個(gè)碼率處信息節(jié)點(diǎn)度數(shù)分布受限的信息節(jié)點(diǎn)選擇方式產(chǎn)生10000維二元域向量{G"，10000維二元域向量(GJ中為"1"的元素的個(gè)數(shù)為""2)10000維二元域向量&}中的元素A的取值為"0"或者"1"，元素G力.為"1"，則它對(duì)應(yīng)的編號(hào)為j的數(shù)據(jù)包將被選中，將這些被選中的數(shù)據(jù)包按比特作模2加后得到和值s,，可以表示為s,==0,1,2...戶o3)由累加器將s,與上一個(gè)編碼包"按比特作模2和得到新的編碼包。表示為下式發(fā)送端根據(jù)以上規(guī)則源源不斷的產(chǎn)生編碼包直到接收端告知它停止發(fā)送。譯碼方法包括如下步驟首先接收數(shù)據(jù)包，10000個(gè)數(shù)據(jù)包接收完成后開始譯碼1)譯碼器利用各個(gè)包內(nèi)的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼判斷10000個(gè)數(shù)據(jù)包是否都正確，如果都正確，轉(zhuǎn)入步驟5);否則轉(zhuǎn)入步驟2);2)譯碼器接收500編碼包；3)由于接收端知道每個(gè)編碼包^對(duì)應(yīng)的10000維二元域向量Wj，所以譯碼器可以準(zhǔn)確的在接收端重構(gòu)該碼的二部4)在步驟3)中重構(gòu)的二部圖上運(yùn)行譯碼算法，這個(gè)譯碼算法是BP算法或改進(jìn)的BP算法，然后再次轉(zhuǎn)入操作步驟1);5)譯碼結(jié)束，接收端通過(guò)反饋信道告知發(fā)送端停止發(fā)送。當(dāng)發(fā)現(xiàn)接收到的編碼包不足以正確譯碼時(shí)，接收端需要再接收500個(gè)編碼包。當(dāng)接收端收到m個(gè)數(shù)據(jù)包和n個(gè)編碼包時(shí)，對(duì)應(yīng)的碼率為附+n為了表示方便，我們用碼率的倒數(shù)/r'來(lái)刻畫碼率的變化。每次多接收Aw個(gè)編碼包后，碼率變化為M-、此處A"為500，所以M-'為0.05。表1給出了接收端收到的編碼包數(shù)目從7500到10000對(duì)應(yīng)的各個(gè)碼率。<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表l根據(jù)以上對(duì)編碼和譯碼的描述，SAR碼的二部圖如圖4所示。圖中有兩類節(jié)點(diǎn)，圓圈表示變量節(jié)點(diǎn)(variablenode)，方框表示校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)(checknode)。而變量節(jié)點(diǎn)又分為兩類，左邊為信息節(jié)點(diǎn)(informationnode),右邊為編碼節(jié)點(diǎn)(paritynode)。信息節(jié)點(diǎn)一共有m個(gè)，分別表示為/。,/,,...,/"...,/"，與數(shù)據(jù)包d。,《...,《，...,《—,--對(duì)應(yīng)。編碼節(jié)點(diǎn)分別表示為尸。,《,...,/%...，與編碼包f。，&,...，,,...一一對(duì)應(yīng)。校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)分別表示為0。^1,...{,,...。與一個(gè)校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)相連的各節(jié)點(diǎn)的校驗(yàn)和為0。SAR碼的二部圖與一般的二部圖最大區(qū)別在于它是可以不斷擴(kuò)大的。每產(chǎn)生一個(gè)新的編碼包(，圖中就會(huì)增加一個(gè)新的編碼節(jié)點(diǎn)S和一個(gè)新的校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)C,，所以隨著編碼包的增多，這張圖會(huì)越來(lái)越大。其中新增校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)C,.與編碼節(jié)點(diǎn)的連接關(guān)系是固定的，除了第一個(gè)校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)C。只與P。相連外，C,總是與上一個(gè)編碼節(jié)點(diǎn)及新增的編碼節(jié)點(diǎn)f相連。二部圖中，連接到某個(gè)節(jié)點(diǎn)的邊的總數(shù)稱為這個(gè)節(jié)點(diǎn)的度數(shù)。