针对里德所罗门－卷积级联码的迭代软判决译码方法
【专利摘要】本发明公开了针对里德所罗门－卷积级联码的迭代软判决译码方法，包括：根据BCJR算法对内码进行译码，进而获得每个RS码字比特的第一外部概率；将RS码字比特的第一外部概率成组地进行块解交织；根据自适应置信传播算法及KV算法对RS码进行译码；判断是否所有RS码字都已被正确译出，若是，则终止译码，否则，继续执行；进行块交织后，得到每个RS码字比特的第一先验概率；令迭代次数加1，判断迭代次数是否已到达预设的最大迭代次数，若是，则终止译码，否则，继续迭代译码。本发明发掘了RSCC码的译码能力及纠错性能，提高了采用RSCC码的通信系统的可靠性，可广泛应用于通信领域中。
【专利说明】针对里德所罗门一卷积级联码的迭代软判决译码方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及无线通讯领域，特别是涉及一种针对里德所罗门-卷积级联码的迭代软判决译码方法。
【背景技术】
[0002]信道编码是数字通信中一个关键的技术，通过对发送信息进行信道编码，附加冗余，从而达到纠正在传输过程中产生的错误的目的。我们通常也称信道编码为前向纠错编码，即通过编码的办法代替原来的重复传输，提高通信过程的质量，提高了通信过程的可靠性。
[0003]在多个纠错编码技术中，里德所罗门-卷积级联(Reed-Solomon ConvolutionalConcatenated,RSCC)码具有广泛的应用。在2.5G和3G网络中，RSCC码都被用来作为前向纠错编码，除此之外，卫星通信也是采用其作为纠错编码。RSCC码获得广泛应用的主要原因是，作为内码的卷积码具有较强的纠正分散比特错误的特性，而作为外码的里德所罗门码则具有很强的纠正突发错误的能力，非常适合于纠正由于信道衰落所造成的成块错误，这两者之间的结合使得RSCC码具有较其它码更强的纠错能力。
[0004]针对RSCC码，目前的译码方案分别采用Berlekamp-Massey(BM)算法和维特比(Viterbi)算法去译外码和内码，这也是在目前的无限通信和卫星通信系统中采用的方案。这种方案的优点在于其计算复杂度低，时效高且鲁棒性强。但是，由于BM算法是一种硬判决的译码算法，没有办法充分利用Viterbi算法输出的软信息。另外，BM算法的纠错能力受里德所罗门码的汉明距离限制，能够纠正的错误符号的个数只能够是码的汉明距离的一半。因此，这种现有的译码算法并没有充分发掘RSCC码的纠错性能，制约了采用了 RSCC码的通信系统的传输可靠性。
【发明内容】
[0005]为了解决上述的技术问题，本发明的目的是提供一种高可靠性的针对里德所罗门-卷积级联码的迭代软判决译码方法。
[0006]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0007]针对里德所罗门-卷积级联码的迭代软判决译码方法，包括:
[0008]S1、根据BCJR算法对内码进行译码，获得每个RS码字比特的第一后验概率，进而结合每个RS码字比特的第一先验概率，计算获得每个RS码字比特的第一外部概率；
[0009]S2、将RS码字比特的第一外部概率成组地进行块解交织后，映射到每个RS码字比特的第二先验概率；
[0010]S3、基于每个RS码字比特的第二先验概率，根据自适应置信传播算法及KV算法对RS码进行译码，进而获得成功译码的RS码字比特的确定性信息以及不成功译码的RS码字比特的第二外部概率；
[0011]S4、判断是否所有RS码字都已被正确译出，若是，则终止译码，否则，继续执行步骤S5 ；
[0012]S5、将成功译码的RS码字比特的确定性信息和不成功译码的RS码字比特的第二外部概率成组地进行块交织后，映射得到每个RS码字比特的第一先验概率；
[0013]S6、令迭代次数加1，同时判断迭代次数是否已到达预设的最大迭代次数，若是，则终止译码，否则，返回步骤SI继续迭代译码。
[0014]进一步,所述步骤SI,包括:
[0015]S11、根据传输数据的信道观察值和每个RS码字比特的第一先验概率，采用BCJR算法对内码进行译码，获得每个RS码字比特的第一后验概率；
