一种基于遍历方式的唯一可译码的构码方法
【专利摘要】一种基于遍历方式的唯一可译码的构码方法，本发明涉及基于遍历方式的唯一可译码的构码方法。本发明是要解决现有技术不能在同时同频前提下使得多用户和速率大于1以及和速率不够理想的问题，而提出的一种基于遍历方式的唯一可译码的构码方法。该方法是通过1、假设用户1的码字集合C1为(n,k)线性分组码；2、设置用户2的码字集合C2的初值为空集，同时设置集合E的初值为空集；3、得到|C1|个三进制向量；4、判断步骤三中得到的三进制向量是否在集合E中；5、将元素x，加入到集合C2中，同时将|C1|个三进制向量存入集合E中；6、得到唯一可译码C1和唯一可译码C2的码字的和的集合E等步骤实现的。本发明应用于唯一可译码的构码领域。
【专利说明】—种基于遍历方式的唯一可译码的构码方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基于遍历方式的唯一可译码的构码方法。
【背景技术】
[0002]随着科学技术的发展和时代的进步，人们对信息传输速率的要求逐渐提高。而当多个用户要同时接入时，现有技术，无论是时分多址接入(TDMA)、频分多址接入(FDMA)、码分多址接入(CDMA)，都不能在同时同频前提下使得多用户和速率大于I。唯一可译码则是从信息论与编码的角度入手，首先通过对不同的用户信息通过相应的唯一可译码进行信息编码，然后当多个用户同时同频接入信道时，在接收端通过译码图案检测方式把不同用户发送的信息加以区分开来。虽然对于每个用户来说，由于采用唯一可译码的编码方式，信息速率小于I ;但由于可以同时同频支持多个用户同时传输，故而，多用户接入时，信息的和速率大于I。通过合理的构造唯一可译码，每个用户发送信息还将具有一定程度的纠检错能力。不仅在无线多址信道上，在有线信道中，通过应用唯一可译码，可以实现多个用户同时接入共同的信道。
[0003]唯一可译码最早由H.H.J.Liao在1972年提出，后来经过Lin Shu，J.K.Wolf等人的研究，唯一可译码本身具有纠错和检错能力，Lin提出了陪集构码方式构造唯一可译码的构码方式。而后Y.W.Wu和S.C.Chang提出了多资源的唯一可译码，J.Cheng和K.Kamoi和Y.Watanabe在2006年提出了基于Hadamard矩阵对多资源构造具有纠错能力的唯一可译码。现在唯一可译码比较主流的构码方式是陪集构码，但是陪集构码得到的唯一可译码组，虽然方法简单，但是和速率不够理想。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是为了解决现有技术，无论是时分多址接入(TDMA)、频分多址接入(FDMA)、码分多址接入(CDMA)，都不能在同时同频前提下使得多用户和速率大于I以及和速率不够理想的问题而提出的一种基于遍历方式的唯一可译码的构码方法。
[0005]上述的发明目的是通过以下技术方案实现的:
[0006]步骤一、假设用户I的码字集合C1为(n，k)线性分组码，其中η为码长，k为有效信息位，码字集合C1有浐个可用码字IC1I，即IC1I为C1H的码字个数，n= 1,2,3....；
[0007]步骤二、设置用户2的码字集合C2的初值为空集，同时设置集合E的初值为空集；循环变量j = I ;
[0008]步骤三、取出Vn的第j个元素X，将元素X与码字集合C1中的所有IC1I个元素按位做和，得到IC1I个三进制向量，其中，每个三进制向量长度为n;x为一个η维向量；循环变量j = 1，2，3....2η;νη表示所有在伽罗华域GF⑵的η维向量的集合,C1和C2是Vn的两个子集；
[0009]步骤四、令j = j+ι，并判断在步骤三中得到的Ic1I个三进制向量，如果所有的三进制向量都在集合E中转至步骤五；如果所有的三进制向量不在集合E中，则将得到不在集合E的三进制向量所对应的C2转至步骤三；
[0010]步骤五、将元素X，加入到集合C2中，同时将步骤三得到的Ic11个三进制向量存入集合E中；
[0011]步骤六、判断j是否等于2n+l，如果否，则将j转至步骤三；如果是，则结束得到用户I的唯一可译码C1、用户2的唯一可译码C2以及唯一可译码C1和唯一可译码C2的码字的和的集合E ;并假设用户I和用户2的码速率分别为R1和R2,定义R1 = (1g21 C11) /n, R2=(log2|C2|)/n 5?+? = 1g2 (I C1 X C21) /n ;即完成了一种基于遍历方式的唯一可译码的构码方法。
