CN111211873A - 一种基于冗余余数***码的信号处理方法 - Google Patents
一种基于冗余余数***码的信号处理方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111211873A CN111211873A CN202010033761.2A CN202010033761A CN111211873A CN 111211873 A CN111211873 A CN 111211873A CN 202010033761 A CN202010033761 A CN 202010033761A CN 111211873 A CN111211873 A CN 111211873A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- result
- decoding
- demodulation
- symbol
- reliability
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000003672 processing method Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 238000012217 deletion Methods 0.000 claims abstract description 30
- 230000037430 deletion Effects 0.000 claims abstract description 30
- 239000013598 vector Substances 0.000 claims abstract description 29
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 claims abstract description 24
- 230000009897 systematic effect Effects 0.000 claims abstract description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 33
- 238000004590 computer program Methods 0.000 claims description 16
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 16
- 230000006854 communication Effects 0.000 claims description 12
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 12
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 12
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 9
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 5
- 238000012216 screening Methods 0.000 claims description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 12
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 9
- 230000005653 Brownian motion process Effects 0.000 description 7
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 7
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 6
- 230000007860 molecular communication Effects 0.000 description 6
- 238000005537 brownian motion Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 4
- 230000006870 function Effects 0.000 description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 102000012440 Acetylcholinesterase Human genes 0.000 description 1
- 108010022752 Acetylcholinesterase Proteins 0.000 description 1
- 102220472851 Potassium voltage-gated channel subfamily KQT member 2_S52E_mutation Human genes 0.000 description 1
- JXASPPWQHFOWPL-UHFFFAOYSA-N Tamarixin Natural products C1=C(O)C(OC)=CC=C1C1=C(OC2C(C(O)C(O)C(CO)O2)O)C(=O)C2=C(O)C=C(O)C=C2O1 JXASPPWQHFOWPL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940022698 acetylcholinesterase Drugs 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 210000000715 neuromuscular junction Anatomy 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L1/00—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received
