一种基于通信基带处理的联合信源道编码算法的制作方法

1.本发明涉及通信技术领域，具体为一种基于通信基带处理的联合信源道编码算法。

背景技术：

2.基带处理指的是基带信号的变换过程，传统基带处理器中的mcu的基本作用是完成以下两个功能：一个是运行通信协议物理层的控制码；另一个是控制通信协议的上层软件，包括表示层或人机界面，信源，是产生各类信息的实体。信源给出的符号是不确定的，可用随机变量及其统计特性描述，系统的信道码本对信源序列进行编码，将编码器产生的校验序列和该信源序列经过相应的信道分别发送给译码器，译码器对接收到的两部分似然信息直接进行联合译码，得到信源的一个估计序
3.现有技术中，在关联信道和实际信道不匹配情况下，整个码的性能就会受到相对较差的信道的限制，较好信道没有得到有效的利用，导致整个码的性能变差了很多的问题。

技术实现要素：

4.解决的技术问题
5.针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于通信基带处理的联合信源道编码算法，解决了现有技术中，在关联信道和实际信道不匹配情况下，整个码的性能就会受到相对较差的信道的限制，较好信道没有得到有效的利用，导致整个码的性能变差了很多的问题。
6.技术方案
7.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种基于通信基带处理的联合信源道编码算法，包括以下步骤：
8.s1、将信源信息进行拆分并对拆分的信息进行编码；
9.s2、将编码信息进行调制叠加处理；
10.s3、联合迭代译码。
11.进一步地，所述步骤s1包括以下步骤：
12.s11、将信源信息拆分为第一信息序列和第二信息序列，设关联信道和实际信道的信道容量分别是c1和c2，c2＞c1，设第一信源信息序列的码率为r1≤c1，第二信源信息序列的码率为：r2≤c
2-c1，设第一信源信息序列编码后的码长为n，得到信息位长度k＝n
·
r1，进而得到分布式信源通信网络的总速r＝r1+α*r2，其中
13.s12、依次对第一信息序列和第二信息序列这两个信源信息序列进行turbo码编码，分别得到与第一信息序列对应的第一码字序列和与第二信息序列对应的第二码字序列。
14.进一步地，所述步骤s12还包括将第一码字序列拆分为信息位序列和校验位序列，其中校验位序列的长度与第二码字序列的长度相等。
15.进一步地，所述步骤s2包括以下步骤:
16.s21、对信息位序列进行调制得到信息位调制信号，对校验位序列进行交织和调制后得到校验位调制信号；
17.s22、对第二码字序列进行交织和调制得到叠加信号。
18.进一步地，所述步骤s2还包括：对信息位调制信号进行关联信道传输得到关联序列，将叠加信号和校验位调制信号相加后再经实际信道传输，得到接收序列。
19.进一步地，所述步骤s3包括以下步骤：
20.s31、第一译码器通过关联序列的似然信息，接收序列的解交织和叠加信号的先验信息对第一码字序列进行译码；
21.s32、第二译码器通过接收序列的解交织序列，第二译码器的先验信息进行译码，得到叠加信号的第一译码外信息，用第一交织器对第一译码外信息进行交织得到更新后的第一译码器的先验信息；
22.s33、按照给定的迭代次数重复步骤s31至s32，第一译码器输出信息位序列的译码总信息和校验位序列的译码总信息，第二译码器输出码字序列的译码总信息；
23.s34、对步骤s33中的译码总信息进行硬判决。
24.进一步地，所述步骤s31对第一码字序列的译码过程为：把叠加信号的先验信息的初值设置为0，输出第二译码外信息，对第二译码外信息用第二交织器进行交织得到第二译码器的先验信息。
25.进一步地，所述步骤s33的判决过程为：若信息位序列的译码总信息的第i位大于或等于0，则把信息位序列的第i位判为1，否则判为0，得到信息位序列的估计序列；
26.若第二码字序列的译码总信息的第j位大于或等于0，则把第二码字序列的第j位判为0，否则判为0，得到第二码字序列的估计序列。
27.进一步地，所述关联信道和实际信道的信道容量分别是c1和c2通过以下步骤得出：
28.通过公式得出关联信道的信道容量c
1：
[0029][0030]