[0012]发明效果
[0013]本发明针对两个用户，采用遍历的方式构造唯一可译码对，使得两用户的信息和速率比陪集构码构造出的唯一可译码对有了提高，增加了多址接入系统的信息和速率，提高了吞吐量。不仅如此，在已知其中一个用户码字集合的情况下，本发明通过遍历法，还可以选出供另一个用户使用的，并满足唯一可译条件的多种码字集合。
[0014]本发明与传统的陪集构码对比，本发明假设码字集合C1和C2的码长η = 4。C1为线性分组码的情况，不妨C1为{0000,0011, 1100，1111}，即C1的码速率R1 = 0.5，传统的陪集构码构造的码字集合C2为{0000，0001，0100，1010，1110，1011，0101}。所以按照传统的陪集构码方案C2有7个元素，C2的码速率R2为(log27)/4 = 0.702，和速率为R^R2 = 1.202。
[0015]对于同样的C1，本发明提出的基于遍历的唯一可译码构码方法，得到的码字集合C2 为{0000，0001，0010，0100，0101，0110，1000，1001，1010}，此时 C2 有 9 个元素，C2 的码速率民为(log29)/4 = 0.792，所以得到的和速率为RfR2为1.292。所以可以得出，本发明提出的基于遍历的唯一可译码构码方法相比传统的陪集构码法，具有更高的和速率，使系统具有更闻的吞吐量。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是【具体实施方式】四提出的唯一可译码应用环境示意图；
[0017]图2是【具体实施方式】一提出的一种基于遍历方式的唯一可译码的构码方法流程图。
【具体实施方式】
[0018]【具体实施方式】一:本实施方式的一种基于遍历方式的唯一可译码的构码方法，具体是按照以下步骤制备的:
[0019]步骤一、假设用户I的码字集合C1为(n，k)线性分组码，其中η为码长，k为有效信息位，码字集合C1有浐个可用码字IC1I，即IC1I为C1H的码字个数，n= 1,2,3....；
[0020]步骤二、设置用户2的码字集合C2的初值为空集，同时设置集合E的初值为空集；循环变量j = I ;
[0021]步骤三、取出Vn的第j个元素X，将元素X与码字集合C1中的所有IC1I个元素按位做和，得到Ic1I个三进制向量(取C1中所有Ic1I个码字，分别与X按位做和，得到Ic1个三进制η维向量)，其中，每个三进制向量长度为η(即C1和C2的码长均为η) ;χ为一个η维向量；循环变量j = 1，2，3….2n;Vn表示所有在伽罗华域GF(2)的η维向量的集合，C1和C2是Vn的两个子集；
[0022]步骤四、令j = j+1，并判断在步骤三中得到的IC1I个三进制向量，如果所有的三进制向量都在集合E中转至步骤五；如果所有的三进制向量不在集合E中，则将得到不在集合E的三进制向量所对应的C2转至步骤三；
[0023]步骤五、将元素X，加入到集合C2中，同时将步骤三得到的IC1I个三进制向量存入集合E中；
[0024]步骤六、判断j是否等于2n+l，如果否，则将j转至步骤三；如果是，则结束得到用户I的唯一可译码(码字集合)C1，用户2的唯一可译码(码字集合)C2，以及唯一可译码C1和唯一可译码C2的码字的和的集合E ;并假设用户I和用户2的码速率分别为R1和R2,定义札=(1g2IC1I)Zr^R2 = (log2|C2|)/n -,^+R2 = 1g2 (| C1 X |C2|)/n ;如图 2 即完成了一种基于遍历方式的唯一可译码的构码方法。
[0025]本实施方式效果:
[0026]本实施方式针对两个用户，采用遍历的方式构造唯一可译码对，使得两用户的信息和速率比陪集构码构造出的唯一可译码对有了提高，增加了多址接入系统的信息和速率，提高了吞吐量。不仅如此，在已知其中一个用户码字集合的情况下，本实施方式通过遍历法，还可以选出供另一个用户使用的，并满足唯一可译条件的多种码字集合。
[0027]本实施方式与传统的陪集构码对比，本实施方式假设码字集合C1和C2的码长η =
4。C1为线性分组码的情况，不妨C1为{0000，0011，1100，1111}，即C1的码速率R1 = 0.5，传统的陪集构码构造的码字集合C2为{0000，0001，0100，1010，1110，1011，0101}。所以按照传统的陪集构码方案C2有7个元素，C2的码速率R2为(log27)/4 = 0.702，和速率为RfR2=1.202。
