本發(fā)明屬于無線通信領(lǐng)域，特別涉及了一種多址信道下的噴泉碼譯碼方法。
背景技術(shù)：
：數(shù)字噴泉碼是針對大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分發(fā)和可靠傳輸而提出的一種新的糾刪編碼方法。與傳統(tǒng)的糾刪碼不同，數(shù)字噴泉碼可以按照某種概率分布獨(dú)立地產(chǎn)生任意數(shù)量的碼字，具有碼率不受限或無碼率(rateless)特性。接收者不必關(guān)心具體的編碼分組及分組的順序，只要接收到足夠多的編碼分組，就能實(shí)現(xiàn)正確的譯碼。目前研究噴泉碼常用的碼型為LT碼和Raptor碼。2002年Luby提出了第一種實(shí)用的數(shù)字噴泉碼——LT碼，并設(shè)計(jì)了實(shí)用的度分布(魯棒孤波分布)，能夠在任意刪除信道中逼近信道容量，但其譯碼復(fù)雜度是非線性的。2006年Shokrollahi等人將高效的預(yù)編碼與LT碼級聯(lián)，提出了性能更好的Raptor碼，具有線性編譯碼復(fù)雜度。LT(LubyTransform)碼是第一種具有實(shí)用意義的數(shù)字噴泉碼。這類碼的主要參數(shù)是輸出度分布，即對應(yīng)不同度數(shù){1,2,...dmax}的不同概率值{1,2,...dmax}。常用生成函數(shù)的形式來表達(dá)假設(shè)原始數(shù)據(jù)包長度為K，LT碼的編碼方案如下：(1)在輸出度分布Ω(x)中隨機(jī)選取一個度數(shù)i；(2)再從K個原始數(shù)據(jù)包符號中均勻隨機(jī)選取出i個不同的符號，將這i個符號進(jìn)行異或得到一個編碼符號；(3)重復(fù)上面的操作，即可完成LT編碼。Raptor碼采用級聯(lián)編碼的形式，將高效的線性分組碼作為外碼，LT碼作為內(nèi)碼。記線性分組碼(n,k)為(n,k)，LT碼的度分布為Ω(x)，則Raptor碼可以記為(k,C,Ω(x))。線性分組碼C稱為Raptor碼的預(yù)編碼，一般采用高碼率的漢明碼或者LDPC碼等。預(yù)編碼將k個原始信息符號編碼成長度為n的碼字，作為中間編碼符號，再進(jìn)行LT編碼。Raptor碼的編碼方案如下：(1)預(yù)編碼：對輸入矢量x＝(x1,x2,...,xk)進(jìn)行線性分組碼編碼，得到長度為n的碼字z＝(z1,z2,...,zn)；(2)LT編碼：將z＝(z1,z2,...,zn)作為LT碼的輸入符號，采用度分布函數(shù)Ω(x)，按上述算法進(jìn)行LT編碼，得到輸出編碼符號y1,y2,...,yj,...。在無線信道中，由于噪聲的干擾，需要采用可靠的軟判決譯碼。噴泉碼常用的軟判決譯碼算法為BP算法。BP譯碼通過在輸入節(jié)點(diǎn)和輸出節(jié)點(diǎn)之間不斷地來回傳遞對數(shù)似然比信息來提高判決時的可靠度。令M(i)表示與輸入節(jié)點(diǎn)i相鄰的所有輸出節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的集合，M(i)\o表示M(i)中除輸出節(jié)點(diǎn)o外的所有其他輸出節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的集合。令N(o)表示與輸出節(jié)點(diǎn)o相鄰的所有輸入節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的集合，N(o)\i表示N(o)中除輸入節(jié)點(diǎn)i外的所有其他輸入節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的集合。記第l次迭代時輸入節(jié)點(diǎn)i傳遞給輸出節(jié)點(diǎn)o的LLR為輸出節(jié)點(diǎn)o傳給輸入節(jié)點(diǎn)i的LLR為信道的LLR為Zo，則BIAWGN信道中LT碼的BP譯碼迭代更新公式如下[36]Liol=0,l=0Σo′∈M(i)\oLo′il-1,l≥1]]>tanh(Loil2)=tanh(Zo2)Πi′∈N(o)\itanh(Li′ol2)]]>多址接入信道是有多個信道輸入信號，但只有一個信道輸出信號的信道，移動通信是典型的多址通信，基站端接收到的信號是來自多個信道中信號的疊加，接收端對某個用戶的信息進(jìn)行處理必然會受到其他用戶的干擾，這種干擾成為多址干擾。研究噴泉碼子在無線信道中的應(yīng)用，多址傳輸問題是不可避免的。在存在多址干擾的情況下，直接對多用戶進(jìn)行譯碼會導(dǎo)致較低的譯碼正確概率，影響系統(tǒng)的整體性能。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：為了解決上述