其中，τ是积分变量，是关联信道的噪声方差，p
m11
为信息位序列的调制功率；
[0031]
通过下式计算校验位序列的速率容量c
21
:
[0032][0033]
其中，为实际信道的噪声方差，p
m12
为校验位序列的调制功率，p
m2
为第二码字序列的调制功率，
[0034][0035][0036]
通过如下公式计算实际信道中第二码字序列的速率容量c
22
：
[0037][0038]
对校验位序列的速率容量c
21
与第二码字序列的速率容量c
22
求和得到实际信道的信道容量：c2＝c
21
+c
22
；
[0039]
其中信息位序列的调制功率p
m11
，校验位序列的调制功率p
m12
，第二码字序列的调制功率p
m2
，通过下列公式计算：
[0040][0041]
进一步地，所述关联序列的似然信息和第二译码器的先验信息，表达式如下：
[0042][0043][0044]
其中，为关联序列的似然信息的第i个符号，yi为关联序列的第i个符号,i∈{1,2,...,k},是关联信道的噪声方差；
[0045]
为第二译码器的先验信息的第j个符号，uj为接收序列的第j个符号，指第一译码器的先验信息的第j个符号,j∈{1,2,...,n-k}，是实际信道的噪声方差，和分别表示调制信号x
m2
和x
m12
的信号幅度；
[0046]
第一译码器的先验信息表达如下：
[0047][0048]
其中，为第一译码器的先验信息的第j个符号，指第二译码器的先验信息的第j个符号,j∈{1,2,...,n-k}，是实际信道的噪声方差，和分别表示调制信号x
m2
和x
m12
的信号幅度。
[0049]
有益效果
[0050]
本发明具有以下有益效果：
[0051]
通过将信源信息拆分之后再进行编码，可以降低复杂度，将编码信息进行调制叠加处理，可以克服现有技术中只能应用于匹配信道的缺陷，具有更高的频谱效率，防止容易
出现误码，从而可以在译码的过程中，防止容易出现错误传播，更加适用于通信场景中。
[0052]
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
[0053]
图1为本发明算法流程图；
[0054]
图2为本发明对信源信息拆分编码的流程图；
[0055]
图3为本发明编码信息叠加调制流程图；
[0056]
图4为本发明迭代译码流程图。
具体实施方式
[0057]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0058]
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“开孔”、“上”、“下”、“厚度”、“顶”、“中”、“长度”、“内”、“四周”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0059]
请参阅图1-图4，本发明实施例提供一种技术方案：一种基于通信基带处理的联合信源道编码算法，包括以下步骤：
[0060]
s1、将信源信息进行拆分并对拆分的信息进行编码；
[0061]
s2、将编码信息进行调制叠加处理；
[0062]
s3、联合迭代译码。
[0063]
具体地，步骤s1包括以下步骤：
[0064]
s11、将信源信息拆分为第一信息序列和第二信息序列，设关联信道和实际信道的信道容量分别是c1和c2，c2＞c1，设第一信源信息序列的码率为r1≤c1，第二信源信息序列的码率为：r2≤c
2-c1，设第一信源信息序列编码后的码长为n，得到信息位长度k＝n
·
r1，进而得到分布式信源通信网络的总速r＝r1+α*r2，其中
[0065]
s12、依次对第一信息序列和第二信息序列这两个信源信息序列进行turbo码编码，分别得到与第一信息序列对应的第一码字序列和与第二信息序列对应的第二码字序列；
[0066]
步骤s12还包括将第一码字序列拆分为信息位序列和校验位序列，其中校验位序列的长度与第二码字序列的长度相等。
[0067]
本实施方案中，将信源信息拆分成第一信息序列和第二信息序列，方便进行bpsk调制。
[0068]
具体地，步骤s2包括以下步骤:
[0069]