[0028]对于同样的C1，本实施方式提出的基于遍历的唯一可译码构码方法，得到的码字集合 C2 为{0000, 0001, 0010, 0100, 0101, 0110, 1000，1001，1010}，此时 C2 有 9 个元素，C2 的码速率R2为(log29)/4 = 0.792，所以得到的和速率为RJR2为1.292。所以可以得出，本实施方式提出的基于遍历的唯一可译码构码方法相比传统的陪集构码法，具有更高的和速率，使系统具有更高的吞吐量。
[0029]【具体实施方式】二:本实施方式与【具体实施方式】一不同的是:步骤一为IC1I为:
[0030]C1 = 2k,其中，k = 1,2,3....η。其它步骤及参数与【具体实施方式】一相同。
[0031]【具体实施方式】三:本实施方式与【具体实施方式】一或二不同的是:步骤三中Vn集合的元素按照从全O到全I进行排序，也就是按照Vn集合的每个元素对应的二进制的值的从小到大的顺序排列。其它步骤及参数与【具体实施方式】一或二相同。
[0032]【具体实施方式】四:本实施方式与【具体实施方式】一至三之一不同的是:步骤六中唯一可译码C1和C2具体推导过程为:
[0033](I)如果u e C1, ν e C2, C1和C2的码长均为n，u和ν的码长也均为η ;其中，u, ν为Vn内的两个向量，u在码字集合C1中，ν在码字集合C2中，u = (u1； U2,..., un)和ν =
(V1, V2,..., νη)；
[0034](2)集合E为所有E (U，ν)的集合；E (U，ν)码长也是η ；
[0035](3)定义 E (U，V)表示 η 维向量(E (u1； V1), E(u2, v2),..., E (un, vn)), E(u，，v，)表示n 维向量(E(u/，V1' )，E(u’ 2, v’ 2)，…，E(u’ n, v’ n)),其中对于第 i 个元素,E(Ui, Vi) = U^vi,E (u/, Vi') =Ui’+Vi’J；mE(u，V)是每个元素属于{0,1,2}的 η 维向量；
[0036](4)每个用户都有独自对应的编码器，通过接收端的译码器，把每个用户发的信息区分开，用户I通过唯一可译编码器I得到U，用户2通过唯一可译编码器I得到V，将u和V发送给多址接入信道得到E(U，V)，E(u, v)通过译码器将得到纟和V彡，然后把?发送给用户I对应的数据链路I中，把I)发送给用户2对应的数据链路2中；当且仅当对于任意
u,U1 GC1Oa和u'是任取的C1中两个不同的码字)和任意V, V' eC2(v和V'是任取的C2中两个不同的码字)，满足码字(U，V)和(u' ,y')满足E(u，v)古E(u' ,y')时，(C1, C2)是唯一可译码K1和C2的码长均为η ;如果(C1, C2)是唯一可译码，那么C1和C2最多只有一个相同的向量；即将码字集合C1与码字集合C2构成唯一可译码如图1 ;其中，?,?分别代表u和V译码之后的结果。其它步骤及参数与【具体实施方式】一至三之一相同。
[0037]【具体实施方式】五:本实施方式与【具体实施方式】一至四之一不同的是:步骤六中唯一可译码(码字集合)C1有Ic1I个码字，唯一可译码(码字集合)C2有|C2|个码字，集合E有IC1I X C2个元素。其它步骤及参数与【具体实施方式】一至四之一相同。
[0038]采用以下实施例验证本发明的有益效果:
[0039]实施例一:
[0040]本实施例的一种基于遍历方式的唯一可译码的构码方法，具体是按照以下步骤制备的:
[0041]假设码字集合C1和C2的码长n = 4 为线性分组码的情况，C1为{0000,0011, 1100，1111}，即C1的码速率R1 = 0.5，传统的陪集构码构造的码字集合C2为{0000，0001，0100，1010，1110，1011, 0101} O所以按照传统的陪集构码方案C2有7个元素，C2的码速率R2为(log27)/4 = 0.702，所以和速率为RfR2 = 1.202。
[0042]对于同样的C1，本发明提出的基于遍历的唯一可译码构码方法，得到的码字集合C2 为{0000，0001，0010，0100，0101，0110，1000，1001，1010}，此时 C2 有 9 个元素，C2 的码速率民为(log29)/4 = 0.792，所以得到的和速率为RfR2为1.292。所以可以得出，本发明提出的基于遍历的唯一可译码构码方法相比传统的陪集构码法，具有更高的和速率，使系统具有更闻的吞吐量。此时的C1, C2和集合E,由表I所不:
