專利名稱：里德-所羅門碼級聯(lián)反饋系統(tǒng)卷積碼的系統(tǒng)的譯碼方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明為改進(jìn)的RS碼級聯(lián)巻積碼系統(tǒng)的半軟判決迭代譯碼方法，屬于信道 糾錯(cuò)編碼的譯碼技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
RS碼級聯(lián)巻積碼的系統(tǒng)，目前現(xiàn)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于深空通信領(lǐng)域，在最新 的IEEE 802. 16協(xié)議中有采用。對這種級聯(lián)系統(tǒng)，級聯(lián)BCJR (或SOVA)和Chase 一2型RS譯碼算法進(jìn)行半軟判決迭代譯碼具有良好的性能，相比硬判決迭代譯 碼算法，它在性能上有比較大的提高，這是由于在內(nèi)碼和外碼的解碼器之間互相 傳遞了軟信息，并且各個(gè)解碼器本身也是軟判決或半軟判決譯碼。然而，其中 RS碼的Chase — 2型譯碼算法的性能雖然隨著的錯(cuò)誤圖樣e的維數(shù)T的增加而提 高，但是運(yùn)算復(fù)雜度卻和7成指數(shù)關(guān)系；此外，其譯碼輸出的結(jié)果不包含軟信息， 反饋給巻積碼譯碼器的軟信息必須構(gòu)造。由于構(gòu)造的信息不可能十分準(zhǔn)確，所以 對譯碼的準(zhǔn)確性有一定的損害。因此，如何簡化RS碼的Chase—2型譯碼算法， 并增加其輸出結(jié)果的信息量是提高這種級聯(lián)譯碼方法性能的關(guān)鍵。
目前，對RS碼的譯碼算法除了代數(shù)譯碼外，還有KV譯碼、自適應(yīng)置信傳播 譯碼等改進(jìn)算法。這些算法能夠比較充分地利用軟信息進(jìn)行譯碼，其中自適應(yīng)置 信傳播譯碼還能直接輸出軟信息，所以其性能比Chase—2型譯碼算法有了明顯 提高。但是，因?yàn)樗鼈冊谧g碼過程中要對校驗(yàn)矩陣進(jìn)行多次高斯消去的運(yùn)算，所 以運(yùn)算量非常巨大，從而導(dǎo)致算法的吞度量很低。到目前為止，它們離實(shí)用的目 標(biāo)還有一定的距離。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的目的是提供一種里德一所羅門碼級聯(lián)反饋系統(tǒng)巻積碼的系統(tǒng)的譯碼方法(基于Chase—2型RS譯碼方法)，同時(shí)改進(jìn)其軟輸出的形式， 解決現(xiàn)有的級聯(lián)BCJR和Chase — 2型RS譯碼算法進(jìn)行半軟判決迭代譯碼時(shí)運(yùn)算 量大，并且軟信息利用不夠充分的問題。技術(shù)方案本發(fā)明的里德一所羅門碼級聯(lián)反饋系統(tǒng)巻積碼的系統(tǒng)的譯碼方法 中，級聯(lián)碼由外碼和內(nèi)碼組成，針對這種碼結(jié)構(gòu)，該譯碼方法進(jìn)行至少一次大迭 代譯碼，并在每次大迭代時(shí)首先對內(nèi)碼碼字解碼，然后將內(nèi)碼解碼器的軟輸出 經(jīng)過解交織器以及軟信息處理器后，得到各個(gè)外碼解碼器的譯碼碼字；如果外碼 的所有譯碼碼字經(jīng)過判斷都正確，則終止大迭代譯碼，將外碼譯碼器的各個(gè)譯碼 碼字作為最終的輸出；反之，首先用譯碼控制器判斷各個(gè)外碼譯碼器得到的輸出 碼字是否可以反饋給內(nèi)碼解碼器，如果可以則將其輸出，經(jīng)過交織器以及軟信息 處理器后反饋給內(nèi)碼解碼器作為信息序列的先驗(yàn)概率信息，并且修正信息序列本 身；否則，直接將該外碼解碼器的輸入序入作為輸出，然后經(jīng)過交織以及軟信息 處理器后反饋給內(nèi)碼解碼器作為信息序列的先驗(yàn)概率信息，并且不對信息序列進(jìn) 行修正；完成上述步驟后進(jìn)行下一次大迭代譯碼，直到譯碼控制器發(fā)出終止迭代 的信號為止。