專(zhuān)利名稱(chēng)：一種網(wǎng)絡(luò)低密度校驗(yàn)碼的編碼方法及其編碼器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種網(wǎng)絡(luò)低密度校驗(yàn)碼的編碼方法及其編碼器，屬于通信領(lǐng)域，涉及
網(wǎng)絡(luò)編碼和糾錯(cuò)編碼技術(shù)，適用于高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行Ь幋a。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)代通信系統(tǒng)中，為保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院陀行?，往往要利用糾錯(cuò)編碼技術(shù)，而網(wǎng)絡(luò)編碼作為一種新興技術(shù)，在提高網(wǎng)絡(luò)復(fù)用度方面有明顯優(yōu)勢(shì)，正得到廣泛關(guān)注。近年來(lái)，隨著高速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展對(duì)無(wú)線(xiàn)數(shù)字通信技術(shù)提出了更高的要求，研究網(wǎng)絡(luò)編碼和信道編碼的聯(lián)合設(shè)計(jì)就顯得尤為重要。 從信息理論的觀(guān)點(diǎn)可知，在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)對(duì)多條輸入鏈路上收到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行一定的線(xiàn)性或非線(xiàn)性處理(編碼)，可有效提高網(wǎng)絡(luò)的吞吐量。網(wǎng)絡(luò)編碼正是基于這種思想提出的，它突破了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓潭Ｊ?。與傳統(tǒng)的路由傳輸方式相比，網(wǎng)絡(luò)編碼可提高網(wǎng)絡(luò)的信息傳輸速率，增加網(wǎng)絡(luò)的信息流量(throughput)，且網(wǎng)絡(luò)編碼可充分利用網(wǎng)絡(luò)上的信道，使數(shù)據(jù)傳輸普適化(universal)。 網(wǎng)絡(luò)編碼應(yīng)用于無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)時(shí)，往往是和糾錯(cuò)碼聯(lián)合使用，但針對(duì)網(wǎng)絡(luò)編碼和信道編碼聯(lián)合設(shè)計(jì)問(wèn)題，現(xiàn)有結(jié)構(gòu)僅提供了一些基本框架和原理，且實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度較高，實(shí)用性不大。

發(fā)明內(nèi)容
要解決的技術(shù)問(wèn)題 為了避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提出一種網(wǎng)絡(luò)低密度校驗(yàn)碼的編碼方法及其編碼器，以解決現(xiàn)有方案實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度高，實(shí)用性不大的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)上各用戶(hù)信息進(jìn)行統(tǒng)一編碼，提高網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)男省?br> 技術(shù)方案 本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)低密度校驗(yàn)碼的編碼方法，其技術(shù)特征在于步驟如下
步驟一網(wǎng)絡(luò)編碼首先將K個(gè)用戶(hù)的信息流以每組L個(gè)進(jìn)行分組，得到M個(gè)并行的子信息流；然后M個(gè)并行的子信息流，以組為單位分別進(jìn)行交織，將交織后得到的M個(gè)并行的子信息流以模2和運(yùn)算完成網(wǎng)絡(luò)編碼； 步驟二巻積編碼將網(wǎng)絡(luò)編碼得到的信息流進(jìn)行巻積編碼； 步驟三編碼合成將N個(gè)巻積編碼得到的信息流與K個(gè)用戶(hù)的信息流集成構(gòu)成碼率為R = M/(M+N)、碼長(zhǎng)為(M+N)L的網(wǎng)絡(luò)LDPC碼字，以[(M+N)L， M， M+N]表示的網(wǎng)絡(luò)低密度校驗(yàn)碼。 所述的每個(gè)子信息流的長(zhǎng)度為L(zhǎng)， M > 1， L > 1。 —種網(wǎng)絡(luò)低密度校驗(yàn)碼方法的編碼器，其特征在于包括N個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)和一個(gè)接收節(jié)點(diǎn)合成單元；所述的中繼節(jié)點(diǎn)包括一個(gè)信息分組器聯(lián)接M個(gè)存儲(chǔ)器，每個(gè)存儲(chǔ)器對(duì)應(yīng)聯(lián)接一個(gè)交織器，然后順序聯(lián)接模2加法器和巻積編碼單元。