[0043]表I本发明构码后的C1，C2和集合E
[0044]
【权利要求】
1.一种基于遍历方式的唯一可译码的构码方法，其特征在于:一种基于遍历方式的唯一可译码的构码方法具体是按照以下步骤进行的: 步骤一、假设用户I的码字集合C1为(n，k)线性分组码，其中η为码长，k为有效信息位，码字集合C1有浐个可用码字IC1I，即IC1I为C1H的码字个数，n= 1,2,3....； 步骤二、设置用户2的码字集合C2的初值为空集，同时设置集合E的初值为空集；循环变量j = I ; 步骤三、取出Vn的第j个元素X，将元素X与码字集合C1中的所有Ic1I个元素按位做和，得到IC1I个三进制向量，其中，每个三进制向量长度为η ;x为一个η维向量；循环变量j = 1，2，3....2η;νη表示所有在伽罗华域GF⑵的η维向量的集合，C1和C2是两个子集; 步骤四、令j = j+i，并判断在步骤三中得到的Ic1I个三进制向量，如果所有的三进制向量都在集合E中转至步骤五；如果所有的三进制向量不在集合E中，则将得到不在集合E的三进制向量所对应的C2转至步骤三； 步骤五、将元素X，加入到集合(:2中，同时将步骤三得到的IC1I个三进制向量存入集合E中； 步骤六、判断j是否等于2n+l，如果否，则将j转至步骤三；如果是，则结束得到用户I的唯一可译码C1、用户2的唯一可译码C2以及唯一可译码C1和唯一可译码C2的码字的和的集合E ;并假设用户I和用户2的码速率分别为RjPR2，定义R1 = (1g2IC1I)Ai, R2 =(log2|C2|)/n 5?+? = 1g2 (I C1 X C21) /n ;即完成了一种基于遍历方式的唯一可译码的构码方法。
2.根据权利要求1所述一种基于遍历方式的唯一可译码的构码方法，其特征在于:步骤一为IC11为:
C1 = 2k，其中，k = 1，2，3....η。
3.根据权利要求1所述一种基于遍历方式的唯一可译码的构码方法，其特征在于:步骤三中Vn集合的元素按照从全O到全I进行排序，也就是按照Vn集合的每个元素对应的二进制的值的从小到大的顺序排列。
4.根据权利要求1所述一种基于遍历方式的唯一可译码的构码方法，其特征在于:步骤六中唯一可译码C1和C2具体推导过程为: (1)如果ue C1；v e (^，(^和C2的码长均为n，u和V的码长也均为η ;其中，U，V SVn内的两个向量，u在码字集合C1中，V在码字集合C2中，u = (U1, U2,…，un)和V= (V1, V2，…，νη)； (2)集合E为所有E(u，ν)的集合；E (u，ν)码长也是η ；
(3)定义E (u, ν)表示 η 维向量(Ε (U1, V1)，E (u2, v2)，…，E (un, vn)), E (U，，ν，)表示 η维向量(E(V，V1' )，E(u’ 2, v’ 2)，…，E(u’ n, v’ n)),其中对于第 i 个元素，E(Ui, Vi) = Ujvi,E (u/, v/) =Ui’+Vi’J；mE(u，V)是每个元素属于{0,1,2}的 η 维向量； (4)用户I通过唯一可译编码器I得到U，用户2通过唯一可译编码器I得到V，将u和ν发送给多址接入信道得到E (U，V)，E (U，ν)通过译码器将得到6和L然后把?发送给用户I对应的数据链路I中，把f发送给用户2对应的数据链路2中；当且仅当对于任意u，u' GC1和任意 V, V' e C2,满足码字(u, V)和(u' ,V')满足 E (U，V)古 E (u' ,V')时，(C1, C2)是唯一可译码K1和C2的码长均为η ;其中分别代表u和V译码之后的结果。
5.根据权利要求1所述一种基于遍历方式的唯一可译码的构码方法，其特征在于:步骤六中唯一可译码C1有IC11个码字，唯一可译码C2有IC21个码字，集合E有IC11 X IC21个元素。
【文档编号】H04L1/00GK104202117SQ201410421547
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年8月25日 优先权日:2014年8月25日
【发明者】于启月, 李亚添, 孟维晓, 向维, 智小楠 申请人:哈尔滨工业大学