所述的外碼碼字為RS碼；內(nèi)碼為反饋式系統(tǒng)巻積碼，即RSC碼，其碼率為1/2。判斷外碼的譯碼碼字是否可以反饋給內(nèi)碼解碼器的方法為a. 用譯碼碼字序列計(jì)算校正子，如果都為零，用邏輯0表示通過校驗(yàn)，否則， 用邏輯1表示該碼字錯(cuò)誤，b. 在對該碼字進(jìn)行代數(shù)譯碼的過程中，如果錯(cuò)誤多項(xiàng)式的次數(shù)最高的單項(xiàng)式 的冪和該多項(xiàng)式的根的個(gè)數(shù)相等時(shí)，默認(rèn)這次得到的譯碼碼字可以通過校驗(yàn)矩陣 的校驗(yàn)，用邏輯0表示通過校驗(yàn)，否則，用邏輯l表示該碼字錯(cuò)誤。該譯碼方法包括以下幾個(gè)軟件模塊 內(nèi)碼譯碼器用于對作為內(nèi)碼的RSC碼進(jìn)行軟輸入、軟輸出譯碼；輸出的 數(shù)據(jù)為作為內(nèi)碼信息位的各個(gè)比特的最大后驗(yàn)概率信息，該解碼器不負(fù)責(zé)對譯碼 結(jié)果進(jìn)行校驗(yàn)；外碼譯碼器用于對作為內(nèi)碼的RS碼進(jìn)行譯碼，并負(fù)責(zé)檢查譯碼碼字能否 通過校驗(yàn)矩陣的檢驗(yàn)，如果能通過，輸出該譯碼碼字并給出第一指示信號；否則， 輸出譯碼前的碼字并給出第二指示信號；譯碼控制器用于判斷是否終止大迭代譯碼，如果所有的外碼譯碼器輸出 第一指示信號，或者達(dá)到預(yù)設(shè)的最大迭代次數(shù)，則終止大迭代譯碼；否則，如果 收到第二指示信號，并且大迭代的次數(shù)沒有達(dá)到上限，則繼續(xù)下一次大迭代譯碼； 交織器用于將外碼碼字打亂后交給內(nèi)碼碼字，以對信道中的抗突發(fā)錯(cuò)誤； 解交織器用于將RSC碼解碼器的譯碼輸出重新排序，得到各個(gè)外碼的輸 入序列；
軟信息處理器用于內(nèi)碼和外碼解碼器的軟輸出的處理。 內(nèi)碼譯碼器軟件模塊包括以下幾個(gè)軟件子模塊
一個(gè)RS碼的代數(shù)譯碼器，負(fù)責(zé)對一個(gè)作為外碼的RS碼用代數(shù)算法進(jìn)行一次 譯碼，該解碼器的輸入為經(jīng)過硬判決和BPSK解調(diào)的來自巻積碼譯碼器的軟輸出，
該解碼器的譯碼碼字如果可以通過校驗(yàn)，輸出邏輯i，否則輸出邏輯o，
一個(gè)控制子模塊，如果代數(shù)譯碼器輸出邏輯l，則將譯碼碼字轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制
序列，并經(jīng)過BPSK調(diào)制后輸出；否則，錯(cuò)誤圖樣發(fā)生器產(chǎn)生一個(gè)錯(cuò)誤圖樣加在 輸入的RS碼字上，并使代數(shù)譯碼器對這個(gè)修正過的RS碼字進(jìn)行一次譯碼，如果 代數(shù)譯碼器輸出邏輯l，則將譯碼碼字轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制序列，并經(jīng)過BPSK調(diào)制后 輸出，否則重復(fù)以上過程直到迭代次數(shù)達(dá)到預(yù)先設(shè)置的上限。
交織器軟件模塊中，所述交織器在編碼時(shí)將作為外碼的每個(gè)RS碼字作為交 織矩陣的一行，然后以m個(gè)比特為一組，按列的順序讀出，解碼時(shí)的交織對象為 各個(gè)RS碼譯碼器的輸出序列，其交織方式和編碼時(shí)相同。
解交織器軟件模塊中，所述解交織器將RSC解碼器的輸出序列按照交織器的 逆方法重新組織成矩陣形式，并把該矩陣的各行作為外碼的各個(gè)RS解碼器的輸 入。
軟信息處理器軟件模塊中，所述軟信息處理器將RSC解碼器的輸出模塊加權(quán) 后送往解交織器；另外，將RS碼解碼器經(jīng)過交織的序列加權(quán)后最為RSC碼的先 驗(yàn)概率信息提供給RSC解碼器；前述經(jīng)過交織后的序列，不經(jīng)過加權(quán)，按照以下 方法修正輸入RSC解碼器的信息序列如果該序列中某個(gè)符號來自校驗(yàn)?zāi)軌蛲ㄟ^ 的外碼的譯碼碼字，則將其對應(yīng)的RSC碼字中的信息位取模后，和該符號相乘； 否則，不對該符號對應(yīng)的信息位作處理。