- H04L1/0001—Systems modifying transmission characteristics according to link quality, e.g. power backoff
- H04L1/0009—Systems modifying transmission characteristics according to link quality, e.g. power backoff by adapting the channel coding
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L1/00—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received
- H04L1/004—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received by using forward error control
- H04L1/0056—Systems characterized by the type of code used
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Quality & Reliability (AREA)
- Error Detection And Correction (AREA)
- Detection And Prevention Of Errors In Transmission (AREA)
Abstract
本发明涉及一种基于冗余余数***码的信号处理方法，包括以下步骤：对信源信号进行冗余余数***编码得到编码结果；对所述编码结果进行调制，并发送到信道中进行传播；从信道中接收信号，对从信道中接收到的信号进行解调得到解调结果；获取所述解调结果里每个符号对应的解调向量中最大值与次最大值之间的比值，将该比值与预设的可靠性阈值进行比较筛选出低可靠性符号；根据所述低可靠性符号的个数，采用删除算法，对所述解调结果进行译码得到译码结果。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域，特别是涉及一种基于冗余余数***码的信号处理方法。
背景技术
冗余余数***(Redundant Residue Number System，RRNS)顾名思义就是在余数***的基础上加上一组冗余数，余数加上冗余数就组成RRNS码(Redundant ResidueNumber System Codes)；RRNS码分为两部分，一部分是非冗余基，由k个符号xa组成(1≤a≤k),另外一部分是冗余基，由n-k个符号xb组成(k+1≤b≤n)，非冗余基代表信息位，冗余基代表校验位。在产生冗余基时，需要用到一组非冗余模ma和一组冗余模mb。这些模集必须满足以下三个规则：
1.模由成对相对素数正整数组成；
2.后续模的整数值大于前一模(m1<…<mk<mk+1<…<mn)；
3.模Ma和Mb的乘积必须足以分别代表[0，Ma-1]和[0，Mb-1]合法范围内的所有数；其中，Mi＝M/mi，
在通信***中使用RRNS码作为信道码的目的就是检测和纠正余数向量中错误的数字，增加纠错和检错的能力。但对于基于RRNS码的方案如何进一步提升与应用，仍然是本领域的研究方向之一。
发明内容
本发明的目的在于现有技术的局限，提供一种基于冗余余数***码的信号处理方法，由以下技术方案实现：
一种基于冗余余数***码的信号处理方法，包括以下步骤：
对信源信号进行冗余余数***编码得到编码结果；
对所述编码结果进行调制，并发送到信道中进行传播；
从信道中接收信号，对从信道中接收到的信号进行解调得到解调结果；
获取所述解调结果里每个符号对应的解调向量中最大值与次最大值之间的比值，将该比值与预设的可靠性阈值进行比较筛选出低可靠性符号；
根据所述低可靠性符号的个数，采用删除算法，对所述解调结果进行译码得到译码结果。
相较于现有技术，本申请在译码前先对解调结果进行筛选，筛选出低可靠性符号，再根据所述低可靠性符号的数量对解调结果进行译码，能够有效提高RRNS译码获得正确译码结果的概率，提高了通信的可靠性。
进一步的，获取所述解调结果里每个符号对应的解调向量中最大值与次最大值之间的比值，将该比值与预设的可靠性阈值进行比较筛选出低可靠性符号，按以下方式得到每个符号对应的解调向量中最大值与次最大值之间的比值λi(i＝1,2,...,n)：
其中，max1表示解调向量中的最大值，max2表示解调向量中的次最大值，q表示解调向量个数；
对于上述方式产生的λi(i＝1,2,...,n)以及所述可靠性阈值λT，则λi>λT时对应的符号即为低可靠性符号。
进一步的，根据所述低可靠性符号的个数，采用删除算法，对所述解调结果进行译码得到译码结果，包括以下步骤：
以所述解调结果中删除了所述低可靠性符号的剩余部分及所述剩余部分对应的模作为独立的[n-E,k]码y＝(y1,y2,…,yn-E)进行译码，其中，E为根据所述低可靠性符号的个数T决定的符号删除个数；按以下方式获取所述[n-E,k]码在译码过程中产生的Yn-E值：
其中，
当T＝0时，则E＝T，直接对所述解调结果进行译码得到译码结果。
进一步的，根据所述低可靠性符号的个数，采用删除算法，对所述解调结果进行译码得到译码结果，还包括以下步骤：
当n-k>T>0时，则E＝T；若对所述[n-E,k]码进行译码没超出译码的纠错能力，且当所述Yn-E值未超出对应的合法范围时，运用所述Yn-E值对所述解调结果中的冗余基和非冗余基进行求模得到译码结果。
进一步的，根据所述低可靠性符号的个数，采用删除算法，对所述解调结果进行译码得到译码结果，还包括以下步骤：
当n-k>T>0时，则E＝T；若对所述[n-E,k]码进行译码没超出译码的纠错能力，且当所述Yn-E值超出对应的合法范围时，则直接对所述解调结果进行译码得到译码结果；
当n-k>T>0时，则E＝T；若对所述[n-E,k]码进行译码超出译码的纠错能力，则直接对所述解调结果进行译码得到译码结果。
进一步的，根据所述低可靠性符号的个数，采用删除算法，对所述解调结果进行译码得到译码结果，还包括以下步骤：
