[发明专利]一种基于物理层网络编码的星座成形线性编码方法

说明书

本发明提出一种基于物理层网络编码的星座成形线性编码方法，包括以下步骤；步骤S1、设输入码字长度为Ksubgt;S/subgt;，输出码字长度为Nsubgt;S/subgt;，则码本对其表示为（Nsubgt;S/subgt;，Ksubgt;S/subgt;）；步骤S2、将全0的Ksubgt;S/subgt;位输入码字映射为全0的Nsubgt;S/subgt;位输出码字；步骤S3、根据二进制加法将Ksubgt;S/subgt;位输入码字加1，并将其映射为汉明权重为w的Nsubgt;S/subgt;位输出码字，w从1开始并取当前的最小值；步骤S4、当码本中每生成一对新的码字时，检查是否满足线性编码准则；如果检查结果是不满足时，则选择汉明权重为w的其他码字，若汉明权重为w的码字都不满足，则选择汉明权重为w+1的码字；步骤S5：重复步骤S2至步骤S4，直到码本中的映射对个数达到2supgt;Ks/supgt;对；本发明能在相同信噪比下，使通讯过程的误差性能有显著的提升。

技术领域

本发明涉及通讯技术领域，尤其是一种基于物理层网络编码的星座成形线性编码方法。

背景技术

星座成形技术的研究开始于二十世纪八十年代，学者们考虑采用何种手段能够改善成形损耗问题。由于寻找一种新的调制星座图来满足香农信息论中关信道输入概率分布的限制较为困难，所以可以采用改变已有调制方式中星座点的发送概率来达到上述目的，这也促使了星座成形技术的诞生。以Calderbank等为代表的一系列早期研究工作获得了积极的成果，其研究给出了高斯信道下非等概发送信号的理论基础，奠定了星座成形技术的研究基础。

近年来，在星座成形技术方面已有一定的研究进展，研究机构主要将相关成果应用于无线通信系统和卫星通信系统，例如：数字视频广播(Digital VideoBroadcasting，DVB)等。Raphaeli等采用哈夫曼编码来匹配可变速率的Turbo信道编码，从而达到符号非等概映射的目的。Valenti等针对比特交织LDPC编码系统和APSK调制设计了成形技术方案和迭代译码算法，并利用EXIT图优化了LDPC信道编码，最终在容量性能上实现了1dB的增益，该项成果可应用于DVB-S2标准。

物理层网络编码的思想是从网络编码那里继承过来的，Ahlswede R在文献Network Information Flow中提出了网络编码的概念，网络编码改变了传统路由器只对信息进行存储转发而不处理，通过网络编码之后可以显著提升整个网络的吞吐量，随着研究的深入研究人员发现网络编码也可以应用在物理层中，在物理层中，利用电磁波的叠加特性，可以将电磁波在空间中的自然叠加看成是信号的编码过程，可以极大的提高整个网络的吞吐量，基于这一个发现，Zhang S、Liew S C等在2006年发表了论文《Hot Topic:Physical LayerNetwork Coding》，这篇论文在双向中继系统模型中提出了物理层的网络编码，应用于一般化的一维与二维通信网络中，理论上系统的吞吐量相比原来提升了一倍，物理层网络编码实际运用的技术还是网络编码里面的原理，只不过是在物理层就实现了编译码，充分利用物理空间。

物理层网络编码技术虽然提高了整个网络的吞吐量，但是，恶略的成形损耗问题还是亟待解决。因此，Hou等结合物理层网络编码和星座成形技术的思想，运用非线性成形编码划分星座图区域，从而以较高的概率发送能量较低的星座点，以较低的概率发送能量较高的星座点，有效地解决了双向中继网络下的成形损耗问题，显著提升了AWGN信道下双向中继系统的可达速率。但是，该技术涉及应用的成形编码方案是非线性成形编码，使得接收端多个成形码字被解码为一个网络码字，造成了有用信息的损失。

发明内容

本发明提出一种基于物理层网络编码的星座成形线性编码方法，能在相同信噪比下，使通讯过程的误差性能有显著的提升。

本发明采用以下技术方案。

一种基于物理层网络编码的星座成形线性编码方法，用于以线性成型码进行通讯信息调制时的编码处理，所述线性成形码的码本构造方法包括以下步骤；