一种基于辅助序列不等差错保护的信息传输方法与流程

本发明属于信息传输技术领域，尤其涉及一种基于辅助序列不等差错保护的信息传输方法。

背景技术：

在实际应用系统中，去除了冗余后的信息比特是具有不同重要性的，即不同的信息比特对用户理解消息起到不同作用。如果重要比特没有得到恢复，那么会使话音的可懂度或图形的视觉感官大打折扣，非重要比特即便发生小部分错误也不会对声音/图像造成太大的影响。因此在即将传输时，需要对去除了冗余后的信息比特进行不等程度的保护，在信道编码领域中这称为不等差错保护。

重要比特需要得到较高程度的保护，非重要比特得到较弱的保护即可。在恢复的信息中，重要比特的误码率远远小于非重要比特的误码率，即在相同条件下误码率随着重要等级的升高而逐渐下降。在数据传输中不等差错保护技术能够在不牺牲语音或图像质量的前提下有效地降低了发射功率、增加无线通信距离，符合未来“绿色”通信的发展趋势。

不同重要等级的信息需要使用不同码率的分量码，它们之间的编码参数互不相同。分量码的个数越多则接收端的译码器的个数也就越多，这将直接影响整个系统的复杂程度，不利于工程实现。

另一种较常用的方案就是采用级联码，即对重要比特进行一次编码(外码)后将得到的码字与非重要比特组合，作为一个整体再进行二次编码(内码)。这样非重要比特得到一层编码保护，重要比特得到两层编码保护，其保护级别高于非重要比特。二次编码多采用与分量码不同的编码体制，使得在接收时需要采用不同类型的译码器，进一步增加了系统的复杂性。同时由于二次编码的存在，加大了信息的时延，无法应用于实时性较为苛刻的场景。

技术实现要素：

针对上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于辅助序列不等差错保护的信息传输方法，能够实现对不同集合进行不同等级保护，具有结构简单、易实现、灵活可变的优点。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案予以实现。

一种基于辅助序列不等差错保护的信息传输方法，所述方法包括如下步骤：

步骤1，获取待发送的信息序列，所述待发送的信息序列包含I个信息集合，第i个信息集合K_i中信息序列的长度为k_i比特，i越大，其对应的第i个信息集合K_i的重要等级越小，其中，0≤i≤I-1；

步骤2，选取编码制式以及编码参数(n，k)，k表示进行编码的信息序列的长度，n表示将长度为k的信息序列按照选定的编码制式进行编码后得到信息序列的长度；

步骤3，根据选取的编码制式以及编码参数(n，k)对长度为k₀比特的信息集合K₀进行编码，得到信息集合K₀编码后的序列；

步骤4，根据选取的编码制式以及编码参数(n，k)对长度为k_j比特的信息集合K_j进行编码，得到信息集合K_j编码后的序列；

步骤5，对信息集合K_j编码后的序列中的校验位进行打孔，得到信息集合K_j打孔后的序列；

步骤6，令j的值依次取1至I-1，重复执行步骤4和步骤5，得到信息集合K_j打孔后的序列，1≤j≤I-1；

步骤7，将所述信息集合K₀编码后的序列、所述信息集合K_j打孔后的序列按照重要等级从大到小的顺序依次排列，得到最终进行传输的信息序列。

本发明技术方案的特点和进一步的改进为：

(1)步骤3具体包括：

在信息集合K₀的k₀个比特后添加长度为k-k₀的辅助序列，并根据选取的编码制式以及编码参数(n，k)对添加辅助序列后的信息集合K₀进行编码，得到生成的码字；其中，k≥k₀≥k_j；

将生成的码字中添加的辅助序列舍弃得到生成的中间码字，并将生成的中间码字的最后的n₀个比特舍弃，得到信息集合K₀编码后的序列；其中n₀为人为预先设定的参数，且n₀≥0，信息集合K₀编码后的序列长度为n-n₀-(k-k₀)比特。