当T≥n-k时，则E＝n-k，所述剩余部分由在所述解调结果中删除前n-k个所述低可靠性符号得到；若所述剩余部分都小于各自对应的模，且当所述Yn-E值未超出对应的合法范围时，运用所述Yn-E值对所述解调结果中的冗余基和非冗余基进行求模得到译码结果。
进一步的，根据所述低可靠性符号的个数，采用删除算法，对所述解调结果进行译码得到译码结果，还包括以下步骤：
当T≥n-k时，则E＝n-k，所述剩余部分由在所述解调结果中删除前n-k个所述低可靠性符号得到；若所述剩余部分都小于各自对应的模，且当所述Yn-E值超出对应的合法范围时，则直接对所述解调结果进行译码得到译码结果；
当T≥n-k时，则E＝n-k，所述剩余部分由在所述解调结果中删除前n-k个所述低可靠性符号得到；若所述剩余部分不都小于各自对应的模，则直接对所述解调结果进行译码得到译码结果。
一种基于冗余余数***码的信号处理***，包括：
编码模块，用于对信源信号进行冗余余数***编码得到编码结果；
调制发送模块，用于对所述编码结果进行调制，并发送到信道中进行传播；
接收解调模块，用于从信道中接收信号，对从信道中接收到的信号进行解调得到解调结果；
低可靠性符号筛选模块，获取所述解调结果里每个符号对应的解调向量中最大值与次最大值之间的比值，将该比值与预设的可靠性阈值进行比较筛选出低可靠性符号；
译码模块，用于根据所述低可靠性符号的个数，采用删除算法，对所述解调结果进行译码得到译码结果。
本发明还提供一种储存介质，其上储存有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现前述的基于冗余余数***码的信号处理方法的步骤。
本发明还提供一种通信设备，包括储存介质、处理器以及储存在所述储存介质中并可被所述处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现前述的基于冗余余数***码的信号处理方法的步骤。
为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。
附图说明
图1为本发明实施例基于冗余余数***码的信号处理方法的流程图1；
图2为本发明实施例基于冗余余数***码的信号处理方法的流程图2；
图3为本发明实施例基于冗余余数***码的信号处理方法的流程图3；
图4为本发明实施例基于冗余余数***码的信号处理方法的流程图4；
图5为本发明实施例基于冗余余数***码的信号处理***示意图；
图6为本发明实施例发射机和接收器距离为d的分子通信3D环境模拟图；
图7为本发明实施例[20,4]码和[20,6]码在不同信噪比下的误比特示意图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施例方式作进一步地详细描述。
应当明确，所描述的实施例仅仅是本申请实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请实施例中的实施例，本领域普通技术人员在没有进行创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请实施例保护的范围。
在本申请实施例使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请实施例。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和 /或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序，也不能理解为指示或暗示相对重要性。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
实施例1
在本实施例中，主要从通信***或通信应用环境中的接收侧和发送侧对基于序列的信号处理进行描述。其中，接收侧可以是网络设备，发送侧可以是终端设备；或者接收侧可以是终端设备，发送侧可以是网络侧。下面的实施例中以接收侧为网络设备、发送侧为终端设备为例进行描述，但本发明不限于此。
在本实施例中涉及到的终端设备可以为用户设备。用户设备可以为有线设备，也可以为无线设备。其中，无线设备可以为具有无线连接功能的手持式设备、或连接到无线调制解调器的其他处理设备，经无线接入网与一个或多个核心网进行通信的移动终端。例如，无线终端可以为移动电话、手机、计算机、平板电脑、个人数码助理(personaldigitalassistant，PDA)、移动互联网设备(mobile internet device，MID)、可穿戴设备和电子书阅读器等。又如，无线终端也可以是便携式、袖珍式、手持式、计算机内置的或者车载的移动设备。再如，无线终端可以为移动站或接入点。
在本实施例中涉及到的网络设备可以为基站。基站可以包括各种形式的宏基站，微基站，中继站，接入点基站控制器，发送和接收点等等。在采用不同的无线接入技术的***中，基站的具体名称可能会有所不同。
本实施例提供一种基于冗余余数***码的信号处理方法，请参阅图1～4，由以下技术方案实现：
一种基于冗余余数***码的信号处理方法，包括以下步骤：
S1，对信源信号进行冗余余数***编码得到编码结果；
S2，对所述编码结果进行调制，并发送到信道中进行传播；
S3，从信道中接收信号，对从信道中接收到的信号进行解调得到解调结果；
S4，获取所述解调结果里每个符号对应的解调向量中最大值与次最大值之间的比值，将该比值与预设的可靠性阈值进行比较筛选出低可靠性符号；
S5，根据所述低可靠性符号的个数，采用删除算法，对所述解调结果进行译码得到译码结果。
相较于现有技术，本申请在译码前先对解调结果进行筛选，筛选出低可靠性符号，再根据所述低可靠性符号的数量对解调结果进行译码，能够有效提高RRNS译码获得正确译码结果的概率，提高了通信的可靠性。
具体的，所述低可靠性符号为信号在传输过程中
在一种可选的实施例中，RRNS编译码过程如下：
进行RRNS编码时，把传输的信息放到信息位(x1,x2,...,xk)，然后根据以下公式：
其中，Mi＝M/mi，
得出这个信息位所对应的X，X必须在有效的动态范围[0,M)，接着用模组(m1,m2,...,mn)依次对X做求模。
