專利名稱：一種基于低密度奇偶校驗碼的自適應(yīng)編解碼方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域的自適應(yīng)信道編碼技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于低密度奇偶校驗(LDPC)碼的自適應(yīng)編解碼方法。
技術(shù)背景在無線通信系統(tǒng)中，由于傳輸信道存在噪聲、衰落、多徑，必然會對 傳輸數(shù)據(jù)引入失真和信號判決錯誤。信道編碼技術(shù)通過在信息序列中加入 冗余碼元，來發(fā)現(xiàn)、糾正傳輸中發(fā)生的信號錯誤，從而提高系統(tǒng)的可靠性。 LDPC碼是一種能夠逼近香農(nóng)(Shannon)限的性能優(yōu)異的信道編解碼方法。在傳統(tǒng)的無線通信系統(tǒng)中，采用固定的信道編碼方式，即在通信過程 中編碼方式保持不變。但是為了保證系統(tǒng)的誤碼性能，需要根據(jù)最惡劣的 信道情況來選擇合適的編碼方式，這樣才能保證在整個通信過程中信道傳 輸?shù)目煽啃?。由于實際的移動無線信道具有時變特性和衰落特性兩大特 點，移動無線信道的信道容量是一個時變的隨機變量，固定的信道編碼方 式導(dǎo)致信道容量無法得到充分利用。為了最大限度地利用信道容量，就要 使編解碼方式也跟隨信道容量變化，這就是自適應(yīng)編碼方法的基本思想。 自適應(yīng)編碼方法中，當(dāng)信道條件惡劣時，采用碼率較低的編碼方式，來保 證通信的可靠性；而當(dāng)信道條件比較好時，在保證系統(tǒng)誤碼性能的前提下， 采用碼率較高的編碼方式，來提高通信的效率。自適應(yīng)編碼方法充分利用 了信道容量，保證了通信系統(tǒng)的可靠性和有效性。目前的自適應(yīng)編碼系統(tǒng)中，最廣泛使用的編碼方式選擇方法是固定門 限判別法。如果自適應(yīng)編碼系統(tǒng)要求的誤碼率BER為E，假設(shè)編碼碼率有 n種，分別表示為(c0， c1，…cn-1，},碼率大小是依次增加的。在獲得相 同的目標(biāo)誤碼率E時，每個編碼碼率所要求的最低信噪比SNR值是不同的， n個碼率對應(yīng)的n個SNR值稱做SNR切換點，其集合表示為"O, sl，…sn 一1,}。這些切換點將SNR的取值范圍也劃分為n個區(qū)間{ s0, s1，…sn一l， sn=+。}，當(dāng)信道的SNR值位于區(qū)間i [si， si+l，]時(0《i《n-1)， 下一次傳輸就采用碼率ci。LDPC碼譯碼采用迭代譯碼算法，譯碼迭代次數(shù)越多其譯碼誤碼率越 低，但是計算量也相應(yīng)增大。在基于LDPC碼的自適應(yīng)編碼系統(tǒng)中，采用 目前的固定門限判別法來選擇編碼方式產(chǎn)生了一個無法回避的矛盾。如果 選擇較大的譯碼迭代次數(shù)，在信噪比條件比較好時，可以較早切換到高碼 率編碼方式，提高系統(tǒng)的信道利用率，但是會帶來過高的譯碼運算量。如 果選擇較小的譯碼迭代次數(shù)，在信噪比條件較好時，會降低的譯碼運算量， 但同時也會較晚切換到高碼率編碼方式，降低了系統(tǒng)的信道利用率。發(fā)明內(nèi)容有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種基于低密度奇偶校驗碼的 自適應(yīng)編解碼方法，在信噪比較低時，可以提高信道利用率；而在信噪比 提高時，可以動態(tài)減少譯碼迭代次數(shù)，降低了譯碼運算量。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種基于低密度奇偶校驗碼的自適應(yīng) 編解碼方法，該方法包括根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)，接收機對無線信道的傳輸特性進行信道估計，并 依此對接收到的數(shù)據(jù)進行均衡處理；同時獲取數(shù)據(jù)的LDPC碼編碼方式。