(2)步骤4具体包括：

在信息集合K_j的k_j个比特后添加长度为k-k_j的辅助序列，并根据选取的编码制式以及编码参数(n，k)对添加辅助序列后的信息集合K_j进行编码，得到信息集合K_j编码后的序列；其中，k≥k₀≥k_j。

(3)步骤5具体包括：

将信息集合K_j编码后的序列中添加的辅助序列舍弃，并将信息集合K_j编码后的序列中校验位的第m_jl_j位保留，信息集合K_j编码后的序列中校验位的其他位删除，得到信息集合K_j打孔后的序列，其中，0≤m_j≤M_j，M_j表示信息集合K_j打孔后的序列中保留的校验位总个数，l_j表示信息集合K_j打孔后的序列中保留的校验位序号参数；

且信息集合K_j打孔后的序列长度为k_j+M_j比特。

本发明提供的基于辅助序列不等差错保护的信息传输方法，将不同重要等级的信息采用相同的编码策略对各重要等级比特编码，且不需要二次编码，即不同重要等级的信息采用相同的编码制式且参数完全相同，将码字根据重要性进行不同样式的删余/打孔操作，来实现对信息的不同保护能力。这样在接收端只需要一套译码设备即可；且本发明提出的技术方案具有简单、易实现、保护程度灵活可变等优点。能够解决在通信系统中需要同时对各种信息提供不同保护级别的问题。将待传输的信息依其重要性进行划分；利用同一编码制式(如卷积码、Turbo码、LDPC码等)对不同重要等级的集合进行编码；对不同重要性信息编码后生成的码字进行相应的删余/打孔得到不同程度的保护。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种基于辅助序列不等差错保护的信息传输方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的得到最终进行传输的信息序列的过程示意图；

图3为本发明实施例提供的基于辅助序列的不等差错传输在不同信噪比条件下误码率的仿真结果示意图。

具体实施方式

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。

本发明实施例提供一种基于辅助序列不等差错保护的信息传输方法，如图1所示，所述方法包括如下步骤：

步骤1，获取待发送的信息序列，所述待发送的信息序列包含I个信息集合，第i个信息集合K_i中信息序列的长度为k_i比特，i越大，其对应的第i个信息集合K_i的重要等级越小，其中，0≤i≤I-1；

步骤2，选取编码制式以及编码参数(n，k)，k表示进行编码的信息序列的长度，n表示将长度为k的信息序列按照选定的编码制式进行编码后得到信息序列的长度；

其中，编码制式可以是如卷积码、Turbo码、LDPC码等任一编码制式，编码参数(n，k)对应的码率为k/n。

步骤3，根据选取的编码制式以及编码参数(n，k)对长度为k₀比特的信息集合K₀进行编码，得到信息集合K₀编码后的序列；

步骤3具体包括：在信息集合K₀的k₀个比特后添加长度为k-k₀的辅助序列，并根据选取的编码制式以及编码参数(n，k)对添加辅助序列后的信息集合K₀进行编码，得到生成的码字；其中，k≥k₀≥k_j；

将生成的码字中添加的辅助序列舍弃得到生成的中间码字，并将生成的中间码字的最后的n₀个比特舍弃，得到信息集合K₀编码后的序列；其中n₀为人为预先设定的参数，且n₀≥0，信息集合K₀编码后的序列长度为n-n₀-(k-k₀)比特。

步骤4，根据选取的编码制式以及编码参数(n，k)对长度为k_j比特的信息集合K_j进行编码，得到信息集合K_j编码后的序列；

步骤4具体包括：在信息集合K_j的k_j个比特后添加长度为k-k_j的辅助序列，并根据选取的编码制式以及编码参数(n，k)对添加辅助序列后的信息集合K_j进行编码，得到信息集合K_j编码后的序列；其中，k≥k₀≥k_j。