我們定義信息節(jié)點(diǎn)的度數(shù)分布為.-義,表示在所有連接校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)和信息節(jié)點(diǎn)所有邊中，與度數(shù)為i的信息節(jié)點(diǎn)相連的邊所占的比例。從圖2的編碼器示意圖可以看出，SAR碼設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問(wèn)題就是如何產(chǎn)生(G"的問(wèn)題，也就是如何選擇產(chǎn)生編碼包f,的",個(gè)數(shù)據(jù)包的問(wèn)題。從圖論的觀點(diǎn)看，發(fā)送端產(chǎn)生一個(gè)編碼包/,，對(duì)應(yīng)的二部圖中增加一個(gè)校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)C,和編碼節(jié)點(diǎn)S，新增的校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)C,有a,條邊與信息節(jié)點(diǎn)相連，那么，選擇產(chǎn)生^的數(shù)據(jù)包的問(wèn)題本質(zhì)上就是為新增的信息節(jié)點(diǎn)C,選擇A個(gè)信息節(jié)點(diǎn)的問(wèn)題，而不同的選擇方式將使得信息節(jié)點(diǎn)在每個(gè)碼率處的度數(shù)分布不同，也就使得SAR碼的性能不同。本發(fā)明提出了兩種易于實(shí)現(xiàn)，性能較好的信息節(jié)點(diǎn)選擇方式。所述的使信息節(jié)點(diǎn)度數(shù)近似均勻分布的信息節(jié)點(diǎn)選擇方式此方式中采用的",為常數(shù)"，此處"取為"4"。這種方式將使得信息節(jié)點(diǎn)的度數(shù)分布在各個(gè)碼率處近似均勻，所以我們將這種方式稱為使信息節(jié)點(diǎn)度數(shù)分布近似均勻的信息節(jié)點(diǎn)選擇方式，將采用這種方式的SAR碼稱為信息節(jié)點(diǎn)度數(shù)近似均勻分布的SAR碼。此處需要說(shuō)明的是二部圖中一個(gè)節(jié)點(diǎn)經(jīng)過(guò)一些邊與另一個(gè)節(jié)點(diǎn)相連，這些邊形成一條路徑，路徑中邊的數(shù)目為該路徑的長(zhǎng)度；連接兩個(gè)節(jié)點(diǎn)最短路徑的長(zhǎng)度為這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的距離，如果兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間沒有路徑，則它們的距離為無(wú)窮大。如前所述，SAR碼的譯碼過(guò)程中采用的譯碼算法都是基于二部圖的，二部圖中圈的長(zhǎng)度將直接影響譯碼算法的性能，圈的長(zhǎng)度越大譯碼性能越好，所以使得生成的SAR碼的二部圖中的圈盡量的長(zhǎng)是為新增校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)選擇與之相連的信息節(jié)點(diǎn)的基本原則，這就要求我們?cè)谶x擇信息節(jié)點(diǎn)時(shí)永遠(yuǎn)選擇距離該校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)最遠(yuǎn)的。作為無(wú)速率碼，SAR碼的發(fā)送端必須能夠源源不斷的發(fā)送編碼包，在每產(chǎn)生一個(gè)編碼包,,時(shí)，二部圖中增加一個(gè)校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)C,，發(fā)送端需要為新增的校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)C,選擇與之相連的4個(gè)信息節(jié)點(diǎn)。為新增校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)C,選擇4個(gè)信息節(jié)點(diǎn)的步驟如下，其中i為0時(shí)從步驟2)開始1)新增校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)q與上一個(gè)編碼節(jié)點(diǎn)i^相連，從而與原有的10000個(gè)信息節(jié)點(diǎn)/。,A,...,/，，(i-l)個(gè)編碼節(jié)點(diǎn)/^，...，^，(i-l)個(gè)校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)C。