[发明专利]分布式联合信源‑信道叠加编码及联合译码方法

说明书

技术领域

本发明属于通信技术领域，更进一步涉及分布式联合信源-信道编码及联合译码方法，可用于降低随机信道对系统的性能影响，提升系统的误码率性能。

背景技术

分布式信源编码，是由Slepian和Wolf于1973年提出的一类基于针对相关联信源压缩的编码方法。编码器之间不能互相通信，在解码端进行联合译码。分布式信源编码不仅有逼近香农限的良好性能，而且译码复杂度较低，吞吐能力高，结构灵活，是近几年来信源编码领域的研究热点，目前已广泛应用于深空通信、光纤通信、地面及卫星数字多媒体广播等领域。

传统的分布式信源网络模型如图1所示。它包括信源、编码器和译码器。该信源产生一个无记忆离散的信源序列X，并经过一个相关联的信道生成一个无记忆序列Y。通过编码器对信源序列X进行编码得到校验位序列Z，该校验位序列Z经过一个实际的物理信道输出得到一个接收信息序列U，译码器联合无记忆序列Y和接收信息序列U对信源序列X进行译码，输出对信源序列X的一个估计序列

所述联合信源信道编码JSCC(Joint Source-channel Coding)，是指同时考虑到信源编码和信道编码的优缺点，通过对通信系统各个部分的联合优化，使通信系统整体上达到最优的方案。

现有分布式信源网络编码常用的方案主要有两种：

第一种方案为伴随式法，Zhenyu Tu,Jing Li,Rick S.Blum等学者在文章“An Efficient SF-ISF Approach for the Slepian-Wolf Source Coding Problem”(EURASIP Journal on Applied Signal Processing2005:6,961-971)中对伴随式法进行了分析，文章通过使用一个信道码本对信源序列进行压缩，对压缩后的序列采用反向伴随式变换ISF(Inverse Syndrome Former)后通过信道传输,译码器能够对接收到的似然信息直接使用维特比译码方法，有效的恢复出信源序列。

虽然文章证明了基于伴随式的方法是最优的，但是这种方法以较大的复杂度为代价的，而且当编码后的码字经过相应的信道是不匹配的情况时，译码器不能正确译出信源序列的伴随式，从而产生传播错误，使整个码的误码性能变差。

第二种方案为校验位法，A.Aaron和B.Girod在文章“Compression With Side Information Using Turbo Codes”(Proceedings of the IEEE international Data Compression Conference(DCC),pp.252-261,Apr.2002)中对校验位法进行了分析，文章通过使用一个系统的信道码本对信源序列进行编码，将编码器产生的校验序列和该信源序列经过相应的信道分别发送给译码器，译码器对接收到的两部分似然信息直接进行联合译码，得到信源的一个估计序列。这种方法中虽然译码器不会产生伴随式法中的错误传播问题，但在关联信道和实际信道不匹配情况下的情况下，整个码的性能就会受到相对较差的信道的限制，较好信道没有得到有效的利用，因此整个码的性能变差了很多，所以校验位法在信道不匹配的情况下并不实用。

发明内容：

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，针对不匹配信道下的分布式信源通信网络，提出一种分布式联合信源信道叠加编码及联合译码方法，以提高编码增益，有效抑制不匹配信道对分布式信源通信网络的影响，使信道容量更接近香农限，使分布式联合信源信道编码更加适用于现实条件中关联信道和实际信道不对称情况的无线通信场景。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：对信源的两部分信息序列分别进行编码；对编码后的两部分码字分别进行调制和叠加处理，并把叠加后的码字和未进行叠加的码字经过不同的信道进行传输；译码器对接收到的两信道传输的信息分别进行联合软信息迭代译码。具体步骤包括如下：

(1)信源编码：

1a)通过信源X产生两部分信源信息序列，即第一信源信息序列X₁和第二信源信息序列X₂，并设置如下参数：