根據(jù)信道估計結(jié)果以及獲取的編碼方式，設(shè)定下一次數(shù)據(jù)傳輸?shù)腖DPC 碼編碼器編碼方式、LDPC碼譯碼最大迭代次數(shù)。在發(fā)送端，LDPC碼編碼器根據(jù)設(shè)定的編碼方式編碼，并在調(diào)制后發(fā)送 數(shù)據(jù)。在接收端，接收到的數(shù)據(jù)在經(jīng)過均衡、解調(diào)后，根據(jù)獲取的編碼方 式以及設(shè)定的譯碼最大迭代次數(shù)進行LDPC碼譯碼。上述方案中，所述根據(jù)信道估計結(jié)果以及獲取的編碼方式，設(shè)定下一 次數(shù)據(jù)傳輸?shù)腖DPC碼編碼器編碼方式、LDPC碼譯碼最大迭代次數(shù)的步驟 包括Al、假設(shè)LDPC碼的碼率有n種，分別表示為(c。， c,，…大小 是依次增加的，每個碼率的譯碼最大迭代次數(shù)都有k種，分別表示為{1 ， L，…Ih，}，大小是依次減小的。若自適應(yīng)系統(tǒng)誤碼率BER目標(biāo)為E，當(dāng) 編碼碼率為d時(0《i《n-1)，最大譯碼迭代次數(shù)為Ij時(0《j《k-l)，其對應(yīng)的最小信噪比SNR值為s,j，所有SNR值構(gòu)成切換點集合(s。。， so,，
S()2，Sij， …Sn(k-1)， } o
A2、這些切換點將SNR的取值范圍劃分為nXk個區(qū)間，當(dāng)信道估計 的SNR值位于區(qū)間[Sij， s,(j+l)] (0《i《n-l)，則下一次傳輸?shù)木幋a碼率 設(shè)定為c,，譯碼迭代次數(shù)就設(shè)定為Ij。當(dāng)信道估計的SNR值位于區(qū)間[s,w)， s(,+1〉。]日寸，則下一次傳輸?shù)木幋a碼率設(shè)定為c,，譯碼迭代次數(shù)就設(shè)定為
工(H)。
從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有以下有益效果
1、 本發(fā)明提供的基于低密度奇偶校驗碼的自適應(yīng)編解碼方法，不僅
根據(jù)信道條件動態(tài)調(diào)整LDPC碼編碼方式，而且可以動態(tài)調(diào)整LDPC碼的譯 碼次數(shù)。
2、 本發(fā)明提供的基于低密度奇偶校驗碼的自適應(yīng)編解碼方法，在信 噪比較低時，可以較早切換到較高碼率，提高系統(tǒng)的信道利用率；而在信 噪比提高時，在滿足系統(tǒng)誤碼性能的前提下，可以動態(tài)減少譯碼迭代次數(shù)， 降低了譯碼運算量。


圖1是本發(fā)明提供的基于低密度奇偶校驗碼的自適應(yīng)編解碼方法實現(xiàn) 的流程圖2是本發(fā)明提供的基于低密度奇偶校驗碼的自適應(yīng)編解碼方法的一 個實施例示意圖3是依照本發(fā)明的一個實施例的誤碼率曲線。
具體實施例方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實 施例，并參照附圖，對本發(fā)明進一步詳細(xì)說明。
本發(fā)明的目的在于提供一種基于低密度奇偶校驗碼的自適應(yīng)編解碼 方法，在信噪比較低時，可以提高信道利用率；而在信噪比提高時，可以 動態(tài)減少譯碼迭代次數(shù)，降低了譯碼運算量。
如圖1所示，圖1是本發(fā)明提供的基于低密度奇偶校驗碼的自適應(yīng)編解碼方法實現(xiàn)的流程圖。該方法包括