所述的巻積編碼單元為模2加法器聯(lián)接移位寄存器。
有益效果 本發(fā)明提出一種網(wǎng)絡(luò)低密度校驗(yàn)碼的編碼方法及其編碼器，由于利用在中繼節(jié)點(diǎn) 將各用戶(hù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行聯(lián)合處理，因而減小了編碼復(fù)雜度，可有效增加編碼速度，比現(xiàn)有方 案更實(shí)用；同時(shí)由于中繼節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)編碼加入各用戶(hù)間的相關(guān)性，從而在接收端實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò) LDPC碼的編碼，使各用戶(hù)之間的信息可進(jìn)行相互補(bǔ)償，可同時(shí)改善多個(gè)用戶(hù)的性能；另外 由于本發(fā)明采用交織器對(duì)所述網(wǎng)絡(luò)LDPC碼的校驗(yàn)矩陣進(jìn)行優(yōu)化，使碼的隨機(jī)性有了很大 提高，可改善網(wǎng)絡(luò)LDPC碼的誤比特性能。


圖1 :是本發(fā)明網(wǎng)絡(luò)低密度校驗(yàn)碼的編碼裝置示意圖 圖2 :是本發(fā)明所涉及的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)示意圖 圖3 :是本發(fā)明網(wǎng)絡(luò)低密度校驗(yàn)碼實(shí)施例的示意圖
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)結(jié)合實(shí)施例、附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述 參照?qǐng)D2，本發(fā)明的編碼方法由中繼節(jié)點(diǎn)和接收節(jié)點(diǎn)聯(lián)合完成，其中中繼節(jié)點(diǎn)用于 對(duì)各用戶(hù)數(shù)據(jù)的預(yù)編碼處理和產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)LDPC碼的校驗(yàn)位，接收節(jié)點(diǎn)用于對(duì)各用戶(hù)發(fā)送的 數(shù)據(jù)和中繼節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的校驗(yàn)位進(jìn)行組合，生成一個(gè)完整的網(wǎng)絡(luò)LDPC碼。中繼節(jié)點(diǎn)由網(wǎng)絡(luò)編 碼單元完成對(duì)各用戶(hù)數(shù)據(jù)的預(yù)編碼處理，由巻積編碼單元產(chǎn)生校驗(yàn)位。其中
網(wǎng)絡(luò)編碼單元用于將各用戶(hù)的數(shù)據(jù)分組、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)編碼，完成對(duì)各用戶(hù)數(shù)據(jù)的 預(yù)編碼處理。該網(wǎng)絡(luò)編碼單元由N個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)組成，每個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)包括一個(gè)信息分組器、M 個(gè)存儲(chǔ)器、M個(gè)交織器和一個(gè)模2加法器，每個(gè)存儲(chǔ)器對(duì)應(yīng)一個(gè)交織器，第一個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)中 的第一個(gè)存儲(chǔ)器對(duì)應(yīng)的交織器用n u，第二個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)中的第一個(gè)存儲(chǔ)器對(duì)應(yīng)的交織器用 u表示，依此類(lèi)推，第N個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)中的第一個(gè)存儲(chǔ)器對(duì)應(yīng)的交織器用Ji u表示；第一個(gè) 中繼節(jié)點(diǎn)中的第二個(gè)存儲(chǔ)器對(duì)應(yīng)的交織器用^Tu表示，第二個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)中的第二個(gè)存儲(chǔ)器 對(duì)應(yīng)的交織器用n^表示，依此類(lèi)推，第N個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)中的第二個(gè)存儲(chǔ)器對(duì)應(yīng)的交織器用