[0016]S12、结合每个RS码字比特的第一先验概率，根据下式分别计算获得每个RS码字比特的第一外部概率:
[0017]P BCJE = P bcJr/p bcjk
[0018]其中，PeBCJE表示第一外部概率，PpBCJE表示第一后验概率，PaBCJE表示第一先验概率。
[0019]进一步，所述步骤S2，其具体为:
[0020]采用垂直读入，水平读出的方式将RS码字比特的第一外部概率成组地进行块解交织后，将解交织后的每一行信息映射到一个RS码字的每个RS码字比特的第二先验概率。
[0021]进一步,所述步骤S3,包括:
[0022]S31、基于每个RS码字比特的第二先验概率，根据下式分别求出每个RS码字比特的先验对数似然值:
[0023]LaABP (Ci’)= ln(PaABP(Ci’ = 0)/Ρ，Ρ((ν = I))
[0024]上式中，LaABP(Ci,)表示该RS码字的第i’个RS码字比特的先验对数似然值，PaABP(Ci，= O)表示该RS码字比特为O的第二先验概率，PaiffiP(Ci，= I)表示该RS码字比特为I的第二先验概率；
[0025]S32、分别将每个RS码字的所有RS码字比特的先验对数似然值的绝对值进行排序，并将先验对数似然值的绝对值最小的(n-k) w个RS码字比特作为每个RS码字的最不可靠的RS码字比特，然后分别对每个RS码字的原二进制校验矩阵进行高斯消元，把最不可靠的RS码字比特在原二进制校验矩阵中对应的列消成重为I的列，进而得到该RS码字的更新后的二进制校验矩阵；
[0026]S33、分别根据每个RS码字的更新后的二进制校验矩阵，进行置信传播迭代译码，获得每个RS码字比特的外部对数似然值及后验对数似然值，进而将后验对数似然值映射回先验对数似然值；
[0027]S34、将后验对数似然值转换成第二后验概率后，把每个RS码字对应的所有RS码字比特的第二后验概率进行重新组合后，获得一个qXn的可靠值矩阵，进而基于该可靠值矩阵进行KV译码得到每个RS码字；
[0028]S35、分别判断每个RS码字是否被正确译出，若是，则停止对该RS码字的译码并获得其对应的每个RS码字比特的确定性信息，反之，则判断高斯消元次数是否达到预设次数，若是，则分别计算出该RS码字的所有RS码字比特的第二外部概率；
[0029]其中，η表示每个RS码字在有限域上的维度，k表示编码前的传输信息在有限域上的维度，w表示q阶有限域的幂指数且满足q = pw，其中P为素数。
[0030]进一步,所述步骤S33,包括:[0031 ] S331、分别根据每个RS码字的更新后的二进制校验矩阵，根据下式获得每个RS码字比特的外部对数似然值:
[0032]
【权利要求】
1.针对里德所罗门-卷积级联码的迭代软判决译码方法，其特征在于，包括: 51、根据BCJR算法对内码进行译码，获得每个RS码字比特的第一后验概率，进而结合每个RS码字比特的第一先验概率，计算获得每个RS码字比特的第一外部概率； 52、将RS码字比特的第一外部概率成组地进行块解交织后，映射到每个RS码字比特的第二先验概率； 53、基于每个RS码字比特的第二先验概率，根据自适应置信传播算法及KV算法对RS码进行译码，进而获得成功译码的RS码字比特的确定性信息以及不成功译码的RS码字比特的第二外部概率； 54、判断是否所有RS码字都已被正确译出，若是，则终止译码，否则，继续执行步骤S5； 55、将成功译码的RS码字比特的确定性信息和不成功译码的RS码字比特的第二外部概率成组地进行块交织后，映射得到每个RS码字比特的第一先验概率； 56、令迭代次数加1，同时判断迭代次数是否已到达预设的最大迭代次数，若是，则终止译码，否则，返回步骤SI继续迭代译码。
2.根据权利要求1所述的针对里德所罗门-卷积级联码的迭代软判决译码方法，其特征在于，所述步骤SI，包括: `511、根据传输数据的信道观察值和每个RS码字比特的第一先验概率，采用BCJR算法对内码进行译码，获得每个RS码字比特的第一后验概率； ` 512、结合每个RS码字比特的第一先验概率，根据下式分别计算获得每个RS码字比特的第一外部概率:
P BCJE _ P BCJEyp BCJE 其中，P/OT表示第一外部概率，PpBCJE表示第一后验概率，PaBCJE表示第一先验概率。