步驟101:根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)，接收機對無線信道的傳輸特性進行信 道估計，并依此對接收到的數(shù)據(jù)進行均衡處理；同時獲取數(shù)據(jù)的LDPC碼 編碼方式；
步驟102:根據(jù)信道估計結(jié)果以及獲取的編碼方式，設(shè)定下一次數(shù)據(jù)
傳輸?shù)腖DPC碼編碼器編碼方式、LDPC碼譯碼迭代次數(shù)；
步驟103:在發(fā)送端，LDPC碼編碼器根據(jù)設(shè)定的編碼方式編碼，并在 調(diào)制后發(fā)送數(shù)據(jù)。在接收端，接收到的數(shù)據(jù)在經(jīng)過均衡、解調(diào)后，根據(jù)獲 取的編碼方式以及設(shè)定的譯碼迭代次數(shù)進行LDPC碼譯碼；
上述步驟102包括
Al、假設(shè)LDPC碼的碼率有n種，分別表示為(c。， c,，…c^， }，大小 是依次增加的，每個碼率的譯碼最大迭代次數(shù)都有k種，分別表示為U。， 1,，…1卜,，}，大小是依次減小的。若自適應(yīng)系統(tǒng)誤碼率BER目標(biāo)為E，當(dāng) 編碼碼率為Ci時(0《i《n-1)，最大譯碼迭代次數(shù)為Ij時(0《j《k-1)， 其對應(yīng)的最小信噪比SNR值為Sij，所有SNR值構(gòu)成切換點集合(s。。， s。,，
S()2，…Sij， …Sn(k-"， } 0
A2、這些切換點將SNR的取值范圍劃分為nXk個區(qū)間，當(dāng)信道估計 的SNR值位于區(qū)間[s，j， si(j+1)] (l《i《n-1)，則下一次傳輸?shù)木幋a碼率 設(shè)定為c,，譯碼迭代次數(shù)就設(shè)定為I,。當(dāng)信道估計的SNR值位于區(qū)間[Sik， s(i+1)。]時，則下一次傳輸?shù)木幋a碼率設(shè)定為Ci，譯碼迭代次數(shù)就設(shè)定為
I(k-l) o
圖2是本發(fā)明提供的基于低密度奇偶校驗碼的自適應(yīng)編解碼方法的一 個硬件實施例示意圖。
在發(fā)送端，待傳輸?shù)脑紨?shù)據(jù)首先經(jīng)過LDPC編碼器。LDPC編碼器的 目的是通過在原始信息中加入冗余信息來增強數(shù)據(jù)傳輸過程中的可靠性。 信道編碼后的數(shù)據(jù)送入調(diào)制器。調(diào)制器的目的是數(shù)據(jù)傳輸?shù)男省Ｈ缓螅?數(shù)據(jù)通過無線信道進行發(fā)送。
在接收端，首先獲取編碼方式并進行信道估計。同時，來自信道的數(shù) 據(jù)經(jīng)過解調(diào)器恢復(fù)為調(diào)制前的數(shù)據(jù)格式。根據(jù)信道估計的結(jié)果，對解調(diào)后 的數(shù)據(jù)均衡，然后數(shù)據(jù)送入LDPC譯碼器。圖2中，LDPC編碼器的編碼方式以及LDPC譯碼器的最大迭代次數(shù)由 編譯碼控制器控制。在接收端，根據(jù)獲取的編碼方式以及信道估計結(jié)果， 編碼控制器設(shè)定的下次傳輸?shù)木幋a方式，以及譯碼器的最大迭代次數(shù)。
圖3是依照本發(fā)明的一個實施例的誤碼率曲線，其中LDPC碼的碼率 包括1/2， 2/3兩種，譯碼迭代次數(shù)包括30次、15次兩種，目標(biāo)誤碼率 為10-3。