步骤5，对信息集合K_j编码后的序列中的校验位进行打孔，得到信息集合K_j打孔后的序列；

步骤5具体包括：将信息集合K_j编码后的序列中添加的辅助序列舍弃，并将信息集合K_j编码后的序列中校验位的第m_jl_j位保留，信息集合K_j编码后的序列中校验位的其他位删除，即保留第0位、第l_i位、第2l_i位、......、第(M_i-1)l_i位，从而得到信息集合K_j打孔后的序列，其中，0≤m_j≤M_j，M_j表示信息集合K_j打孔后的序列中保留的校验位总个数，l_j表示信息集合K_j打孔后的序列中保留的校验位序号参数；

且信息集合K_j打孔后的序列长度为k_j+M_j比特。

步骤6，令j的值依次取1至I-1，重复执行步骤4和步骤5，得到信息集合K_j打孔后的序列，1≤j≤I-1；

步骤7，将所述信息集合K₀编码后的序列、所述信息集合K_j打孔后的序列按照重要等级从大到小的顺序依次排列，得到最终进行传输的信息序列。

通过上述步骤即可通过一套编码器来实现对信息的不等差错保护。对信息集合K₀编码时由于添加的已知辅助序列较短(或无添加)，并且没有对其校验位进行删余/打孔操作，因此具有最强的保护能力。在对信息集合K_i，0≤i≤I-1进行编码时，对其校验位进行了删余/打孔操作，且不同重要级别对应的删余/打孔参数m_jl_j不同，因此这就产生了不同的保护能力，保留的校验比特位越多保护能力也就越强，反之亦然。

在接收端用同一个译码器分别对不同重要等级的码字译码。将接收值转变为对数似然比，而后根据编码的过程在信息位原添加辅助序列的位置插入固定数值，当原位置为比特0时插入极大值Max_value，当原位置为比特1时插入-1×Max_value；在校验位删除的位置插入数值0。将修改后的对数似然比向量依次送入译码器，分别得到不同重要等级的信息。

为了更清楚的说明本发明的技术方案，这里以语音传输为例进行说明。某型号电台现阶段使用的语音编码方案为720比特进行1/3码率编码得到2160编码比特，而后将2160比特送入上一层进行数据组帧、添加训练序列等操作。传输时长300毫秒，语音传输速率2400比特/秒。可以看到原先的编码策略忽略了720个比特中存在的重要等级问题，在接收端所有类型的比特均具有相同的误码率。为了对原有编码技术改进，可以采用本发明所给出的不等差错保护传输技术对720比特进行编码。

示例性的，如图2所示，本发明实施例提供了得到最终进行传输的信息序列的过程，已知待发送的信息序列共有720比特，存在两个重要等级，分别为重要和非重要。其中重要比特385个，非重要比特335个。编码采用LDPC码，编码参数为(1540，385)，码率为0.25。为了简单起见添加的辅助序列均为0比特向量，编码步骤如下：

首先，重要的385比特添加长度为0的辅助序列后，利用码率为0.25的LDPC码进行编码得到1540比特重要码字，将添加的长度为0的辅助序列与生成码字的最后0个比特舍弃，最终保留1540个比特。

其次，不重要的335比特添加长度为50的辅助序列后，利用码率为0.25的LDPC码进行编码得到1540比特非重要码字。对于信息位将最后添加的长度为50的辅助序列舍弃；对于校验位，序号为ml，(0＜＝m＜285，l＝4)的校验位保留，其余的校验位舍弃。最终保留620个比特。

最后，将上两个步骤所保留的比特按重要等级依次排列，得到2160个比特作为发送码字，综合码率1/3。

为了验证不等差错保护传输技术对信息的保护程度，针对上例并依据图2给出的流程对其进行了仿真，采用二进制相移键控(Binary Phase Shift Key，BPSK)调制方式，得到基于辅助序列的不等差错传输在不同信噪比条件下误码率的仿真结果，如图3所示。

从仿真图中可以看到，在相同信噪比(SNR)条件下重要信息的误码率(BER)远远小于非重要信息的误码率。以BER＝10^-3为判定标准，则两者之间存在近4.4dB差距，实现了重要信息重点保护的目的，大大提高了语音的可懂度。需要说明的是，除了LDPC码，任何基于软判决译码算法的编码制式均可采用本发明提出的技术来实现不等差错保护。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。