3.根据权利要求1所述的针对里德所罗门-卷积级联码的迭代软判决译码方法，其特征在于，所述步骤S2，其具体为: 采用垂直读入，水平读出的方式将RS码字比特的第一外部概率成组地进行块解交织后，将解交织后的每一行信息映射到一个RS码字的每个RS码字比特的第二先验概率。
4.根据权利要求1所述的针对里德所罗门-卷积级联码的迭代软判决译码方法，其特征在于，所述步骤S3，包括: `531、基于每个RS码字比特的第二先验概率，根据下式分别求出每个RS码字比特的先验对数似然值: d’)= lnd’ = 0)/Ρ，ρ((ν = I)) 上式中，表示该RS码字的第i’个RS码字比特的先验对数似然值，PaABP(Ci,=O)表示该RS码字比特为O的第二先验概率，Ρ，Ρ (Ci，= I)表示该RS码字比特为I的第二先验概率； `532、分别将每个RS码字的所有RS码字比特的先验对数似然值的绝对值进行排序，并将先验对数似然值的绝对值最小的(n-k) w个RS码字比特作为每个RS码字的最不可靠的RS码字比特，然后分别对每个RS码字的原二进制校验矩阵进行高斯消元，把最不可靠的RS码字比特在原二进制校验矩阵中对应的列消成重为I的列，进而得到该RS码字的更新后的二进制校验矩阵； `533、分别根据每个RS码字的更新后的二进制校验矩阵，进行置信传播迭代译码，获得每个RS码字比特的外部对数似然值及后验对数似然值，进而将后验对数似然值映射回先验对数似然值； ` 534、将后验对数似然值转换成第二后验概率后，把每个RS码字对应的所有RS码字比特的第二后验概率进行重新组合后，获得一个qXn的可靠值矩阵，进而基于该可靠值矩阵进行KV译码得到每个RS码字； ` 535、分别判断每个RS码字是否被正确译出，若是，则停止对该RS码字的译码并获得其对应的每个RS码字比特的确定性信息，反之，则判断高斯消元次数是否达到预设次数，若是，则分别计算出该RS码字的所有RS码字比特的第二外部概率； 其中，η表示每个RS码字在有限域上的维度，k表示编码前的传输信息在有限域上的维度，w表示q阶有限域的幂指数且满足q = Pw，其中P为素数。
5.根据权利要求4所述的针对里德所罗门-卷积级联码的迭代软判决译码方法，其特征在于，所述步骤S33，包括: `5331、分别根据每个RS码字的更新后的二进制校验矩阵，根据下式获得每个RS码字比特的外部对数似然值:
6.根据权利要求4所述的针对里德所罗门-卷积级联码的迭代软判决译码方法，其特征在于，所述步骤S34，包括: `5341、根据下式将后验对数似然值转换成第二后验概率:
7.根据权利要求4所述的针对里德所罗门-卷积级联码的迭代软判决译码方法，其特征在于，所述步骤S35中获得其对应的每个RS码字比特的确定性信息，其具体为: 结合每个RS码字的译码结果，获得每个RS码字比特的确定性信息:若该RS码字比特为O，则该RS码字比特的确定性信息为:P(Ci，= O) = l，P(Ci，= I) = O ;若该RS码字比特为1，则该RS码字比特的确定性信息为:P(Ci, = O)= 0，P (Ci, = I) = I ； 其中，P (Ci, = O)表示该RS码字比特为O的确定性信息，P (Ci, = I)表示该RS码字比特为I的确定性信息。
8.根据权利要求1所述的针对里德所罗门-卷积级联码的迭代软判决译码方法，其特征在于，所述步骤S35中分别计算出该RS码字的所有RS码字比特的第二外部概率，其具体为: 根据下式分别计算出该RS码字的所有RS码字比特的第二外部概率:
9.根据权利要求1所述的针对里德所罗门-卷积级联码的迭代软判决译码方法，其特征在于，所述步骤S5，其具体为: 采用水平读入，垂直读出的方式，将成功译码的RS码字比特的确定性信息P和不成功译码的RS码字比特的第二外部概率成组地进行块交织后，映射得到每个RS码字比特的第一先验概率。
【文档编号】H03M13/23GK103457612SQ201310370082
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年8月22日 优先权日:2013年8月22日
【发明者】陈立, 马啸 申请人:中山大学