,q,…,Cw構(gòu)成的二部圖相連，需要更新C,到各個(gè)信息節(jié)點(diǎn)的距離；2)為新增校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)C,選擇一個(gè)離它距離最大的信息節(jié)點(diǎn)與之相連，由于二部圖拓?fù)渥兓?，需要更新新增校?yàn)節(jié)點(diǎn)G到各個(gè)信息節(jié)點(diǎn)的距離，重復(fù)步驟2)直到4個(gè)信息節(jié)點(diǎn)選擇完成；3)新增校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)C,與新增編碼節(jié)點(diǎn)S相連，形成了一張由10000個(gè)信息節(jié)點(diǎn)/。/,,...,/9999，i個(gè)編碼節(jié)點(diǎn)P。，《,...^，i個(gè)校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)C。,…，C,構(gòu)成的新的二部圖。經(jīng)過(guò)以上3步，生成了新的二部圖，校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)和編碼節(jié)點(diǎn)都比原二部圖增加一個(gè)，邊也相應(yīng)增加了。同時(shí)為新增校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)選擇好了4個(gè)信息節(jié)點(diǎn)。在步驟2)中選擇信息節(jié)點(diǎn)時(shí)，當(dāng)距離最遠(yuǎn)的信息節(jié)點(diǎn)不止一個(gè)時(shí)我們將選擇度數(shù)最小的一個(gè)，若此時(shí)度數(shù)最小的信息節(jié)點(diǎn)仍不止一個(gè)時(shí)，我們將隨機(jī)選擇其中一個(gè)。我們總是優(yōu)先選擇度數(shù)最小的信息節(jié)點(diǎn)，這會(huì)使得信息節(jié)點(diǎn)的度數(shù)分布趨向均勻。所述的使在某個(gè)碼率處信息節(jié)點(diǎn)度數(shù)分布受限的信息節(jié)點(diǎn)選擇方式由于這種選擇方式只在某一個(gè)碼率R處限制信息節(jié)點(diǎn)的度數(shù)分布，所以我們將這種方式稱為使在某個(gè)碼率處信息節(jié)點(diǎn)度數(shù)分布受限的信息節(jié)點(diǎn)選擇方式，將采用這種方式的SAR碼稱為在某個(gè)碼率處信息節(jié)點(diǎn)度數(shù)分布受限的SAR碼。若每個(gè)數(shù)據(jù)包只有一個(gè)比特，工作于某個(gè)速率的SAR碼實(shí)際上就是IRA(IrregularRepeatAccumulate)石馬(見"IrregularRepeat-Accumulatecodes,"Proc.2ndInt.Symp.Turbocodes&relatedtopics,Sep.2000);若數(shù)據(jù)包內(nèi)有n個(gè)比特，工作于某個(gè)速率的SAR碼也就是n個(gè)并行獨(dú)立的IRA碼。換句話說(shuō)，SAR碼本質(zhì)上就是速率可變的IRA碼。AWGN信道的信道參數(shù)用c刻畫，它表示信道噪聲的標(biāo)準(zhǔn)方差。某個(gè)速率的IRA碼，給定它的信息節(jié)點(diǎn)度數(shù)分布表示為;iOc)，則這個(gè)碼對(duì)應(yīng)一個(gè)信道參數(shù)門限值y，當(dāng)信道參數(shù)cr小于這個(gè)門限，可以保證信息可靠傳輸；而當(dāng)信道參數(shù)CT大于這個(gè)門限，信息則不能可靠傳輸。在特定速率R下，通常優(yōu)化義00以使得IRA碼門限c/盡量的大，也就使得cr'對(duì)應(yīng)的信道容量盡量的小，進(jìn)而使得R盡量的逼近信道容量。很多文獻(xiàn)中都討論過(guò)A(x)的優(yōu)化問(wèn)題，同時(shí)給出了一些逼近信道容量的分布。對(duì)于IRA碼，在各個(gè)速率上得到的逼近信道容量的信息節(jié)點(diǎn)度數(shù)分布是很不同的，所以對(duì)于SAR碼，隨著編碼包的增多，碼率下降，信息節(jié)點(diǎn)的度數(shù)分布不斷變化，各個(gè)碼率處都保持信息節(jié)點(diǎn)度數(shù)分布逼近信道容量是很難的。我們提出一種次優(yōu)但易于實(shí)現(xiàn)的方法，即只保證在某一個(gè)特定速率R處，信息節(jié)點(diǎn)度數(shù)分布達(dá)到逼近信道容量的分布，其它速率處信息節(jié)點(diǎn)的度數(shù)分布與具體的實(shí)現(xiàn)方式相關(guān)，不作任何限制。