有益效果本發(fā)明的有益效果主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面
1)由于對RS碼進(jìn)行半軟判決譯碼時(shí)僅僅考慮了很少的錯(cuò)誤圖樣，所以節(jié)省了運(yùn)算量，進(jìn)而提高了算法的吞吐量。2) RS碼譯碼后的軟輸出除了 APP Z序列以夕卜，還對向量r進(jìn)行了修正， 因而增加了內(nèi)碼和外碼之間傳遞的有效信息量，提高了系統(tǒng)的性能。3) 和現(xiàn)有的級聯(lián)BCJR和簡化的Chase—2型RS譯碼算法的半軟判決迭 代譯碼方法相比，計(jì)算復(fù)雜度大大下降，而性能沒有下降，當(dāng)錯(cuò)誤圖樣數(shù)目的上 限提高時(shí)，性能還有一定的改善。


圖1是RS—巻積碼級聯(lián)碼編譯碼系統(tǒng)示意圖。圖2是級聯(lián)碼譯碼系統(tǒng)的方法流程圖。圖3交織器的功能示意圖。圖4是RS解碼單元的方法流程圖。圖5是RS碼譯碼結(jié)果輸出后處理方法的流程圖。圖6是(255， 223) RS碼級聯(lián)(23， 35) RSC碼的誤比特率和誤幀率曲線圖。所有的符號注解x :編碼器發(fā)送符號；凡BPSK調(diào)制后的符號；高斯白噪聲； r :由信道送入巻積碼解碼器的軟信息向量； 4:巻積碼系統(tǒng)位的先驗(yàn)概率向量；丄巻積碼系統(tǒng)位的后驗(yàn)概率向量；S:輸入RS碼解碼器的軟信息向量；Z: RS碼譯碼器的譯碼后得到的碼字向量； :先驗(yàn)概率信息的修正系數(shù)， 一般是一個(gè)小于l的正實(shí)數(shù)BCJR: Bahl， Cocke, Jelinek, Raviv算法， 一種用于具有巻積碼或者網(wǎng)格 結(jié)構(gòu)的分組碼的最大后驗(yàn)概率譯碼方法； S0VA:軟輸出維特比算法； RS碼Reed _Solomon碼；APP:最大后驗(yàn)概率；BPSK: 二進(jìn)制相位調(diào)制。
具體實(shí)施例方式
級聯(lián)BCJR和簡化的Chase—2型RS譯碼算法的半軟判決迭代譯碼方法，其 特征在于首先，巻積碼譯碼器對級聯(lián)碼的內(nèi)碼進(jìn)行軟判決譯碼；隨后，RS碼 譯碼器對巻積碼譯碼器傳遞來的解交織后的APPZ值進(jìn)行如下處理(1)翻轉(zhuǎn)絕 對值在一定范圍內(nèi)的APPZ值(如果本次迭代是最后一次大迭代，并且前一次的 大迭代沒有糾正所有的錯(cuò)誤)，然后對APP Z:值的序列硬判決后，進(jìn)行BPSK解 調(diào)；(2)對APP/;值按照可靠度排序，得到最不可靠的幾個(gè)(一般為2個(gè))比特， 每次在這幾個(gè)比特上加上一種錯(cuò)誤圖樣進(jìn)行譯碼， 一旦譯碼結(jié)果可以通過校驗(yàn)， 即認(rèn)為該碼字為正確的譯碼結(jié)果，然后將它化為比特序列加權(quán)，作為符號先驗(yàn)信 息，同時(shí)根據(jù)譯碼結(jié)果修正信息序列的符號；最后，將先驗(yàn)信息和修正過的軟信 息交織后反饋給巻積碼譯碼器，進(jìn)行迭代譯碼。
通過對輸入RS碼解碼器的APP z;值的統(tǒng)計(jì)，我們發(fā)現(xiàn)，在那些無法譯對的 碼字中，有約相當(dāng)比例的來自巻積碼解碼器的APP/;值提供了錯(cuò)誤的信息，在某
個(gè)區(qū)間中這個(gè)現(xiàn)象尤其明顯。如果對該區(qū)間內(nèi)的APPZ值進(jìn)行翻轉(zhuǎn)可以直接糾正 這些錯(cuò)誤，這也可以看作是在APPA值的指導(dǎo)下給碼字加上錯(cuò)誤圖樣。這個(gè)區(qū)間 的上下界可以通過仿真確定， 一般情況下，下界不能取得過低，因?yàn)楸粠喎e碼譯 碼器糾正的比特的APPZ值往往很小，應(yīng)當(dāng)避免把它們包含在區(qū)間中；同時(shí)，上 屆取的也不可以偏高，以免把本來就正確的比特錯(cuò)誤地翻轉(zhuǎn)。