得到相对应的(x1,x2,...,xn)，RRNS编码完成。
进行译码时，对于一组待译码的RRNS码y＝(y1,y2,…,yn)，a1,a2,…,an是由y1,y2,…,yn运算得到：
步骤1：针对y＝(y1,y2,…,yn)及a1,a2,…,an，所述根据以下公式计算Δk+1,Δk+2,...,Δn:
统计其中非零的个数，如果其中非零的个数不超过
就直接跳到步骤5，否则就跳到步骤2。
步骤2：取出yi,i＝1,2,...,k+1，根据步骤1的公式分别计算
当存在一个Y存在合法的范围
满足非零的个数不超过
就直接跳到步骤5，否则就跳到步骤3。
步骤3：取出yi,i＝1,2,...,k+2根据步骤1的公式分别计算
当存在一个Y存在合法的范围
满足非零的个数不超过
就直接跳到第五步，否则就取yi,(i＝1,2,...,k+i),i>2，重复上面的步骤，如果到
还是没有找到合适的Y就跳到步骤4。
步骤4：取出
根据步骤1的公式分别计算
当存在一个Y存在合法的范围
满足非零的个数不超过
就直接跳到第五步，否则就认为错误超过
个，译码无法还原。
步骤5：根据计算得到的M，如果Y在合法的范围，就用Y对冗余基和非冗余基进行求模，得出译码的结果。
在一种实施例中，获取所述解调结果里每个符号对应的解调向量中最大值与次最大值之间的比值，将该比值与预设的可靠性阈值进行比较筛选出低可靠性符号，按以下方式得到每个符号对应的解调向量中最大值与次最大值之间的比值λi(i＝1,2,...,n)：
其中，max1表示解调向量中的最大值，max2表示解调向量中的次最大值，q表示解调向量个数；
对于上述方式产生的λi(i＝1,2,...,n)以及所述可靠性阈值λT，则λi>λT时对应的符号即为低可靠性符号。
具体的，在本实施例中，符号可靠性与λi负相关，λi越大符号可靠性越小，故λi>λT时对应的符号即为低可靠性符号。
而作为与前述实施例完全等效且同属于本发明保护范围的另一种实施例，按以下方式得到每个符号对应的解调向量中最大值与次最大值之间的比值λi(i＝1,2,...,n)：
对于上述方式产生的λi(i＝1,2,...,n)以及所述可靠性阈值λT，则λi<λT时对应的符号即为低可靠性符号。
与前述实施例相反，在本实施例中，符号可靠性与λi正相关，λi越小符号可靠性越小，故λi<λT时对应的符号即为低可靠性符号。
进一步的，根据所述低可靠性符号的个数，采用删除算法，对所述解调结果进行译码得到译码结果，包括以下步骤：
S51，以所述解调结果中删除了所述低可靠性符号的剩余部分及所述剩余部分对应的模作为独立的[n-E,k]码y＝(y1,y2,…,yn-E)进行译码，其中，E为根据所述低可靠性符号的个数T决定的符号删除个数；按以下方式获取所述[n-E,k]码在译码过程中产生的Yn-E值：
其中，
S52a，当T＝0时，则E＝T，直接对所述解调结果进行译码得到译码结果。
进一步的，根据所述低可靠性符号的个数，采用删除算法，对所述解调结果进行译码得到译码结果，还包括以下步骤：
S52b，当n-k>T>0时，则E＝T；若对所述[n-E,k]码进行译码没超出译码的纠错能力，且当所述Yn-E值未超出对应的合法范围时，运用所述Yn-E值对所述解调结果中的冗余基和非冗余基进行求模得到译码结果。
进一步的，根据所述低可靠性符号的个数，采用删除算法，对所述解调结果进行译码得到译码结果，还包括以下步骤：
S52c，当n-k>T>0时，则E＝T；若对所述[n-E,k]码进行译码没超出译码的纠错能力，且当所述Yn-E值超出对应的合法范围时，则直接对所述解调结果进行译码得到译码结果；
S52d，当n-k>T>0时，则E＝T；若对所述[n-E,k]码进行译码超出译码的纠错能力，则直接对所述解调结果进行译码得到译码结果。
进一步的，根据所述低可靠性符号的个数，采用删除算法，对所述解调结果进行译码得到译码结果，还包括以下步骤：
S52e，当T≥n-k时，则E＝n-k，所述剩余部分由在所述解调结果中删除前n-k 个所述低可靠性符号得到；若所述剩余部分都小于各自对应的模，且当所述Yn-E值未超出对应的合法范围时，运用所述Yn-E值对所述解调结果中的冗余基和非冗余基进行求模得到译码结果。
进一步的，根据所述低可靠性符号的个数，采用删除算法，对所述解调结果进行译码得到译码结果，还包括以下步骤：
S52f，当T≥n-k时，则E＝n-k，所述剩余部分由在所述解调结果中删除前n-k 个所述低可靠性符号得到；若所述剩余部分都小于各自对应的模，且当所述Yn-E值超出对应的合法范围时，则直接对所述解调结果进行译码得到译码结果；
S52g，当T≥n-k时，则E＝n-k，所述剩余部分由在所述解调结果中删除前n-k 个所述低可靠性符号得到；若所述剩余部分不都小于各自对应的模，则直接对所述解调结果进行译码得到译码结果。
具体的，通过所述剩余部分到二进制转换正确恢复符号的概率可以表示为：
其中，
而P(r,d)表示存在d个错误解调结果但这d个错误解调刚好包含在r个删除符号的概率。
以H0、H1分别表示剩余符号被错误或正确解调的假设，在H1条件下，设定的λT概率密度函数PDF可以近似为：
进而可得出P(r,d):
请参阅图5，一种基于冗余余数***码的信号处理***，包括：
编码模块1，用于对信源信号进行冗余余数***编码得到编码结果；
调制发送模块2，用于对所述编码结果进行调制，并发送到信道中进行传播；
接收解调模块3，用于从信道中接收信号，对从信道中接收到的信号进行解调得到解调结果；
低可靠性符号筛选模块4，获取所述解调结果里每个符号对应的解调向量中最大值与次最大值之间的比值，将该比值与预设的可靠性阈值进行比较筛选出低可靠性符号；
译码模块5，用于根据所述低可靠性符号的个数，采用删除算法，对所述解调结果进行译码得到译码结果。
本实施例还提供一种储存介质，其上储存有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现前述的基于冗余余数***码的信号处理方法的步骤。
本实施例还提供一种通信设备，包括储存介质、处理器以及储存在所述储存介质中并可被所述处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现前述的基于冗余余数***码的信号处理方法的步骤。
实施例2