這種選擇方式只在某一個(gè)碼率R處限制信息節(jié)點(diǎn)的度數(shù)分布。實(shí)施中要求信息節(jié)點(diǎn)度數(shù)分布在碼率為0.5時(shí)能夠達(dá)到文獻(xiàn)"IrregularRepeat-AccumulateCodes"表3中優(yōu)化后的分布義0)，該分布的各個(gè)參數(shù)如表2。其余參數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>表2發(fā)送端需要根據(jù)表2的度數(shù)分布利用PEG算法預(yù)先生成一張碼率為0.5的二部圖，圖中有10000個(gè)信息節(jié)點(diǎn)，10000個(gè)校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)，10000編碼節(jié)點(diǎn)。表3為各個(gè)度數(shù)的信息節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)。<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>表3由表2知，與每個(gè)校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)相連的信息節(jié)點(diǎn)平均個(gè)數(shù)為8。該方式為新增校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)C,選擇信息節(jié)點(diǎn)的方法如下1)當(dāng)碼率大于等于0.5時(shí)，即在發(fā)送的編碼包數(shù)目小于等于10000個(gè)時(shí)，編碼器按照預(yù)先生成的二部圖的連接關(guān)系為新增校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)C,.選擇",個(gè)信息節(jié)點(diǎn)，",取決于生成二部圖中的連接關(guān)系；2)當(dāng)碼率小于0.5時(shí)，即在發(fā)送的編碼包數(shù)目大于10000個(gè)時(shí)，編碼器將使用使得信息節(jié)點(diǎn)度數(shù)近似均勻分布的方式為新增校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)C,選擇fl個(gè)信息節(jié)點(diǎn)，因?yàn)轭A(yù)先生成的二部圖中與每個(gè)校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)相連的信息節(jié)點(diǎn)平均個(gè)數(shù)為8，所以此處"取8。權(quán)利要求1.一種適合于加性白高斯噪聲信道的無(wú)速率碼編譯碼方法，包括編碼方法和譯碼方法，其特征在于編碼方法如下，考慮編碼發(fā)送端要發(fā)送m個(gè)數(shù)據(jù)包，每個(gè)數(shù)據(jù)包內(nèi)由若干數(shù)據(jù)比特組成，每個(gè)數(shù)據(jù)包內(nèi)部包括一個(gè)循環(huán)冗余校驗(yàn)碼用于譯碼器判斷譯碼是否成功，d0，d1，...，dj...，dm-1分別表示每一個(gè)數(shù)據(jù)包，下標(biāo)j為數(shù)據(jù)包的編號(hào)，ti表示編碼包，其中i為編碼包的編號(hào)，編碼發(fā)送端首先將m個(gè)數(shù)據(jù)包發(fā)送出去形成系統(tǒng)碼的信息比特部分，然后按如下步驟產(chǎn)生編碼包ti1)首先按使信息節(jié)點(diǎn)度數(shù)近似均勻分布的信息節(jié)點(diǎn)選擇方式或者是使在某個(gè)碼率處信息節(jié)點(diǎn)度數(shù)分布受限的信息節(jié)點(diǎn)選擇方式產(chǎn)生m維二元域向量{Gji}，m維二元域向量{Gji}中為“1”的元素的個(gè)數(shù)為ai；2)m維二元域向量{Gji}中的元素Gji的取值為“0”或者“1”，元素Gji為“1”，則它對(duì)應(yīng)的編號(hào)為j的數(shù)據(jù)包將被選中，將這些被選中的數(shù)據(jù)包按比特作模2加后得到和值si，可以表示為2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適合于加性白高斯噪聲信道的無(wú)速率碼編譯碼方法，其特征在于所述的使信息節(jié)點(diǎn)度數(shù)近似均勻分布的信息節(jié)點(diǎn)選擇方式為新增校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)C,選擇G個(gè)信息節(jié)點(diǎn)的步驟如下，其中i為0時(shí)從步驟2)開始1)新增校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)C,與上一個(gè)編碼節(jié)點(diǎn)相連，從而與原有的m個(gè)信息節(jié)點(diǎn)/。