在RS碼的譯碼方面，本算法與Chase—2算法有著比較大的區(qū)別，假設(shè)
GF(g)上的RS碼的碼間距離為J ，則標(biāo)準(zhǔn)的Chase — 2算法必須嘗試總數(shù)為//2
的錯(cuò)誤圖樣，并從所有的譯碼結(jié)果中選擇和輸入序列的歐氏距離最小的作為譯碼 碼字輸出，可見其復(fù)雜度非常高。實(shí)際應(yīng)用中為了減少復(fù)雜度，通常我們只選取 一部分錯(cuò)誤圖樣，因?yàn)楫?dāng)錯(cuò)誤圖樣達(dá)到一定的數(shù)量以后，即使再增加圖樣，性能 的增長也很有限。但是為了保證獲得較好的性能，對大部分碼字至少需要保證 16個(gè)錯(cuò)誤圖樣，在采用迭代譯碼的級聯(lián)碼系統(tǒng)中，如果每次迭代都要對各個(gè)RS 碼字進(jìn)行16次代數(shù)譯碼，算法總的復(fù)雜度依然偏高。在我們的算法中，錯(cuò)誤圖 樣數(shù)量的上限可以被進(jìn)一步降低到4個(gè)，并且直接取第一個(gè)校驗(yàn)通過的譯碼結(jié)果 作為譯碼碼字輸出，這是基于以下的理由(l)統(tǒng)計(jì)顯示，大約90%的情況下，不需要加上錯(cuò)誤圖樣(或者看作錯(cuò)誤圖樣為全零時(shí))，僅僅一次Berlekamp算法 就可以得到正確的碼字，所以利用我們的算法大多數(shù)的RS碼字只要經(jīng)過一次代 數(shù)譯碼就可以得到正確的結(jié)果；(2)在標(biāo)準(zhǔn)的Chase—2算法中，很多情況下， 多個(gè)錯(cuò)誤圖樣可以導(dǎo)致算法得到同樣的譯碼結(jié)果，所以第一個(gè)能夠通過校驗(yàn)的譯 碼碼字很可能就是正確的結(jié)果；(3)在級聯(lián)碼系統(tǒng)中，內(nèi)外碼之間的軟信息迭代 譯碼可以提供強(qiáng)大的糾錯(cuò)能力，我們可以通過增強(qiáng)巻積碼解碼器的糾錯(cuò)能力來補(bǔ) 償RS碼譯碼時(shí)搜索圖樣少而帶來的一些錯(cuò)誤，具體的做法我們將在下面講到。 如果進(jìn)一步提高錯(cuò)誤圖樣的數(shù)量的上限，我們可以得到更好的性能，具體采用多 高的上限要根據(jù)具體的情況而定。仿真顯示，對于大多數(shù)情況，上限取四時(shí)可以 得到和標(biāo)準(zhǔn)的Chase — 2算法非常相似的譯碼能力。
在軟信息的傳遞方面，本算法的改進(jìn)之處在于RS碼除了將譯碼碼字以比特 序列的形式加權(quán)后，作為巻積碼的先驗(yàn)概率向量反饋給巻積碼譯碼器外，還要翻 轉(zhuǎn)巻積碼的信息位(對系統(tǒng)巻積碼而言)。為了彌補(bǔ)由于RS碼解碼器的錯(cuò)誤圖樣 數(shù)目少，給糾錯(cuò)能力低帶來的不利影響，必須增加它反饋給巻積碼解碼器的軟信 息。對于巻積碼解碼器，當(dāng)存在一段比較長的序列沒有錯(cuò)誤時(shí)，它對其后一段序 列中的錯(cuò)誤會擁有比較強(qiáng)的糾錯(cuò)能力。利用這個(gè)特點(diǎn)，根據(jù)作為外碼的RS碼的 譯碼結(jié)果來翻轉(zhuǎn)巻積碼的信息位，在大部分的RS碼的譯碼碼字正確的情況下， 可以減少巻積碼輸入序列中的錯(cuò)誤，即增加其中正確序列的長度，從而提高巻積 碼的解碼器的糾錯(cuò)能力。
這種RS碼一巻積碼級聯(lián)碼的半軟判決迭代譯碼算法可以表述為按照如下順 序執(zhí)行的步驟
(1) 初始化設(shè)編碼后的信號序列為/ = "，^，'''，^}，經(jīng)過BPSK調(diào)制后，
將經(jīng)過高斯白噪聲信道的接收信號序列F-^"力'…^"，直接作為巻積碼譯碼 器的接收向量r。將信息位的先驗(yàn)概率向量￡"設(shè)為零向量，同時(shí)初始迭代次數(shù)
&=0，開始迭代譯碼；
(2) 對作為內(nèi)碼的巻積碼用BCJR算法進(jìn)行譯碼，得出信息序列的APP Z值
向量Z，并且以軟信息的形式輸出；