实施例2为本申请在另一种场景的应用，相对于实施例1区别具体在于，实施例2的信道环境为分子扩散信道，信号的传输方式为通过信息分子从发送机扩散到接收器的方式；下面采用仿真模拟的方式对实施例2的具体实现进行说明：
请参阅图6，发射机和接收器距离为d的分子通信3D环境模拟图，其中发射机和接收器都可当成一个球形，它们的半径分别用rTN和rRN表示。五边形是代表发送的分子信息，分子信息在发射机节点发送，以布朗运动的方式通过扩散进行传输，在释放信息分子后，扩散通道的特性在分子的传播中起着重要作用。这些信息分子中一些分子会扩散到达接收器，与其表面上的受体形成化学键。当它们到达接收器时，它们被从通道中移除，并且这些接收到的分子的属性，例如浓度或类型，构成接收到的信号。最后到达接收机给接收器收集，通过统计分子的个数进行判断，得到传输的数字信号。因此，时间被容易地划分成等持续时间时隙，在这些时隙中发送单个符号。这些时隙称为符号间隔，由ts表示。要传输的信息被信息分子的一些物理性质调制，它可以是到达接收器的信息分子的数量、类型或任何其他性质。
在本实施例中，用MATLAB软件进行仿真，分子扩散信道是一个端到端的分子模拟器，它可以发送连续的符号，但是它不可以忽略抛弃符号间干扰，因为它是在连续符号间隙发送分子，必须考虑当前符号受先前符号的影响，不过它跟其他的仿真***相比，它还是有一定优点，它在接收器中，更加接近现实。可以模拟了一个由流动的环境，里面有发射机和接收器，分子通过扩散运动从发射机传送到接收器，这些分子可以是多种类型的化合物，例如 DNA、蛋白质等等。
首先来说一下分子的排放过程，粒子发送过程是根据输入的符号STx(t)、调制的类型和信号波形来调制发射机处的浓度NTx(t)。在一个符号间隔持续时间内，释放的分子数量可以一开始就大量增加，或者选择在持续时间内不停发送分子，这取决于发射机节点的能力、调制方案或者输入信号。由于缺少相应的受体结构，发射器节点边界充当自身发射的信息分子的反射边界。如果考虑符号解调方便的话，一次性释放所有的信息分子比在持续时间内不停发送分子更加适合。然而在符号持续时间内，发射机应该也会工作，发射器节点处的峰均分子比(PAMR)定义为：
根据PAMR可知，如果发送器节点用于存储合成信息分子的空间较少，则有必要在存储区域满之前发送合成信息分子。因为仅在符号持续时间开始时发射分子就需要有更大的分子存储区域和更多的可用于存储的分子。如果发射机节点将发射扩展到符号持续时间，则它可能具有更少的存储区域。根据发射机的能力，在符号持续时间开始时可能发送一个峰值，也可能不发送。例如，考虑发送符号的两种方法:一种是在符号持续时间开始时发射所有分子，另一种是在符号持续时间开始时发射一半分子，在符号持续时间中间发射一半分子。对于这些情况，符号持续时间开始时发射的PAMR值是另一种方法的两倍。
介绍完分子的排放过程，介绍分子的传播过程。在前面也说过是模拟了一个由流动的环境，流体中的信息分子随机扩散运动是由布朗运动模拟的。扩散运动是由热能引起的液体分子施加到信息分子上的合力控制。在数学中，布朗运动是由维纳过程描述的，它是一个连续时间的随机过程。维纳过程Wt有四个特点：
1、W0＝0。
2、Wt几乎肯定是连续的
3、Wt有独自的增量。
4、Wt-Ws～N(0,t-s)。其中N(μ,σ2)表示具有平均值μ和方差σ2的高斯分布。
为了模拟n维空间中的布朗运动，时间被分成小的间隔，并且在每个连续的时间步长，随机运动被应用于每个维。信息分子根据这些动力学在环境中传播。将发射器、接收器和信使分子建模为球体，为了简单起见，忽略了信使分子之间相互作用。
最后介绍最重要的过程就是分子的接收过程，分子的接收在模拟分子通信***的时候是必须谨慎考虑的，分子排放到扩散信道中，它们都是在做无规律的布朗运动，由于分子到达接收器的时间、分子间的相互作用力等等因素，因此分子会在不同的时间到达接收器，但只考虑一定的时间的接收的分子个数，因为那些在规定的时间没有到达接收器就会在下一个时间段到达接收器，这就会给后面的解调带来符号间干扰，在这个分子通信***的仿真中，只考虑了相邻的四个符号的相互干扰。在自然界中，每当信使分子击中受体的身体时，该分子就会被接收并从环境中移除。如果受体不从环境中移除分子，它们有其他机制来保证每个分子只对信号贡献一次(如乙酰胆碱酯酶在神经肌肉接头中的作用)，所以在那一点之后，撞击分子不能进一步移动，只构成一次信号，这一个过程被称为第一次撞击过程。而最关心的是这些扩散的信息分子在特定的时间首先到达特定地点的概率。在一维环境中，有第一次击中概率函数的封闭形式解。在一维和二维环境中，从长远来看，扩散粒子以概率1(循环过程) 撞击接收器。然而，当考虑三维环境时，扩散粒子错过接收器的概率也是正的。三维环境中，点源的第一次命中概率是：
对于三维环境来说，时间t之前撞击分子的数量由下面式可知：
其中，rRN接收器的节点半径，d为接收器与发射器之间的距离，t为发射时间，D为扩散系数。
在仿真环境下，可生成随机信号作为信源信号；具体的，随机产生一组0,1的符号序列，适用于产生任意数量的符号类型，在这个设计中，选择产生一个10*10000的矩阵，里面的数据都是在0或者1随机地产生的，这样也符合模拟通信***时候传输的信息的随机性，同时传输的信息量也不算少，减少传输数据太少而造成不必要的误差，因此可以更好地检测本实施例的基于冗余余数***码的信号处理方法的性能。
生成随机信号作为信源信号后，同样按以下步骤进行：
S1，对信源信号进行冗余余数***编码得到编码结果；
S2，对所述编码结果进行调制，并发送到信道中进行传播；
S3，从信道中接收信号，对从信道中接收到的信号进行解调得到解调结果；
S4，获取所述解调结果里每个符号对应的解调向量中最大值与次最大值之间的比值，将该比值与预设的可靠性阈值进行比较筛选出低可靠性符号；
S5，根据所述低可靠性符号的个数，采用删除算法，对所述解调结果进行译码得到译码结果。
其中，步骤S2、S3的的调制与解调过程，可选用MMSK调制，即(M-ary MolecularShift Keying Modulation)多进制分子移位键控调制，MMSK调制需要耗能小，输出的是不同类型的分子信号，经过信道扩散到接收器；同时抗干扰性很强，提高灵敏度和信噪比，消除噪音。具体为通过用多种(M)分子来传输M进制的符号序列，要用M种类型的分子，所以它的发射机必须至少有M个分子储存器来存储不同的分子，同时它的接收器也必须拥有强大的检测功能。接收器不仅需要能够接收检测分子的数量，并且需要能够区分分子的种类。