,/,，...,/,—,，(i-l)個(gè)編碼節(jié)點(diǎn)尸。,P『.，^，(1-1)個(gè)校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)^:。,1,...，；,構(gòu)成的二部圖相連，需要更新C,到各個(gè)信息節(jié)點(diǎn)的距離；2)為新增校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)C,選擇一個(gè)離它距離最大的信息節(jié)點(diǎn)與之相連，由于二部圖拓?fù)渥兓枰滦略鲂ｒ?yàn)節(jié)點(diǎn)C,到各個(gè)信息節(jié)點(diǎn)的距離，重復(fù)步驟2)直到"個(gè)信息節(jié)點(diǎn)選擇完成；3)新增校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)C,與新增編碼節(jié)點(diǎn)《相連，形成了一張由m個(gè)信息節(jié)點(diǎn)/。,/p…,/w，i個(gè)編碼節(jié)點(diǎn)^^...^，i個(gè)校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)C。,C『，q構(gòu)成的新的二部圖；步驟2)中選擇信息節(jié)點(diǎn)時(shí)，當(dāng)距離最遠(yuǎn)的信息節(jié)點(diǎn)不止一個(gè)時(shí)我們將選擇度數(shù)最小的一個(gè)，若此時(shí)度數(shù)最小的信息節(jié)點(diǎn)仍不止一個(gè)時(shí)，我們將隨機(jī)選擇其中一個(gè)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適合于高斯信道的無(wú)速率碼編譯碼方法，其特征在于所述的使在某個(gè)碼率處信息節(jié)點(diǎn)度數(shù)分布受限的信息節(jié)點(diǎn)選擇方式如果期望信息節(jié)點(diǎn)度數(shù)分布在碼率為R時(shí)達(dá)到分布義(x)，編碼發(fā)送端將預(yù)先運(yùn)用PEG算法生成一張碼率為R、信息節(jié)點(diǎn)度數(shù)分布為;iOc)的二部圖，然后為新增校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)C,選擇信息節(jié)點(diǎn)的方法如下1)當(dāng)碼率大于等于R時(shí)，編碼器按照預(yù)先生成的二部圖的連接關(guān)系為新增校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)C,選擇",個(gè)信息節(jié)點(diǎn)；2)當(dāng)碼率小于R時(shí)，編碼器將使用使得信息節(jié)點(diǎn)度數(shù)近似均勻分布的信息節(jié)點(diǎn)選擇方式為新增校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)C,選擇"個(gè)信息節(jié)點(diǎn)。全文摘要本發(fā)明公開了一種適合于加性白高斯噪聲信道的無(wú)速率碼編譯碼方法，包括編碼方法和譯碼方法。其基本技術(shù)思想是在LT碼的編碼器后面再添加一個(gè)累加器，以使得二部圖中編碼節(jié)點(diǎn)的度數(shù)不再為1，從而解決LT碼工作于加性白高斯噪聲信道的“差錯(cuò)平臺(tái)”問(wèn)題，同時(shí)采用了被廣泛應(yīng)用的系統(tǒng)碼結(jié)構(gòu)。然后提出了兩種易于實(shí)現(xiàn)且性能較好的編碼器為新增校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)選擇信息節(jié)點(diǎn)的方式，一種方式使得信息節(jié)點(diǎn)的度數(shù)分布近似均勻，一種方式使得信息節(jié)點(diǎn)的度數(shù)分布在某一速率受限。文檔編號(hào)H03M13/00GK101179279SQ20071015717公開日2008年5月14日申請(qǐng)日期2007年11月27日優(yōu)先權(quán)日2007年11月27日發(fā)明者吳可鏑,張朝陽(yáng),霍媛圓申請(qǐng)人:浙江大學(xué)