(3) 對向量Z進(jìn)行解交織運(yùn)算，得到作為外碼碼字的RS碼的各個(gè)分段子碼;(4) RS碼解碼器首先根據(jù)每個(gè)比特的軟信息的絕對值賦予其可靠度度量， 然后對選定區(qū)間內(nèi)的比特軟信息進(jìn)行翻轉(zhuǎn)(如果本次迭代是最后一次大迭代，并 且前一次的大迭代沒有糾正所有的錯(cuò)誤)，接著通過排序得到可靠度最小的T個(gè)
比特，并且對輸入的序列進(jìn)行硬判決得到符號序列S 。錯(cuò)誤圖樣發(fā)生器按照如下 的順序每次產(chǎn)生一個(gè)錯(cuò)誤圖樣
假設(shè)我們選出/7個(gè)最不可靠的比特，并在其上附加錯(cuò)誤圖樣。
首先，按照可靠度從小到大的順序?qū)⑦@些比特組合成一個(gè);O比特的二進(jìn)制序列 、^…^;然后，錯(cuò)誤圖樣以P比特的二進(jìn)制序列形式按照從00…0到11…1的
遞增順序給出。
對每個(gè)錯(cuò)誤圖樣形成修正向量S+e。接下來用Berleka卿算法進(jìn)行譯碼，如 果譯碼碼字Z可以通過校驗(yàn)，即錯(cuò)誤多項(xiàng)式的冪次數(shù)和它的根的個(gè)數(shù)相等時(shí)，就 將碼字Z以比特序列的形式進(jìn)行加權(quán)后，作為巻積碼對應(yīng)信息位的先驗(yàn)概率向 量，同時(shí)根據(jù)該比特序列的BPSK調(diào)制后的正負(fù)極性，翻轉(zhuǎn)向量r中對應(yīng)的符號， 使得它們符號一致；如果所有的錯(cuò)誤模式都被使用以后依然沒有得到可以通過校 驗(yàn)的譯碼碼字，則直接將序列S以比特序列的形式加權(quán)后作為先驗(yàn)概率輸出，對 向量則r不作處理；
(5) 內(nèi)碼譯碼器輸出的巻積碼信息位的先驗(yàn)概率向量4和修正的向量r，
用交織器交織，再次執(zhí)行步驟(2) — (4),直到A達(dá)到預(yù)設(shè)的迭代次數(shù)上限為 止，將最后一次迭代后，各個(gè)RS譯碼器得到的碼字Z作為最終的輸出。
其具體步驟如下
步驟一用BCJR算法對接收向量r進(jìn)行譯碼后，得到信息序列的APPZ值 向量Z，經(jīng)過解交織后作為各個(gè)RS碼的軟輸入。
步驟二 RS碼解碼器首先根據(jù)每個(gè)比特的軟信息的絕對值賦予其可靠度度 量，然后對選定區(qū)間內(nèi)的比特軟信息進(jìn)行翻轉(zhuǎn)(如果本次迭代是最后一次大迭代， 并且前一次的大迭代沒有糾正所有的錯(cuò)誤)，接著通過排序得到可靠度最小的T
個(gè)比特，并且對輸入的序列進(jìn)行硬判決得到符號序列S 。錯(cuò)誤圖樣發(fā)生器按照如下的順序每次產(chǎn)生一個(gè)錯(cuò)誤圖樣
假設(shè)我們選出個(gè)最不可靠的比特，并在其上附加錯(cuò)誤圖樣。
首先，按照可靠度從小到大的順序?qū)⑦@些比特組合成一個(gè)P比特的二進(jìn)制序列 Vv-^;然后，錯(cuò)誤圖樣以/ 比特的二進(jìn)制序列形式按照從00…0到ll…l的 遞增順序給出。
對每個(gè)錯(cuò)誤圖樣形成修正向量S + e 。接下來用Berlekamp算法進(jìn)行譯碼。 步驟三如果譯碼得到的碼字能夠通過RS碼的校驗(yàn)，則中止譯碼，并將碼 字Z化為比特序列，經(jīng)BPSK調(diào)制后分別乘上系數(shù)a(A:)，作為巻積碼中對應(yīng)的信
息序列的先驗(yàn)概率值，將各個(gè)RS碼譯碼器的這些結(jié)果交織后作為Z。反饋給BCJR
譯碼器。此外，對所有碼字Z經(jīng)BPSK調(diào)制后的符號交織后與向量r中的信息位 的絕對值一一對應(yīng)相乘，從而更新BCJR譯碼器的輸入向量。
如果某個(gè)RS譯碼器沒有得到可以通過校驗(yàn)的碼字，則直接將RS譯碼器的軟
輸入序列硬判決后乘上系數(shù)a(A)輸出，并且將輸出碼字Z的BPSK調(diào)制符號都設(shè) 置為1。