背景技術(shù)：
提出的技術(shù)問題，本發(fā)明旨在提供一種多址信道下的噴泉碼譯碼方法，將BP算法與似然比迭代更新相結(jié)合，改善了存在多址干擾時多用戶譯碼的比特誤碼率性能和吞吐率。為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種多址信道下的噴泉碼譯碼方法，包括以下步驟：(1)多個用戶在發(fā)送端均采用增量編碼方法進(jìn)行編碼，再經(jīng)過調(diào)制將信息發(fā)送出去；(2)接收端接收到多個信道疊加后的數(shù)據(jù)信息；(3)在等概率假設(shè)下計(jì)算每個用戶的初始似然比；(4)將各用戶的初始似然比送入對應(yīng)的BP譯碼器中進(jìn)行譯碼，并在BP譯碼器的輸出端得到各用戶的輸出似然比；(5)通過各用戶的初始似然比和輸出似然比計(jì)算各用戶發(fā)送信息0和信息1的概率，將每個用戶發(fā)送信息0和信息1的概率作為先驗(yàn)信息傳遞到其他用戶BP譯碼器的輸入端，更新其他用戶的初始似然比；(6)返回步驟(4)進(jìn)行循環(huán)迭代，直至正確譯碼或達(dá)到預(yù)設(shè)的迭代次數(shù)；若達(dá)到迭代次數(shù)時仍未正確譯碼，則向發(fā)送端發(fā)送反饋信號，重新進(jìn)入步驟(1)。進(jìn)一步地，在步驟(3)中，每個用戶的初始似然比的計(jì)算公式如下：llrji=lnp(xji=0|y)p(xji=1|y)=lnΣsM∈χM...Σsi+1∈χi+1Σsi∈χ0ijΣsi-1∈χi-1...Σs2∈χ2Σs1∈χ1exp(-|y-Σi=1Mhipisi|2δ2)ΣsM∈χM...Σsi+1∈χi+1Σsi∈χ1ijΣsi-1∈χi-1...Σs2∈χ2Σs1∈χ1exp(-|y-Σi=1Mhipisi|2δ2)]]>上式中，為第i個用戶每個調(diào)制符號中第j個比特的似然比，y為接收端接收到的信號，hi為第i個用戶的信道沖擊響應(yīng)，pi為第i個用戶信號發(fā)射功率，si為第i個用戶的星座點(diǎn)信息，χ1,χ2,···,χi-1,χi+1,···χM表示除了第i個用戶外每個用戶所有星座點(diǎn)的集合，為第i個用戶星座點(diǎn)中第j個比特為0的所有星座點(diǎn)的集合，為第i個用戶接收符號中第j個比特信息，δ2為噪聲功率，M為用戶總數(shù)。進(jìn)一步地，在步驟(5)中，用戶發(fā)送信息0和信息1的概率的計(jì)算公式如下：p(xi=0)=exp(vllrji)1+exp(vllrji)p(xi=1)=11+exp(vllrji)]]>上式中，為第i個用戶每個調(diào)制符號中第j個比特的輸出似然比，xi為第i個用戶的發(fā)送信號。進(jìn)一步地，在步驟(5)中，根據(jù)先驗(yàn)信息更新用戶初始似然比的計(jì)算公式如下：llrji=lnp(xji=0|y)p(xji=1|y)=lnΣsM∈χM...Σsi+1∈χi+1Σsi∈χ0ijΣsi-1∈χi-1...Σs2∈χ2Σs1∈χ1(Πn=1,n≠iMp(sn))exp(-|y-Σi=1Mhipisi|2δ2)ΣsM∈χM...Σsi+1∈χi+1Σsi∈χ1ijΣsi-1∈χi-1...Σs2∈χ2Σs1∈χ1(Πn=1,n≠iMp(sn))exp(-|y-Σi=1Mhipisi|2δ2)]]>上式中，p(sn)表示第n個用戶接收到星座點(diǎn)sn的概率，p(xi)為星座點(diǎn)sn中第i個比特信息的先驗(yàn)概率，k為星座點(diǎn)中比特位數(shù)。進(jìn)一步地，當(dāng)調(diào)制的階數(shù)為m時，星座點(diǎn)中比特位數(shù)k＝2m。