11 2,N表示o 每個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)首先通過(guò)信息分組器將多用戶(hù)的信息流變換成M個(gè)并行子信息流， 每個(gè)子信息流存入對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)器，該存儲(chǔ)器里的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)對(duì)應(yīng)的交織器進(jìn)行交織，所得數(shù) 據(jù)送入模2加法器完成網(wǎng)絡(luò)編碼運(yùn)算，模2加法器的輸出將送入巻積編碼單元進(jìn)行巻積編 碼，其中所述的每個(gè)子信息流長(zhǎng)度為L(zhǎng)，M> 1，L> 1。 巻積編碼單元用于對(duì)網(wǎng)絡(luò)編碼單元輸出的預(yù)編碼比特進(jìn)行巻積編碼，產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)
LDPC碼的校驗(yàn)位。巻積編碼器1接收第一個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)模2加法器^的輸出，并進(jìn)行巻積編
碼，巻積編碼器2接收第二個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)模2加法器@2的輸出，并進(jìn)行巻積編碼，依此類(lèi)推，巻
積編碼器N接收第N個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)模2加法器④w的輸出，并進(jìn)行巻積編碼。 接收節(jié)點(diǎn)將各用戶(hù)發(fā)送的數(shù)據(jù)和中繼節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的校驗(yàn)位進(jìn)行組合，生成網(wǎng)絡(luò)LDPC
碼的一個(gè)碼字。 實(shí)施實(shí)例
下面給出了一個(gè)(1008,504)的網(wǎng)絡(luò)LDPC碼的實(shí)現(xiàn)方案。在每個(gè)中繼接點(diǎn)，將發(fā) 送端的信息504位一組，分成M = 4塊，則每一個(gè)子塊的大小即交織器的長(zhǎng)度為L(zhǎng) = 504/4 =126，每個(gè)子塊重復(fù)N = 4次。圖3為本實(shí)施例的編碼器設(shè)計(jì)及編碼過(guò)程，并通過(guò)偽隨機(jī) 方式設(shè)計(jì)交織器來(lái)優(yōu)化矩陣Hn 。 本實(shí)施例中的編碼方法由中繼節(jié)點(diǎn)和接收節(jié)點(diǎn)聯(lián)合完成，其中中繼節(jié)點(diǎn)通過(guò)網(wǎng)絡(luò) 編碼單元和巻積編碼單元分別完成對(duì)各用戶(hù)數(shù)據(jù)的預(yù)編碼處理和產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)LDPC碼的校驗(yàn) 位，接收節(jié)點(diǎn)將各用戶(hù)發(fā)送的數(shù)據(jù)和中繼節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的校驗(yàn)位進(jìn)行組合，生成一個(gè)完整的網(wǎng) 絡(luò)LDPC碼。 本實(shí)施例的編碼裝置包括4個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)和一個(gè)接收節(jié)點(diǎn)合成單元；每個(gè)中繼節(jié)點(diǎn) 包括一個(gè)信息分組器聯(lián)接4個(gè)存儲(chǔ)器，每個(gè)存儲(chǔ)器對(duì)應(yīng)聯(lián)接一個(gè)交織器，然后順序聯(lián)接模2 加法器和巻積編碼單元。交織器采用隨機(jī)交織器。 所述網(wǎng)絡(luò)編碼單元，用于將各用戶(hù)的數(shù)據(jù)分組、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)編碼，完成對(duì)各用戶(hù)數(shù) 據(jù)的預(yù)編碼處理。