圖1是RS—巻積碼級聯(lián)碼編譯碼系統(tǒng)的示意。信息序列經(jīng)過RS碼編碼器后， 經(jīng)交織，被送往巻積碼編碼器；然后，受到噪聲W(/)污染的符號序列首先用BCJR
譯碼器譯碼，然后將信息位的APP丄值解交織，再用RS碼譯碼器譯碼，譯碼結(jié) 果再次交織后被反饋回BCJR譯碼器，以執(zhí)行下一次迭代。
圖2是級聯(lián)碼譯碼系統(tǒng)的方法流程。首先初始化譯碼器要用到的各個(gè)變量， 將巻積碼信息位的先驗(yàn)概率向量￡。設(shè)置為零向量；接著執(zhí)行步驟一，用BCJR譯
碼器對作為內(nèi)碼的巻積碼譯碼，將譯碼結(jié)果，即信息位的后驗(yàn)概率向量A送往解 交織器，執(zhí)行步驟二；步驟三中，RS譯碼器對作為外碼的各個(gè)分段的RS碼譯碼， 得到碼字Z,，Zy-,Z,。如果迭代次數(shù)A沒有達(dá)到規(guī)定的上限，則將這些碼字用交
織器交織，經(jīng)BPSK調(diào)制后， 一部分乘上系數(shù)《，作為先驗(yàn)概率向量L。，另一部 分直接和序列r相乘作為新的接收向量。如果A已經(jīng)達(dá)到迭代次數(shù)的上限則將 Z,，Z,，…，Z,作為最終的結(jié)果輸出。圖3是行列交織器的功能說明。假設(shè)交織深度為/，圖3 (a)是交織前各個(gè) RS碼碼字的排列順序，如果將每個(gè)RS碼字看作矩陣的一列，則/個(gè)碼字組成一 個(gè)/X"的矩陣；圖3) (b)顯示了交織以后的排列順序，它相當(dāng)于將前述矩陣 的各個(gè)元素按照列的順序逐個(gè)讀出，然后組成一個(gè)長向量。如果RS碼碼字中的
元素都屬于GF(2"1)，則其中的5/,(1</</，1<_/<")，是一個(gè)由m個(gè)比特組成 的向量。
圖4是第一個(gè)RS譯碼器譯碼過程的詳細(xì)說明。首先，根據(jù)軟信息序列&每 個(gè)比特的絕對值賦予其可靠度度量，然后對選定區(qū)間內(nèi)的比特軟信息進(jìn)行翻轉(zhuǎn) (如果本次迭代是最后一次大迭代，并且前一次的大迭代沒有糾正所有的錯(cuò)誤)， 接著通過排序得到可靠度最小的7個(gè)比特，然后在^的硬判決結(jié)果5/上加上 一個(gè)錯(cuò)誤圖樣e，進(jìn)行Berlekamp譯碼，如果得到的碼字Z,能夠通過RS碼的校驗(yàn)，
則將之輸出；否則換另一種錯(cuò)誤圖樣再次譯碼。如果最終沒有得到可以通過校驗(yàn) 的碼字，則直接將5"'送往交織器。
圖5是RS碼譯碼結(jié)果輸出后處理方法的流程。由各個(gè)RS碼譯碼器輸出的碼 字，經(jīng)過BPSK調(diào)制后被交織，其結(jié)果用參數(shù)"修正后作為巻積碼信息位的先驗(yàn)
概率向量丄。；如果RS碼譯碼器輸出的碼字是能夠通過校驗(yàn)的Z,，(l<!'</),則將
其BPSK調(diào)制后的結(jié)果送往交織器，否則送往交織器的數(shù)據(jù)被設(shè)置為一個(gè)全1向 量，這部分經(jīng)過交織的數(shù)據(jù)用來和巻積碼的輸入向量r進(jìn)行點(diǎn)乘得，以對其進(jìn)行 修正。
圖6是AWGN信道下，(255， 223) RS碼級聯(lián)(23， 35) RSC碼的系統(tǒng)，在一 下算法之間的性能比較(l)BCJR級聯(lián)Berlekamp算法；(2) BCJR級聯(lián)Chase-2 算法，錯(cuò)誤圖案數(shù)量為16; (3) BCJTl級聯(lián)簡化的Chase-2算法，錯(cuò)誤圖案數(shù)量 上限為4; (4) BCJR級聯(lián)簡化的Chase-2算法，錯(cuò)誤圖案數(shù)量上限為16。在仿 真過程中，主要參數(shù)設(shè)置為交織器深度/為6,大迭代的迭代次數(shù)上限為4， 修正參數(shù)a在4次迭代中分別為0.6， 0.8， l禾tU;簡化的Chase-2算法中，軟 信息翻轉(zhuǎn)的絕對值區(qū)間為[1.8， 3.5]。由圖可見，改進(jìn)的算法較改進(jìn)以前，在誤