当一个符号需要传输时，数字符号首先被MMSK调制成分子信号。然后发射机将分子信号释放到通道中。相应地，当分子信号到达接收器时，接收器检测内部分子种类和数量，并将每个分子种类的数量保存在称为解调向量q的向量中。最后，MMSK解调器通过访问解调向量找到数量最大的分子种类。
本实施例中步骤的其余改进同实施例1，此处不在赘述。
具体的，对于RRNS的[20,4]码、[20,6]码，其中[20,4]码的冗余数个数是16，同理[20,6] 码为14，模数设置为[5，7，11，13，17，19，23，29，31，37，41，43，47，53，59，61， 67，71，73，79]，针对设定的10*10000的信源信号矩阵，两者经本实施例的基于冗余余数***码的信号处理方法后的在不同信噪比(SNR)的误比特率(BER)如图7所示；可见，采用了本实施例的基于冗余余数***码的信号处理方法后[20,4]码、[20,6]码的误比特率均低于现有技术，证明了本申请在分子通信中提高通信可靠性的效果。
一种基于冗余余数***码的信号处理***，在本实施例中，其可视为一种采用MMSK调制的分子通信***，包括：
编码模块1，用于对信源信号进行冗余余数***编码得到编码结果；
调制发送模块2，用于对所述编码结果进行调制，并发送到信道中进行传播；
接收解调模块3，用于从信道中接收信号，对从信道中接收到的信号进行解调得到解调结果；
低可靠性符号筛选模块4，获取所述解调结果里每个符号对应的解调向量中最大值与次最大值之间的比值，将该比值与预设的可靠性阈值进行比较筛选出低可靠性符号；
译码模块5，用于根据所述低可靠性符号的个数，采用删除算法，对所述解调结果进行译码得到译码结果。
本实施例还提供一种储存介质，其上储存有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现前述的基于冗余余数***码的信号处理方法的步骤。
本实施例还提供一种通信设备，包括储存介质、处理器以及储存在所述储存介质中并可被所述处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现前述的基于冗余余数***码的信号处理方法的步骤。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种基于冗余余数***码的信号处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
对信源信号进行冗余余数***编码得到编码结果；
对所述编码结果进行调制，并发送到信道中进行传播；
从信道中接收信号，对从信道中接收到的信号进行解调得到解调结果；
获取所述解调结果里每个符号对应的解调向量中最大值与次最大值之间的比值，将该比值与预设的可靠性阈值进行比较筛选出低可靠性符号；
根据所述低可靠性符号的个数，采用删除算法，对所述解调结果进行译码得到译码结果。
2.根据权利要求1所述的基于冗余余数***码的信号处理方法，其特征在于，获取所述解调结果里每个符号对应的解调向量中最大值与次最大值之间的比值，将该比值与预设的可靠性阈值进行比较筛选出低可靠性符号，按以下方式得到每个符号对应的解调向量中最大值与次最大值之间的比值λi(i＝1,2,...,n)：
其中，max1表示解调向量中的最大值，max2表示解调向量中的次最大值，q表示解调向量个数；
对于上述方式产生的λi(i＝1,2,...,n)以及所述可靠性阈值λT，则λi>λT时对应的符号即为低可靠性符号。
3.根据权利要求1所述的基于冗余余数***码的信号处理方法，其特征在于，根据所述低可靠性符号的个数，采用删除算法，对所述解调结果进行译码得到译码结果，包括以下步骤：
以所述解调结果中删除了所述低可靠性符号的剩余部分及所述剩余部分对应的模作为独立的[n-E,k]码y＝(y1,y2,…,yn-E)进行译码，其中，E为根据所述低可靠性符号的个数T决定的符号删除个数；按以下方式获取所述[n-E,k]码在译码过程中产生的Yn-E值：
其中，
当T＝0时，则E＝T，直接对所述解调结果进行译码得到译码结果。
4.根据权利要求3所述的基于冗余余数***码的信号处理方法，其特征在于，根据所述低可靠性符号的个数，采用删除算法，对所述解调结果进行译码得到译码结果，还包括以下步骤：
当n-k>T>0时，则E＝T；若对所述[n-E,k]码进行译码没超出译码的纠错能力，且当所述Yn-E值未超出对应的合法范围时，运用所述Yn-E值对所述解调结果中的冗余基和非冗余基进行求模得到译码结果。
5.根据权利要求3所述的基于冗余余数***码的信号处理方法，其特征在于，根据所述低可靠性符号的个数，采用删除算法，对所述解调结果进行译码得到译码结果，还包括以下步骤：
当n-k>T>0时，则E＝T；若对所述[n-E,k]码进行译码没超出译码的纠错能力，且当所述Yn-E值超出对应的合法范围时，则直接对所述解调结果进行译码得到译码结果；
当n-k>T>0时，则E＝T；若对所述[n-E,k]码进行译码超出译码的纠错能力，则直接对所述解调结果进行译码得到译码结果。
6.根据权利要求3所述的基于冗余余数***码的信号处理方法，其特征在于，根据所述低可靠性符号的个数，采用删除算法，对所述解调结果进行译码得到译码结果，还包括以下步骤：
当T≥n-k时，则E＝n-k，所述剩余部分由在所述解调结果中删除前n-k个所述低可靠性符号得到；若所述剩余部分都小于各自对应的模，且当所述Yn-E值未超出对应的合法范围时，运用所述Yn-E值对所述解调结果中的冗余基和非冗余基进行求模得到译码结果。
7.根据权利要求3所述的基于冗余余数***码的信号处理方法，其特征在于，根据所述低可靠性符号的个数，采用删除算法，对所述解调结果进行译码得到译码结果，还包括以下步骤：
当T≥n-k时，则E＝n-k，所述剩余部分由在所述解调结果中删除前n-k个所述低可靠性符号得到；若所述剩余部分都小于各自对应的模，且当所述Yn-E值超出对应的合法范围时，则直接对所述解调结果进行译码得到译码结果；