該網(wǎng)絡(luò)編碼單元由N二4個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)組成，每個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)包括一個(gè)信息 分組器、M = 4個(gè)存儲(chǔ)器、M = 4個(gè)交織器和一個(gè)模2加法器，每個(gè)存儲(chǔ)器對(duì)應(yīng)一個(gè)交織器， 第一個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)中的第一個(gè)存儲(chǔ)器對(duì)應(yīng)的交織器用Ji u，第二個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)中的第一個(gè)存儲(chǔ) 器對(duì)應(yīng)的交織器用n u表示，依此類(lèi)推，第4個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)中的第一個(gè)存儲(chǔ)器對(duì)應(yīng)的交織器 用Hu表示；第一個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)中的第二個(gè)存儲(chǔ)器對(duì)應(yīng)的交織器用Hu表示，第二個(gè)中繼節(jié) 點(diǎn)中的第二個(gè)存儲(chǔ)器對(duì)應(yīng)的交織器用n 2,2表示，依此類(lèi)推，第N個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)中的第二個(gè)存 儲(chǔ)器對(duì)應(yīng)的交織器用^12』表示。 每個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)首先通過(guò)信息分組器將多用戶(hù)的信息流變換成4個(gè)并行子信息流，
每個(gè)子信息流存入對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)器，且每個(gè)子信息流中包含126個(gè)比特。 每組存儲(chǔ)器中的信息流經(jīng)過(guò)4個(gè)不同的交織器交織，并將每個(gè)存儲(chǔ)器的第一個(gè)交
織器的輸出序列送入第一個(gè)模2加法器e,進(jìn)行求和，將每個(gè)存儲(chǔ)器的第二個(gè)交織器的輸出
序列送入第二個(gè)模2加法器@2進(jìn)行求和，將每個(gè)存儲(chǔ)器的第三個(gè)交織器的輸出序列送入第
三個(gè)模2加法器出3進(jìn)行求和，并按如下過(guò)程實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)LDPC碼的驗(yàn)矩陣Hn : 1)根據(jù)存儲(chǔ)器的個(gè)數(shù)M = 4和網(wǎng)絡(luò)LDPC碼的碼率R = 1/2，確定中繼節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)
:--M=4;
2) 采用交織器，對(duì)校驗(yàn)矩陣Hn進(jìn)一步進(jìn)行優(yōu)化；
3) 每個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)的各存儲(chǔ)器的交織器的輸出序列送入模2加法器進(jìn)行求和，完成 N=
<formula>formula see original document page 5</formula>
H = 對(duì)上述產(chǎn)生的第一校驗(yàn)矩陣Hn可通過(guò)偽隨機(jī)方式進(jìn)一步優(yōu)化 所述巻積編碼單元用于對(duì)網(wǎng)絡(luò)編碼單元輸出的預(yù)編碼比特進(jìn)行巻積編碼，產(chǎn)生
網(wǎng)絡(luò)LDPC碼的校驗(yàn)位。巻積編碼器1接收第一個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)模2加法器^的輸出，并進(jìn)行巻積編碼，巻積編碼器2接收第二個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)模2加法器@2的輸出，并進(jìn)行巻積編碼，依此類(lèi) 推，巻積編碼器4接收第4個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)模2加法器④w的輸出，并進(jìn)行巻積編碼。每一個(gè)巻積 編碼器包括一個(gè)模2加法器④和一個(gè)移位寄存器單元D，該移位寄存器單元的初始值為零。 利用每個(gè)巻積編碼器進(jìn)行編碼過(guò)程是該巻積編碼器中的模2加法器 對(duì)信息累加單元中 對(duì)應(yīng)模2加法器的輸出以及移位寄存器單元D的輸出進(jìn)行模2求和，并將求和得到的結(jié)果 發(fā)送給接收節(jié)點(diǎn)。 通過(guò)巻積編碼單元將每個(gè)模2加法器的輸出比特分別送入對(duì)應(yīng)的巻積碼編碼器 進(jìn)行編碼，并按如下過(guò)程實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)LDPC碼的第二校驗(yàn)矩陣H':
1)確定巻積編碼單元中采用的巻積編碼形式為遞歸巻積器； 2)采用遞歸多項(xiàng)式為1/(l+D)的巻積編碼器，該遞歸多項(xiàng)式表示巻積編碼器中含 有1個(gè)移位寄存器，D表示移位寄存器的輸出后，得到校驗(yàn)矩陣H'為 'HL00 0 H'=
0 0 0
0 0
0
Hc 0
0 0
H一 其中，Hc的表達(dá)式為 Hr =