比特率和誤幀率方面都有所提高，其中錯(cuò)誤圖案數(shù)量上限為4時(shí)，在BER為10一5, 或FER為10—3處時(shí)，相比16個(gè)圖案的CJR級聯(lián)Chase-2算法，其改善幅度大約有O. ldB，而Berlerkamp算法的運(yùn)用次數(shù)最多不超過后者的1/4。當(dāng)錯(cuò)誤圖案數(shù) 量上限增加到16時(shí)，性能有更多的提高，但是增加的幅度比較小。所以以4次 作為錯(cuò)誤圖案的上限，可以使得改進(jìn)算法在性能和復(fù)雜度上取得較好的平衡。
權(quán)利要求
1.一種里德-所羅門碼級聯(lián)反饋系統(tǒng)卷積碼的系統(tǒng)的譯碼方法，其特征在于，在該譯碼方法中，級聯(lián)碼由外碼和內(nèi)碼組成，針對這種碼結(jié)構(gòu)，該譯碼方法進(jìn)行至少一次大迭代譯碼，并在每次大迭代時(shí)首先對內(nèi)碼碼字解碼，然后將內(nèi)碼解碼器的軟輸出經(jīng)過解交織器以及軟信息處理器后，得到各個(gè)外碼解碼器的譯碼碼字；如果外碼的所有譯碼碼字經(jīng)過判斷都正確，則終止大迭代譯碼，將外碼譯碼器的各個(gè)譯碼碼字作為最終的輸出；反之，首先用譯碼控制器判斷各個(gè)外碼譯碼器得到的輸出碼字是否可以反饋給內(nèi)碼解碼器，如果可以則將其輸出，經(jīng)過交織器以及軟信息處理器后反饋給內(nèi)碼解碼器作為信息序列的先驗(yàn)概率信息，并且修正信息序列本身；否則，直接將該外碼解碼器的輸入序入作為輸出，然后經(jīng)過交織以及軟信息處理器后反饋給內(nèi)碼解碼器作為信息序列的先驗(yàn)概率信息，并且不對信息序列進(jìn)行修正；完成上述步驟后進(jìn)行下一次大迭代譯碼，直到譯碼控制器發(fā)出終止迭代的信號為止。
2. 如權(quán)利要求1所述的里德一所羅門碼級聯(lián)反饋系統(tǒng)巻積碼的系統(tǒng)的譯碼 方法，其特征在于，所述的外碼碼字為RS碼；內(nèi)碼為反饋式系統(tǒng)巻積碼，即RSC 碼，其碼率為1/2。
3. 如權(quán)利要求1所述的里德一所羅門碼級聯(lián)反饋系統(tǒng)巻積碼的系統(tǒng)的譯碼 方法，其特征在于，判斷外碼的譯碼碼字是否可以反饋給內(nèi)碼解碼器的方法為a. 用譯碼碼字序列計(jì)算校正子，如果都為零，用邏輯0表示通過校驗(yàn)，否則， 用邏輯l表示該碼字錯(cuò)誤，b. 在對該碼字進(jìn)行代數(shù)譯碼的過程中，如果錯(cuò)誤多項(xiàng)式的次數(shù)最高的單項(xiàng)式 的冪和該多項(xiàng)式的根的個(gè)數(shù)相等時(shí)，默認(rèn)這次得到的譯碼碼字可以通過校驗(yàn)矩陣 的校驗(yàn)，用邏輯0表示通過校驗(yàn)，否則，用邏輯l表示該碼字錯(cuò)誤。
4. 如權(quán)利要求1所述的里德一所羅門碼級聯(lián)反饋系統(tǒng)巻積碼的系統(tǒng)的譯碼方法，其特征在于，該譯碼方法包括以下幾個(gè)軟件模塊內(nèi)碼譯碼器用于對作為內(nèi)碼的RSC碼進(jìn)行軟輸入、軟輸出譯碼；輸出的 數(shù)據(jù)為作為內(nèi)碼信息位的各個(gè)比特的最大后驗(yàn)概率信息，該解碼器不負(fù)責(zé)對譯碼 結(jié)果進(jìn)行校驗(yàn)；外碼譯碼器用于對作為內(nèi)碼的RS碼進(jìn)行譯碼，并負(fù)責(zé)檢査譯碼碼字能否通過 校驗(yàn)矩陣的檢驗(yàn)，如果能通過，輸出該譯碼碼字并給出第一指示信號；否則，輸 出譯碼前的碼字并給出第二指示信號；譯碼控制器用于判斷是否終止大迭代譯碼，如果所有的外碼譯碼器輸出 第一指示信號，或者達(dá)到預(yù)設(shè)的最大迭代次數(shù)，則終止大迭代譯碼；否則，如果 收到第二指示信號，并且大迭代的次數(shù)沒有達(dá)到上限，則繼續(xù)下一次大迭代譯碼； 交織器用于將外碼碼字打亂后交給內(nèi)碼碼字，以對信道中的抗突發(fā)錯(cuò)誤； 解交織器用于將RSC碼解碼器的譯碼輸出重新排序，得到各個(gè)外碼的輸 入序列；軟信息處理器用于內(nèi)碼和外碼解碼器的軟輸出的處理。
