软判决在锯齿解码中的应用方法及系统与流程

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及软判决在锯齿解码中的应用方法及系统。

背景技术：

1.Aloha，Aloha协议是一种最简单的数据分组传输协议，任何一个用户随时有数据分组要发送，它就立刻介入信道进行发送。发送结束后，在相同的信道上或一个单独的反馈信道上等待应答。如果在一个给定的时间区域内，没有收到对方的认可应答，则重发刚发的数据分组。纯Aloha协议简单易行，但极容易冲突，信道利用率最大不超过18.4％；时隙Aloha协议用时钟来统一用户的数据发送，从而避免了用户发送数据的随意性，减少了数据产生冲突的可能性，提高了信道的利用率，但是用户数据的平均传输时间变长。

2.CSMA，在CSMA协议中，每个节点在发送前，首先要侦听信道是否有分组在传输。若信道空闲才可以发送；若信道忙，则按照设定的准则推迟发送。CSMA协议是对时隙Aloha协议的改进，在每个站点上增加了用于监听载波的硬件装置，使得其最大信道利用率远优于Aloha和时隙Aloha协议。在有线网中，载波侦听常与碰撞检测(CSMA/CD)相结合；在无线网中由于有隐藏结点，因此无法“检测”所以载波侦听多路访问冲突避免(CSMA/CA)就应运而生了，它是利用RTS/CTS(即类似TCP的握手协议)的应答策略来保证在传输中结点不会再接受请求，从而解决了无线网中的冲突。

目前技术的主要缺陷是：

1.Aloha协议数据包之间的碰撞严重；CSMA协议是一种基于“竞争”的多址接入协议，它无法为每个节点保证传输带宽，分组在网络中的平均时延方差因此较大，不适合实时业务或需要Qos保证的业务需求，而且它会被隐藏终端影响。

2.硬判决，解调器供给译码器作为译码用的每个码元只取0或1两个值，以序列之间的汉明距离作为度量进行译码，适用于二进制对称信道(BSC)。解调器的这种硬判决结果，损失了波形信号中所包含的有关信道干扰的统计特性信息，译码器不能充分利用解调器匹滤波器的输出，从而影响了译码器的错误概率。

技术实现要素：

本发明提供了一种软判决在锯齿解码中的应用方法，包括如下步骤：

产生初始信息位方程步骤：利用锯齿解码的移位矩阵产生用户的初始信息位方程；

得到校验方程步骤：利用初始信息位方程得到软判决需要的校验方程；

软判断处理步骤：利用软判决译码得到校验方程各个位的信息，回代解得所有用户分组的初始信息。

作为本发明的进一步改进，在所述产生初始信息位方程步骤中包括如下步骤：

初始化步骤：初始化用户数量、分组长度、移位矩阵；

计算方程组步骤：通过ZigZag解码错位叠加和移位矩阵得到方程组。

作为本发明的进一步改进，在得到校验方程步骤中，对方程组左边的x系数矩阵进行处理，同步处理方程组右边的y系数矩阵，最终将系数x之间的关系式只用含有y系数的方程组等式表示，此方程组的系统矩阵即为校验矩阵。

作为本发明的进一步改进，在软判断处理步骤中，初始化未知数x，根据x与y之间的关系，得到初始的y的信息，利用软判断进行译码。

作为本发明的进一步改进，当软判决的信息发生错误，软判决会进行检错和纠错，只有当无法进行纠错时才使用户重新发送信息分组。

本发明还提供了一种软判决在锯齿解码中的应用系统，包括：

产生初始信息位方程模块：利用锯齿解码的移位矩阵产生用户的初始信息位方程；

得到校验方程模块：利用初始信息位方程得到软判决需要的校验方程；

软判断处理模块：利用软判决译码得到校验方程各个位的信息，回代解得所有用户分组的初始信息。

作为本发明的进一步改进，在所述产生初始信息位方程模块中包括：

初始化模块：用于初始化用户数量、分组长度、移位矩阵；

计算方程组模块：用于通过ZigZag解码错位叠加和移位矩阵得到方程组。

作为本发明的进一步改进，在得到校验方程模块中，对方程组左边的x系数矩阵进行处理，同步处理方程组右边的y系数矩阵，最终将系数x之间的关系式只用含有y系数的方程组等式表示，此方程组的系统矩阵即为校验矩阵。

作为本发明的进一步改进，在软判断处理模块中，初始化未知数x，根据x与y之间的关系，得到初始的y的信息，利用软判断进行译码。

作为本发明的进一步改进，当软判决的信息发生错误，软判决会进行检错和纠错，只有当无法进行纠错时才使用户重新发送信息分组。

本发明的有益效果是：软判决避免了解调后误判影响，直接送入译码器进行译码；软判决充分利用了信道输出信号的信息，在性能上要增加2～3dB。

附图说明

图1是本发明的流程图；图2是本发明的ZigZag解码错位叠加图；图3是软判决译码示意图。

具体实施方式

本发明公开了一种软判决在锯齿解码中的应用方法，包括如下步骤：

产生初始信息位方程步骤：利用锯齿解码的移位矩阵产生用户的初始信息位方程；

得到校验方程步骤：利用初始信息位方程得到软判决需要的校验方程；

软判断处理步骤：利用软判决译码得到校验方程各个位的信息，回代解得所有用户分组的初始信息。

如图1所示，作为本发明的具体实施例，在所述产生初始信息位方程步骤中包括如下初始化步骤和计算方程组步骤。

初始化步骤：初始化用户数量K、分组长度L、移位矩阵A，如假设有2个用户K＝2，分组的长度L＝7，移位矩阵A＝[0 3；0 5]。

计算方程组步骤：通过ZigZag解码错位叠加和移位矩阵得到方程组，图2是ZigZag解码错位叠加图，方程组是：

x4+x8＝y1

x5+x9＝y2

x6+x10＝y3

x7+x11＝y4

x4＝y5

x5＝y6

x6+x8＝y7

x7+x9＝y8

x10＝y9

x11＝y10

在得到校验方程步骤中，同步处理方程组左、右边系数从而得到检验矩阵H，具体为：对方程组左边的x系数矩阵进行处理，同步处理方程组右边的y系数矩阵，最终将系数x之间的关系式只用含有y系数的方程组等式表示，此方程组的系统矩阵即为校验矩阵，得到的校验方程组为：

y1+y3+y5+y7+y9＝0

y2+y4+y6+y8+y10＝0

在软判断处理步骤中，初始化未知数x，根据x与y之间的关系，得到初始的y的信息，利用软判断进行译码，如图3所示。

当软判决的信息发生错误，软判决会进行检错和纠错，只有当无法进行纠错时才使用户重新发送信息分组。

ZigZag网络编码方式得到的线性叠加块中，同一个信息位在所有用户中都是“暴露”的，则该信息位已知。通过一系列的二进制模二加运算，最终得到一组校验方程。利用软判决的迭代译码，解得每个y，根据y与x之间的关系，一次性解码得到所有的x。当y在传输过程中，发生了错误，软判决可以进行检错和纠错，从而保证解得的x的正确性。

本发明在已有的多址接入技术的基础上，利用锯齿解码的二进制线性叠加对用户的初始信息进行运算，得到需要的校验方程，利用软判决进行迭代译码解得所有的初始信息。有三个优点：

1.允许多个用户同时传送数据，系统的吞吐量>1；

2.软判决避免了解调后误判影响，直接送入译码器进行译码；

3.软判决充分利用了信道输出信号的信息，在性能上要增加2～3dB。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。