当T≥n-k时，则E＝n-k，所述剩余部分由在所述解调结果中删除前n-k个所述低可靠性符号得到；若所述剩余部分不都小于各自对应的模，则直接对所述解调结果进行译码得到译码结果。
8.一种基于冗余余数***码的信号处理***，其特征在于，包括：
编码模块，用于对信源信号进行冗余余数***编码得到编码结果；
调制发送模块，用于对所述编码结果进行调制，并发送到信道中进行传播；
接收解调模块，用于从信道中接收信号，对从信道中接收到的信号进行解调得到解调结果；
低可靠性符号筛选模块，获取所述解调结果里每个符号对应的解调向量中最大值与次最大值之间的比值，将该比值与预设的可靠性阈值进行比较筛选出低可靠性符号；
译码模块，用于根据所述低可靠性符号的个数，采用删除算法，对所述解调结果进行译码得到译码结果。
9.一种储存介质，其上储存有计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述的基于冗余余数***码的信号处理方法的步骤。
10.一种通信设备，其特征在于：包括储存介质、处理器以及储存在所述储存介质中并可被所述处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述的基于冗余余数***码的信号处理方法的步骤。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010033761.2A CN111211873B (zh) | 2020-01-13 | 2020-01-13 | 一种基于冗余余数***码的信号处理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010033761.2A CN111211873B (zh) | 2020-01-13 | 2020-01-13 | 一种基于冗余余数***码的信号处理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111211873A true CN111211873A (zh) | 2020-05-29 |
| CN111211873B CN111211873B (zh) | 2022-10-04 |
Family
ID=70788161
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010033761.2A Expired - Fee Related CN111211873B (zh) | 2020-01-13 | 2020-01-13 | 一种基于冗余余数***码的信号处理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111211873B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112350799A (zh) * | 2020-09-23 | 2021-02-09 | 华南师范大学 | 一种信道编码的纠错方法、***、装置及介质 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1674567A (zh) * | 2004-03-23 | 2005-09-28 | 三洋电机株式会社 | 信号检测方法和装置及利用其的发送装置和接收装置 |
| CN101127754A (zh) * | 2006-08-18 | 2008-02-20 | 恩益禧电子股份有限公司 | 符号时序检测方法和装置以及前导码检测方法和装置 |
| CN102238710A (zh) * | 2010-04-29 | 2011-11-09 | 中兴通讯股份有限公司 | 一种上行闭环功率控制方法、基站和无线网络控制器 |
| US20150312803A1 (en) * | 2014-04-28 | 2015-10-29 | Verizon Patent And Licensing Inc. | Centralized channel coding and shaping for a multi-node ran |
| CN108494527A (zh) * | 2018-03-20 | 2018-09-04 | 清华大学 | 一种基于LoRa的数据发送和接收方法 |
| CN110224788A (zh) * | 2019-05-27 | 2019-09-10 | 中国联合网络通信集团有限公司 | 一种数据传输的方法及装置 |
| CN110474713A (zh) * | 2019-07-01 | 2019-11-19 | 华南师范大学 | 一种改进rrns码编译码过程的通信*** |
-
2020
- 2020-01-13 CN CN202010033761.2A patent/CN111211873B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1674567A (zh) * | 2004-03-23 | 2005-09-28 | 三洋电机株式会社 | 信号检测方法和装置及利用其的发送装置和接收装置 |
| CN101127754A (zh) * | 2006-08-18 | 2008-02-20 | 恩益禧电子股份有限公司 | 符号时序检测方法和装置以及前导码检测方法和装置 |
| CN102238710A (zh) * | 2010-04-29 | 2011-11-09 | 中兴通讯股份有限公司 | 一种上行闭环功率控制方法、基站和无线网络控制器 |
| US20150312803A1 (en) * | 2014-04-28 | 2015-10-29 | Verizon Patent And Licensing Inc. | Centralized channel coding and shaping for a multi-node ran |
| CN108494527A (zh) * | 2018-03-20 | 2018-09-04 | 清华大学 | 一种基于LoRa的数据发送和接收方法 |
| CN110224788A (zh) * | 2019-05-27 | 2019-09-10 | 中国联合网络通信集团有限公司 | 一种数据传输的方法及装置 |