5. 如權(quán)利要求4所述的里德一所羅門碼級聯(lián)反饋系統(tǒng)巻積碼的系統(tǒng)的譯碼方法，其特征在于，內(nèi)碼譯碼器軟件模塊包括以下幾個(gè)軟件子模塊-一個(gè)RS碼的代數(shù)譯碼器，負(fù)責(zé)對一個(gè)作為外碼的RS碼用代數(shù)算法進(jìn)行一次 譯碼，該解碼器的輸入為經(jīng)過硬判決和BPSK解調(diào)的來自巻積碼譯碼器的軟輸出， 該解碼器的譯碼碼字如果可以通過校驗(yàn)，輸出邏輯l，否則輸出邏輯0，一個(gè)控制子模塊，如果代數(shù)譯碼器輸出邏輯l，則將譯碼碼字轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制 序列，并經(jīng)過BPSK調(diào)制后輸出；否則，錯(cuò)誤圖樣發(fā)生器產(chǎn)生一個(gè)錯(cuò)誤圖樣加在 輸入的RS碼字上，并使代數(shù)譯碼器對這個(gè)修正過的RS碼字進(jìn)行一次譯碼，如果 代數(shù)譯碼器輸出邏輯l，則將譯碼碼字轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制序列，并經(jīng)過BPSK調(diào)制后 輸出，否則重復(fù)以上過程直到迭代次數(shù)達(dá)到預(yù)先設(shè)置的上限。
6. 如權(quán)利要求4所述的里德一所羅門碼級聯(lián)反饋系統(tǒng)巻積碼的系統(tǒng)的譯碼 方法，其特征在于，交織器軟件模塊中，所述交織器在編碼時(shí)將作為外碼的每個(gè) RS碼字作為交織矩陣的一行，然后以m個(gè)比特為一組，按列的順序讀出，解碼 時(shí)的交織對象為各個(gè)RS碼譯碼器的輸出序列，其交織方式和編碼時(shí)相同。
7. 如權(quán)利要4所述的里德一所羅門碼級聯(lián)反饋系統(tǒng)巻積碼的系統(tǒng)的譯碼方 法，其特征在于，解交織器軟件模塊中，所述解交織器將RSC解碼器的輸出序列 按照交織器的逆方法重新組織成矩陣形式，并把該矩陣的各行作為外碼的各個(gè) RS解碼器的輸入。
8. 如權(quán)利要求4所述的里德一所羅門碼級聯(lián)反饋系統(tǒng)巻積碼的系統(tǒng)的譯碼 方法，其特征在于，軟信息處理器軟件模塊中，所述軟信息處理器將RSC解碼器的輸出模塊加權(quán)后送往解交織器；另外，將RS碼解碼器經(jīng)過交織的序列加權(quán)后 最為RSC碼的先驗(yàn)概率信息提供給RSC解碼器；前述經(jīng)過交織后的序列，不經(jīng)過 加權(quán)，按照以下方法修正輸入RSC解碼器的信息序列如果該序列中某個(gè)符號來 自校驗(yàn)?zāi)軌蛲ㄟ^的外碼的譯碼碼字，則將其對應(yīng)的RSC碼字中的信息位取模后， 和該符號相乘；否則，不對該符號對應(yīng)的信息位作處理。
全文摘要
里德—所羅門碼級聯(lián)反饋系統(tǒng)卷積碼的系統(tǒng)的譯碼方法中，級聯(lián)碼由外碼和內(nèi)碼組成，針對這種碼結(jié)構(gòu)，該譯碼方法進(jìn)行至少一次大迭代譯碼，并在每次大迭代時(shí)首先對內(nèi)碼碼字解碼，然后將內(nèi)碼解碼器的軟輸出經(jīng)過解交織器以及軟信息處理器后，得到各個(gè)外碼解碼器的譯碼碼字；本發(fā)明使用簡化準(zhǔn)則選擇RS碼的輸出碼字，減少了chase-2型算法錯(cuò)誤圖樣的數(shù)量；RS碼譯碼器不僅向RSC碼解碼器提供信息序列的先驗(yàn)概率信息，同時(shí)也修改信息序列的符號，提高了內(nèi)外碼解碼器之間信息傳遞的有效性。
文檔編號H03M13/15GK101309086SQ20081012437
公開日2008年11月19日 申請日期2008年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月27日
發(fā)明者劉曉健, 孫小鈞, 趙春明 申請人:東南大學(xué)