進(jìn)一步地，在步驟(2)中，多個信道疊加后的數(shù)據(jù)信息的表達(dá)式如下：y=Σi=1Mhipixi+n0]]>上式中，y為接收端接收到的信號，hi為第i個用戶的信道沖擊響應(yīng)，pi為第i個用戶信號發(fā)射功率，xi為第i個用戶發(fā)送信號，M為用戶總數(shù)，n0是高斯白噪聲。采用上述技術(shù)方案帶來的有益效果：本發(fā)明采用BP譯碼和似然比迭代更新算法聯(lián)合譯碼方法，可以減小噴泉碼多址傳輸時存在的多址干擾，提升系統(tǒng)吞吐率。附圖說明圖1是本發(fā)明的總體流程圖。圖2是本發(fā)明聯(lián)合譯碼方法系統(tǒng)吞吐率和單一BP譯碼系統(tǒng)吞吐率對比圖。具體實(shí)施方式以下將結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。以兩用戶BPSK調(diào)制(比特0映射為1，比特1映射為-1)為例，兩用戶時接收信號可表示為：y＝h1p1x1+h2p2x2+n0其中，h1是用戶1的信道沖擊響應(yīng)，p1是用戶1的發(fā)射功率，x1是用戶1的發(fā)送信號，h2為用戶2的信道沖擊響應(yīng)，p2是用戶2的發(fā)射功率，x2是用戶2的發(fā)送信號，n0是高斯白噪聲。本發(fā)明的整體流程如圖1所示，具體過程如下。計(jì)算每個用戶的初始似然比為：llr1=lnp(x1=1|y)p(x1=-1|y)=lnp(y|x1=1,x2=1)+p(y|x1=1,x2=-1)p(y|x1=1,x2=1)+p(y|x1=1,x2=-1)=lnexp(-(y-h1p1-h2p2)2/δ2)+exp(-(y-h1p1+h2p2)2/δ2)exp(-(y+h1p1-h2p2)2/δ2)+exp(-(y-h1p1+h2p2)2/δ2)]]>llr2=lnp(x2=1|y)p(x2=-1|y)=lnp(y|x1=1,x2=1)+p(y|x1=-1,x2=1)p(y|x1=1,x2=1)+p(y|x1=-1,x2=1)=lnexp(-(y-h1p1-h2p2)2/δ2)+exp(-(y+h1p1-h2p2)2/δ2)exp(-(y-h1p1+h2p2)2/δ2)+exp(-(y+h1p1-h2p2)2/δ2)]]>BP譯碼后得到兩用戶輸出似然比分別為LLR1、LLR2，此時可以計(jì)算出外信息vllr1＝LLR1-llr1、vllr2＝LLR2-llr2，則先驗(yàn)概率為：p(xi=1)=exp(vllri)1+exp(vllri)]]>p(xi=-1)=11+exp(vllri)]]>由此，可以獲得更新后初始似然比為：llr1=lnp(x1=1|y)p(x1=-1|y)=lnp(x2=1)p(y|x1=1,x2=1)+p(x2=-1)p(y|x1=1,x2=-1)p(x2=1)p(y|x1=1,x2=1)+p(x2=-1)p(y|x1=1,x2=-1)]]>llr2=lnp(x2=1|y)p(x2=-1|y)=lnp(x1=1)p(y|x1=1,x2=1)+p(x1=-1)p(y|x1=-1,x2=1)p(x1=1)p(y|x1=1,x2=1)+p(x1=-1)p(y|x1=-1,x2=1)]]>將更新后的兩用戶的初始似然比送入譯碼器重新譯碼，直到譯出或達(dá)到最大迭代次數(shù)。本實(shí)施例仿真采用系統(tǒng)LT碼，碼長為k＝1000，度分布為d＝[123458143033200]，Ω＝[0.0060.4920.03390.24030.0060.0950.0490.0180.03560.033]，d表示度數(shù)，Ω表示度數(shù)對應(yīng)的概率。歸一化后兩用戶的功率為0.5和0.5，迭代次數(shù)為20次。從圖2可以看出，本發(fā)明可以使兩用戶的吞吐率性能獲得較大的提升，提升了噴泉碼的傳輸效率。以上實(shí)施例僅為說明本發(fā)明的技術(shù)思想，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡是按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動，均落入本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁1 2 3