1
1 1 1
1
1 1
1
1
1 1
1 1 將上述校驗(yàn)矩陣Hn與校驗(yàn)矩陣H'級(jí)連就可得到本發(fā)明網(wǎng)絡(luò)LDPC碼的校驗(yàn)矩陣 H。 所述接收節(jié)點(diǎn)編碼合成單元，將發(fā)送節(jié)點(diǎn)和中繼節(jié)點(diǎn)的信息流進(jìn)行組合，從而生 成一個(gè)碼率為R = M/ (M+N)、碼長(zhǎng)為(M+N) L的網(wǎng)絡(luò)LDPC碼字，即用[(M+N) L，M，M+N]表示。 對(duì)于本實(shí)施例而言接收節(jié)點(diǎn)通過(guò)編碼合成單元將4個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)輸出的校驗(yàn)比特與發(fā)送節(jié) 點(diǎn)輸出的信息比特組合生成一個(gè)碼率為R二 1/2、碼長(zhǎng)為1008的網(wǎng)絡(luò)LDPC碼字。通過(guò)接收 端的編碼合成單元將各節(jié)點(diǎn)生成的校驗(yàn)比特與多個(gè)用戶(hù)的信息比特重組生成。
權(quán)利要求
一種網(wǎng)絡(luò)低密度校驗(yàn)碼的編碼方法，其特征在于步驟如下步驟一網(wǎng)絡(luò)編碼首先將K個(gè)用戶(hù)的信息流以每組L個(gè)進(jìn)行分組，得到M個(gè)并行的子信息流；然后M個(gè)并行的子信息流，以組為單位分別進(jìn)行交織，將交織后得到的M個(gè)并行的子信息流以模2和運(yùn)算完成網(wǎng)絡(luò)編碼；步驟二卷積編碼將網(wǎng)絡(luò)編碼得到的信息流進(jìn)行卷積編碼；步驟三編碼合成將N個(gè)卷積編碼得到的信息流與K個(gè)用戶(hù)的信息流集成構(gòu)成碼率為R＝M/(M+N)、碼長(zhǎng)為(M+N)L的網(wǎng)絡(luò)LDPC碼字，以[(M+N)L，M，M+N]表示的網(wǎng)絡(luò)低密度校驗(yàn)碼。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的網(wǎng)絡(luò)低密度校驗(yàn)碼的編碼方法，其特征在于所述的每個(gè)子 信息流的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，M〉 1，L> 1。
3. —種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1 2中任一網(wǎng)絡(luò)低密度校驗(yàn)碼方法的編碼器，其特征在于包括 N個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)和一個(gè)接收節(jié)點(diǎn)合成單元；所述的中繼節(jié)點(diǎn)包括一個(gè)信息分組器聯(lián)接M個(gè)存 儲(chǔ)器，每個(gè)存儲(chǔ)器對(duì)應(yīng)聯(lián)接一個(gè)交織器，然后順序聯(lián)接模2加法器和巻積編碼單元。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的編碼器，其特征在于所述的巻積編碼單元為模2加法器聯(lián) 接移位寄存器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種網(wǎng)絡(luò)低密度校驗(yàn)碼的編碼方法及其編碼器，其技術(shù)特征在于將用戶(hù)的信息流進(jìn)行分組得到M個(gè)并行的子信息流，然后進(jìn)行交織得到的M個(gè)并行的子信息流以模2和運(yùn)算完成網(wǎng)絡(luò)編碼；將網(wǎng)絡(luò)編碼得到的信息流進(jìn)行卷積編碼后將得到的信息流與用戶(hù)的信息流集成構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)低密度校驗(yàn)碼。編碼器包括N個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)和一個(gè)接收節(jié)點(diǎn)合成單元；所述的中繼節(jié)點(diǎn)包括一個(gè)信息分組器聯(lián)接M個(gè)存儲(chǔ)器，每個(gè)存儲(chǔ)器對(duì)應(yīng)聯(lián)接一個(gè)交織器，然后順序聯(lián)接模2加法器和卷積編碼單元。本發(fā)明采用交織器對(duì)所述網(wǎng)絡(luò)LDPC碼的校驗(yàn)矩陣進(jìn)行優(yōu)化，使碼的隨機(jī)性有了很大提高，可改善網(wǎng)絡(luò)LDPC碼的誤比特性能。
文檔編號(hào)H04L1/00GK101764668SQ20081023208
公開(kāi)日2010年6月30日 申請(qǐng)日期2008年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月4日
發(fā)明者袁偉, 郭旭東, 雷緒懇 申請(qǐng)人:西安新郵通信設(shè)備有限公司