| CN110474713A (zh) * | 2019-07-01 | 2019-11-19 | 华南师范大学 | 一种改进rrns码编译码过程的通信*** |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| FEILONG WU.: ""A Robust Detection Algorithm for Real Signals Based on RRNS"", 《2017 IEEE 17TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON COMMUNICATION TECHNOLOGY》 * |
| 尹鹏胜: ""基于RRNS纠错算法研究"", 《中国优秀硕士论文全文数据库》 * |
| 穆丽伟等.: ""基于有限域的LDPC卷积码构造算法"", 《华南师范大学学报（自然科学版）》 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112350799A (zh) * | 2020-09-23 | 2021-02-09 | 华南师范大学 | 一种信道编码的纠错方法、***、装置及介质 |
| CN112350799B (zh) * | 2020-09-23 | 2023-06-13 | 华南师范大学 | 一种信道编码的纠错方法、***、装置及介质 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN111211873B (zh) | 2022-10-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108282264B (zh) | 基于比特翻转串行消除列表算法的极化码译码方法 | |
| CN101981850B (zh) | 用于以交织形式存储对数似然比以减少硬件存储器的方法和装置 | |
| JP4253332B2 (ja) | 復号装置、方法およびプログラム | |
| CN101040480B (zh) | 脉冲噪声下的dmt符号重复 | |
| CN111480324B (zh) | 用于检测相互干扰的信息流的装置和方法 | |
| CN111211873B (zh) | 一种基于冗余余数***码的信号处理方法 | |
| CN108494527A (zh) | 一种基于LoRa的数据发送和接收方法 | |
| RU2674316C1 (ru) | Способ реализации гибридного автоматического запроса на передачу при использовании многоуровневого кодирования данных | |
| JP2017005692A (ja) | パケットを復元するための方法及びシステム | |
| CN106209312B (zh) | 一种利用软判决的循环码参数盲识别方法 | |
| US20130326308A1 (en) | Partial packet recovery in wireless networks | |
| Zare et al. | Receiver design and performance analysis for pulse position modulation technique in diffusion-based molecular communication | |
| Zamiri-Jafarian et al. | Molecular code division multiple access in nano communication systems | |
| CN109525367B (zh) | 基于LoRa编码和解码机制的检错和自适应纠错方法 | |
| CN110474713B (zh) | 一种改进rrns码编译码过程的通信*** | |
| KR20090063922A (ko) | 통신 시스템에서 신호 수신 장치 및 방법 | |
| US8539301B2 (en) | Message-wise unequal error protection | |
| US11489623B2 (en) | Error correction in network packets | |
| Lin et al. | Efficient packet combining based on packet-level coding | |
| CN104158628B (zh) | 基于唯一可译码的中继转发方法 | |
| Daraiseh et al. | Packet combining in frequency-hop spread-spectrum communication systems | |
| Grosjean | Practical anytime codes | |
| Mu et al. | Redundant residue number system coded diffusive molecular communications | |
| Benelli | A Go-Back-N protocol for mobile communications | |
| Wang et al. | The capability of error correction for burst-noise channels using error estimating code |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Zhong Yonglin Inventor after: Mu Liwei Inventor before: Mu Liwei Inventor before: Zhong Yonglin |
|
| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20221004 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |