比特交织联合信源信道编码调制的数据传输方法及系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111030783A(43)申请公布日2020.04.17(21)申请号201911376148.4(22)申请日2019.12.27(71)申请人华侨大学地址361000福建省泉州市城华北路269号(72)发明人陈辰周林贺玉成(74)专利代理机构厦门智慧呈睿知识产权代理事务所(普通合伙)35222代理人陈槐萱(51)Int.Cl.H04L1/00(2006.01)权利要求书3页说明书9页附图4页(54)发明名称比特交织联合信源信道编码调制的数据传输方法及系统(57)摘要本发明公开了一种比特交织联合信源信道编码调制的数据传输方法及系统，方法包括：在发射端：获取信源码基础矩阵和信道码基础矩阵；基于所述信源码基础矩阵与待传输的信源数据，获得信息比特序列；基于所述信道码基础矩阵与所述信息比特序列，获得校验位；根据所述信息比特序列、校验位进行交织以及信号调制，生成调制信号，并将所述调制信号通过AWGN信道进行传输；在接收端：接收由AWGN信道传输的信号；其中，所述信号根据所述调制信号生成；依次对所述信号进行解调、解交织以及联合信源信道译码，以恢复出信源数据。本发明引入信源编码并利用编码后的残留冗余信息，充分利用了系统资源，并且不需要额外的分布匹配器设计，降低了系统实现复杂度。CN111030783ACN111030783A权利要求书1/3页1.一种比特交织联合信源信道编码调制的数据传输方法，其特征在于，包括：在发射端：获取信源码基础矩阵和信道码基础矩阵；基于所述信源码基础矩阵与待传输的信源数据，获得信息比特序列；基于所述信道码基础矩阵与所述信息比特序列，获得校验位；根据所述信息比特序列、校验位进行交织以及信号调制，生成调制信号，并将所述调制信号通过AWGN信道进行传输；在接收端：接收由AWGN信道传输的信号；其中，所述信号根据所述调制信号生成；依次对所述信号进行解调、解交织以及联合信源信道译码，以恢复出信源数据。2.根据权利要求1所述的比特交织联合信源信道编码调制的数据传输方法，其特征在于，所述获取信源码基础矩阵和信道码基础矩阵，具体为：获取信源数据以及给定的系统目标传输速率；根据所述系统目标传输速率、目标函数以及调制信号的概率分布函数，获得调制信号的麦克斯韦-玻尔兹曼分布参数v与调制信号的缩放系数Δ；根据给定的映射函数、麦克斯韦-玻尔兹曼分布参数v以及调制信号的缩放系数Δ，计算组成调制信号的信息比特序列中的比特概率分布；根据所述比特概率分布以及信源数据的基础矩阵行数，计算出信源码基础矩阵的行重；基于所述信源码基础矩阵的行重，利用JPEXIT算法计算系统的译码门限值，并对信源码基础矩阵与信道码基础矩阵进行穷举搜索，得到门限值最低时的信源码基础矩阵与信道码基础矩阵。3.根据权利要求2所述的比特交织联合信源信道编码调制的数据传输方法，其特征在于，通过如下公式组来获得调制信号的麦克斯韦-玻尔兹曼分布参数v与调制信号的缩放系数Δ：其中，为目标函数；所述目标函数为寻求最优的麦克斯韦-玻尔兹曼分布参数v与调制信号的缩放系数Δ，使得发射功率最小的函数；S.t.PΔX(x)表示调制信号的概率满足参数为v的麦克斯韦-玻尔兹曼分布；χ为调制信号，调制信号经过AWGN信道后的信号表示为Y＝ΔX+Z，X∈χ；R为系统目标传输速率，其中R代表从发射端到接收端的传输速率，包括信源编码速率、信道编码速率以及调制阶数；Z是均值为0的高斯白噪声。4.根据权利要求2所述的比特交织联合信源信道编码调制的数据传输方法，其特征在于，组成调制信号的信息比特序列中的比特概率分布通过如下公式计算获得：2CN111030783A权利要求书2/3页其中，为幅值序列中，第j个比特bj所需满足的概率分布；F为映射函数，用于将m比特的序列映射为调制信号；幅值序列根据信息比特序列生成。5.根据权利要求2所述的比特交织联合信源信道编码调制的数据传输方法，其特征在于，信源码基础矩阵的行重通过如下公式计算获得：其中，W_opt(k)为信源码基础矩阵第k行的行重，其通过最小化第k个幅值比特取1的概率与行重为W(k)时码字取1的概率的差得到；p1为信源统计概率，为向上取整函数。6.根据权利要求2所述的比特交织联合信源信道编码调制的数据传输方法，其特征在于，在所述信息比特序列、校验位进行交织时，采取的交织方式为将经信道编码器输出的校验位c直接作为调制信号的符号比特；对于信源编码后生成的信息比特序列由组成调制信号的第i个幅值比特，1≤i≤m。7.根据权利要求1所述的比特交织联合信源信道编码调制的数据传输方法，其特征在于，基于所述信源码基础矩阵与待传输的信源数据，获得信息比特序列具体为：b＝Hss；其中，s为信源数据，Hs为信源原模