s21、对信息位序列进行调制得到信息位调制信号，对校验位序列进行交织和调制后得到校验位调制信号；
[0070]
s22、对第二码字序列进行交织和调制得到叠加信号；
[0071]
步骤s2还包括：对信息位调制信号进行关联信道传输得到关联序列，将叠加信号和校验位调制信号相加后再经实际信道传输，得到接收序列。
[0072]
本实施方案中，根据相应的功率对各个信息进行bpsk调制，之后进行交织叠加处理，从而可以经过相应的信道进行传输。
[0073]
具体地，步骤s3包括以下步骤：
[0074]
s31、第一译码器通过关联序列的似然信息，接收序列的解交织和叠加信号的先验信息对第一码字序列进行译码；
[0075]
s32、第二译码器通过接收序列的解交织序列，第二译码器的先验信息进行译码，得到叠加信号的第一译码外信息，用第一交织器对第一译码外信息进行交织得到更新后的第一译码器的先验信息；
[0076]
s33、按照给定的迭代次数重复步骤s31至s32，第一译码器输出信息位序列的译码总信息和校验位序列的译码总信息，第二译码器输出码字序列的译码总信息；
[0077]
s34、对步骤s33中的译码总信息进行硬判决；
[0078]
步骤s31对第一码字序列的译码过程为：把叠加信号的先验信息的初值设置为0，输出第二译码外信息，对第二译码外信息用第二交织器进行交织得到第二译码器的先验信息；
[0079]
步骤s33的判决过程为：若信息位序列的译码总信息的第i位大于或等于0，则把信息位序列的第i位判为1，否则判为0，得到信息位序列的估计序列；
[0080]
若第二码字序列的译码总信息的第j位大于或等于0，则把第二码字序列的第j位判为0，否则判为0，得到第二码字序列的估计序列。
[0081]
本实施方案中，第一译码器与第二译码器之间相互传输外信息，不会存在单个译码器直接硬判造成的性能损失，可以获得一定的性能增益。
[0082]
具体地，关联信道和实际信道的信道容量分别是c1和c2通过以下步骤得出：
[0083]
通过公式得出关联信道的信道容量c
1：
[0084][0085]
其中，τ是积分变量，是关联信道的噪声方差，p
m11
为信息位序列的调制功率；
[0086]
通过下式计算校验位序列的速率容量c
21
:
[0087][0088]
其中，为实际信道的噪声方差，p
m12
为校验位序列的调制功率，p
m2
为第二码字序列的调制功率，
[0089][0090]
[0091]
通过如下公式计算实际信道中第二码字序列的速率容量c
22
：
[0092][0093]
对校验位序列的速率容量c
21
与第二码字序列的速率容量c
22
求和得到实际信道的信道容量：c2＝c
21
+c
22
；
[0094]
其中信息位序列的调制功率p
m11
，校验位序列的调制功率p
m12
，第二码字序列的调制功率p
m2
，通过下列公式计算：
[0095][0096]
本实施方案中，通过上述公式可以计算实际信道容量c2的值。
[0097]
具体地，关联序列的似然信息和第二译码器的先验信息，表达式如下：
[0098][0099][0100]
其中，为关联序列的似然信息的第i个符号，yi为关联序列的第i个符号,i∈{1,2,...,k},是关联信道的噪声方差；
[0101]
为第二译码器的先验信息的第j个符号，uj为接收序列的第j个符号，指第一译码器的先验信息的第j个符号,j∈{1,2,...,n-k}，是实际信道的噪声方差，和分别表示调制信号x
m2
和x
m12
的信号幅度；
[0102]
第一译码器的先验信息表达如下：
[0103][0104]
其中，为第一译码器的先验信息的第j个符号，指第二译码器的先验信息的第j个符号,j∈{1,2,...,n-k}，是实际信道的噪声方差，和分别表示调制信号x
m2
和x
m12
的信号幅度。
[0105]
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存
在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
[0106]
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

技术特征：

1.一种基于通信基带处理的联合信源道编码算法，其特征在于：包括以下步骤：s1、将信源信息进行拆分并对拆分的信息进行编码；s2、将编码信息进行调制叠加处理；s3、联合迭代译码。2.根据权利要求1所述的一种基于通信基带处理的联合信源道编码算法，其特征在于：所述步骤s1包括以下步骤：s11、将信源信息拆分为第一信息序列和第二信息序列，设关联信道和实际信道的信道容量分别是c1和c2，c2＞c1，设第一信源信息序列的码率为r1≤c1，第二信源信息序列的码率为：r2≤c
2-c1，设第一信源信息序列编码后的码长为n，得到信息位长度k＝n
·
r1，进而得到分布式信源通信网络的总速r＝r1+α*r2，其中s12、依次对第一信息序列和第二信息序列这两个信源信息序列进行turbo码编码，分别得到与第一信息序列对应的第一码字序列和与第二信息序列对应的第二码字序列。3.根据权利要求2所述的一种基于通信基带处理的联合信源道编码算法，其特征在于：所述步骤s12还包括将第一码字序列拆分为信息位序列和校验位序列，其中校验位序列的长度与第二码字序列的长度相等。4.根据权利要求1所述的一种基于通信基带处理的联合信源道编码算法，其特征在于：所述步骤s2包括以下步骤:s21、对信息位序列进行调制得到信息位调制信号，对校验位序列进行交织和调制后得到校验位调制信号；s22、对第二码字序列进行交织和调制得到叠加信号。5.根据权利要求1所述的一种基于通信基带处理的联合信源道编码算法，其特征在于：所述步骤s2还包括：对信息位调制信号进行关联信道传输得到关联序列，将叠加信号和校验位调制信号相加后再经实际信道传输，得到接收序列。6.根据权利要求1所述的一种基于通信基带处理的联合信源道编码算法，其特征在于：所述步骤s3包括以下步骤：s31、第一译码器通过关联序列的似然信息，接收序列的解交织和叠加信号的先验信息对第一码字序列进行译码；s32、第二译码器通过接收序列的解交织序列，第二译码器的先验信息进行译码，得到叠加信号的第一译码外信息，用第一交织器对第一译码外信息进行交织得到更新后的第一译码器的先验信息；s33、按照给定的迭代次数重复步骤s31至s32，第一译码器输出信息位序列的译码总信息和校验位序列的译码总信息，第二译码器输出码字序列的译码总信息；s34、对步骤s33中的译码总信息进行硬判决。7.根据权利要求6所述的一种基于通信基带处理的联合信源道编码算法，其特征在于：所述步骤s31对第一码字序列的译码过程为：把叠加信号的先验信息的初值设置为0，输出第二译码外信息，对第二译码外信息用第二交织器进行交织得到第二译码器的先验信息。8.根据权利要求6所述的一种基于通信基带处理的联合信源道编码算法，其特征在于：所述步骤s33的判决过程为：若信息位序列的译码总信息的第i位大于或等于0，则把信息位
序列的第i位判为1，否则判为0，得到信息位序列的估计序列；若第二码字序列的译码总信息的第j位大于或等于0，则把第二码字序列的第j位判为0，否则判为0，得到第二码字序列的估计序列。9.根据权利要求2所述的一种基于通信基带处理的联合信源道编码算法，其特征在于：所述关联信道和实际信道的信道容量分别是c1和c2通过以下步骤得出：通过公式得出关联信道的信道容量c1：其中，τ是积分变量，是关联信道的噪声方差，p
m11
为信息位序列的调制功率；通过下式计算校验位序列的速率容量c
21
:其中，为实际信道的噪声方差，p
m12
为校验位序列的调制功率，p
m2
为第二码字序列的调制功率，调制功率，通过如下公式计算实际信道中第二码字序列的速率容量c
22
：对校验位序列的速率容量c
21
与第二码字序列的速率容量c
22
求和得到实际信道的信道容量：c2＝c
21
+c
22
；其中信息位序列的调制功率p
m11
，校验位序列的调制功率p
m12
，第二码字序列的调制功率p
m2
，通过下列公式计算：10.根据权利要求6所述的一种基于通信基带处理的联合信源道编码算法，其特征在于：所述关联序列的似然信息和第二译码器的先验信息，表达式如下：于：所述关联序列的似然信息和第二译码器的先验信息，表达式如下：其中，为关联序列的似然信息的第i个符号，y
i
为关联序列的第i个符
号,i∈{1,2,...,k},是关联信道的噪声方差；为第二译码器的先验信息的第j个符号，u
j
为接收序列的第j个符号，指第一译码器的先验信息的第j个符号,j∈{1,2,...,n-k}，是实际信道的噪声方差，和分别表示调制信号x
m2
和x
m12
的信号幅度；第一译码器的先验信息表达如下：其中，为第一译码器的先验信息的第j个符号，指第二译码器的先验信息的第j个符号,j∈{1,2,...,n-k}，是实际信道的噪声方差，和分别表示调制信号x
m2
和x
m12
的信号幅度。

技术总结

本发明公开了一种基于通信基带处理的联合信源道编码算法，涉及通信技术领域。该基于通信基带处理的联合信源道编码算法，包括第一步将信源信息进行拆分并对拆分的信息进行编码；第二步将编码信息进行调制叠加处理；第三步进行联合迭代译码。本发明通过将信源信息拆分之后再进行编码，可以降低复杂度，将编码信息进行调制叠加处理，可以克服现有技术中只能应用于匹配信道的缺陷，具有更高的频谱效率，防止容易出现误码，从而可以在译码的过程中，防止容易出现错误传播，解决了现有技术中，在关联信道和实际信道不匹配情况下，整个码的性能就会受到相对较差的信道的限制，较好信道没有得到有效的利用，导致整个码的性能变差了很多的问题。多的问题。多的问题。