以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進行 了進一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而 已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修 改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種基于低密度奇偶校驗碼的自適應(yīng)編解碼方法，其特征在于，所述方法包括根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)，接收機對無線信道的傳輸特性進行信道估計，并依此對接收到的數(shù)據(jù)進行均衡處理；同時獲取數(shù)據(jù)的低密度奇偶校驗(LDPC)碼編碼方式；根據(jù)信道估計結(jié)果以及獲取的編碼方式，設(shè)定下一次數(shù)據(jù)傳輸?shù)腖DPC碼編碼器編碼方式、LDPC碼譯碼最大迭代次數(shù)；在發(fā)送端，LDPC碼編碼器根據(jù)設(shè)定的編碼方式編碼，并在調(diào)制后發(fā)送數(shù)據(jù)；在接收端，接收到的數(shù)據(jù)在經(jīng)過均衡、解調(diào)后，根據(jù)獲取的編碼方式以及設(shè)定的譯碼最大迭代次數(shù)進行LDPC碼譯碼。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)信道估計結(jié) 果以及獲取的編碼方式，設(shè)定下一次數(shù)據(jù)傳輸?shù)腖DPC碼編碼器編碼方式、 LDPC碼譯碼最大迭代次數(shù)的步驟包括Al、假設(shè)LDPC碼的碼率有n種，分別表示為{"， c,，…cv,,},大小 是依次增加的，每個碼率的譯碼最大迭代次數(shù)都有k種，分別表示為U。， L，…Iw，}，大小是依次減小的；若自適應(yīng)系統(tǒng)誤碼率BER目標(biāo)為E，當(dāng) 編碼碼率為Ci時(0《i《n-l)，最大譯碼迭代次數(shù)為Ij時(0《j《k-l)， 其對應(yīng)的最小信噪比SNR值為Su，所有S服值構(gòu)成切換點集合(s,)。， s01，S()2，…Sjj， …Sn(k—1)， };A2、這些切換點將SNR的取值范圍劃分為nXk個區(qū)間，當(dāng)信道估計 的SNR值位于區(qū)間[Sij， SiU+n] (l《i《n-l)，則下一次傳輸?shù)木幋a碼率設(shè)定為Ci,譯碼迭代次數(shù)就設(shè)定為工j;當(dāng)信道估計的SNR值位于區(qū)間[Si(H)，s(i+1)。]時，則下一次傳輸?shù)木幋a碼率設(shè)定為Ci，譯碼迭代次數(shù)就設(shè)定為I(k-)o
全文摘要
本發(fā)明是一種基于低密度奇偶校驗(LDPC)碼的自適應(yīng)編解碼方法，該方法包括根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)，接收機對無線信道的傳輸特性進行信道估計，并依此對接收到的數(shù)據(jù)進行均衡處理；同時獲取數(shù)據(jù)的LDPC碼編碼方式。根據(jù)信道估計結(jié)果以及獲取的編碼方式，設(shè)定下一次數(shù)據(jù)傳輸?shù)腖DPC碼編碼器編碼方式、LDPC碼譯碼最大迭代次數(shù)。在發(fā)送端，LDPC碼編碼器根據(jù)設(shè)定的編碼方式編碼，并在調(diào)制后發(fā)送數(shù)據(jù)。在接收端，接收到的數(shù)據(jù)在經(jīng)過均衡、解調(diào)后，根據(jù)獲取的編碼方式以及設(shè)定的譯碼迭代次數(shù)進行LDPC碼譯碼。利用本發(fā)明，在信噪比較低時，可以提高信道利用率；而在信噪比提高時，可以動態(tài)減少譯碼迭代次數(shù)，降低了譯碼運算量。
文檔編號H04L25/02GK101567752SQ20081010475
公開日2009年10月28日 申請日期2008年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月23日
發(fā)明者仇玉林, 周玉梅, 剛 李, 勇 黑 申請人:中國科學(xué)院微電子研究所