基于譯碼端網(wǎng)格圖的量子Viterbi譯碼算法
【專利摘要】本發(fā)明屬于量子糾錯(cuò)編譯碼領(lǐng)域，具體公開了一種針對(duì)量子卷積碼的Viterbi譯碼算法，該算法是基于譯碼端的網(wǎng)格圖之上的。實(shí)現(xiàn)該算法所需的關(guān)鍵技術(shù)可以概括為：在譯碼端每個(gè)譯碼時(shí)間單元內(nèi)，根據(jù)指錯(cuò)子構(gòu)造譯碼端的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖并畫出對(duì)應(yīng)的網(wǎng)格圖，將每個(gè)譯碼時(shí)間單元的網(wǎng)格圖加以連接得到整個(gè)譯碼端的網(wǎng)格圖，與傳統(tǒng)網(wǎng)格圖不同的是，譯碼端的網(wǎng)格圖在每個(gè)時(shí)間單元內(nèi)都是變化的，具體內(nèi)容根據(jù)指錯(cuò)子的值進(jìn)行改變。在網(wǎng)格圖的每一段，保留進(jìn)入節(jié)點(diǎn)的具有最小部分度量的邊并存儲(chǔ)該度量值，刪除其余邊，如此循環(huán)迭代直到最后一段，找到具有最小部分度量的節(jié)點(diǎn)及其到初始節(jié)點(diǎn)的所有幸存路徑，該路徑上的輸入算子即為最有可能發(fā)生的錯(cuò)誤算子。該算法是一種最優(yōu)的譯碼算法，具有線性復(fù)雜度。
【專利說明】基于譯碼端網(wǎng)格圖的量子Vi terb i譯碼算法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明一般應(yīng)用于量子糾錯(cuò)編譯碼理論中，具體應(yīng)用到量子卷積碼的譯碼中。
【背景技術(shù)】
[0002]在經(jīng)典信道編碼技術(shù)中，卷積碼由于比特之間具有相干性，每個(gè)信息組的信息元個(gè)數(shù)k和其對(duì)應(yīng)子碼的碼長η通常比分組碼要小，但在同樣的碼率和設(shè)備復(fù)雜性情況下，卷積碼的性能要優(yōu)于分組碼。Viterbi譯碼算法是1967年由Viterbi提出的一種最大似然譯碼算法。當(dāng)卷積碼的約束度不太大或者誤碼率要求不太高時(shí)，Viterbi譯碼算法的譯碼速度較快，譯碼器也較簡單，因而是一種很有效的譯碼方法，自從這種譯碼算法被提出以來，無論從理論上還是實(shí)際上都得到了極其迅速的發(fā)展，被廣泛應(yīng)用于深空通信、衛(wèi)星通信和移動(dòng)通信中。而經(jīng)典狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖和網(wǎng)格圖是分析Viterbi算法最得力的工具。
[0003]在量子編碼領(lǐng)域，目前對(duì)量子譯碼算法的研究還是少之又少。然而，尋找高速有效的量子譯碼算法是量子計(jì)算機(jī)和量子傳輸變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)必須要解決的問題。帶著這樣的期待，我們希望能夠找到針對(duì)量子卷積碼的一種快速有效的譯碼算法。下面介紹一些本發(fā)明所需的基本概念。
[0004]定義l:pauli 矩陣
[0005]
【權(quán)利要求】
1.一種構(gòu)造量子卷積碼譯碼端網(wǎng)格圖的方法，其特征是:碼參數(shù)為[[n，k，m]]的量子卷積碼，k位信息通過編碼操作被編碼成η位長的碼字，m指編碼存儲(chǔ)，若一共進(jìn)行N+t次編碼，其中前N次用于輸入信息，后t次用于編碼電路歸零，在接收端，譯碼時(shí)間單元與編碼時(shí)間單元相同，在每個(gè)譯碼時(shí)間單元內(nèi)，由根據(jù)指錯(cuò)子得到不同的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖畫出對(duì)應(yīng)的網(wǎng)格圖，并將每個(gè)譯碼時(shí)間單元的網(wǎng)格圖加以連接得到整個(gè)譯碼端的網(wǎng)格圖，譯碼端的網(wǎng)格圖在每個(gè)時(shí)間單元內(nèi)都是不同的，具體內(nèi)容根據(jù)指錯(cuò)子的值進(jìn)行改變。
2.如權(quán)利要求1所述的一種構(gòu)造量子卷積碼譯碼端網(wǎng)格圖的方法，其特征還在于:畫出譯碼端的網(wǎng)格圖，然后在譯碼端的網(wǎng)格圖上實(shí)現(xiàn)量子Viterbi譯碼算法。
3.基于權(quán)利要求1所述的譯碼端網(wǎng)格圖的量子Viterbi譯碼算法，其特征是:第一步，測(cè)量計(jì)算每個(gè)譯碼時(shí)間單元內(nèi)的指錯(cuò)子，若指錯(cuò)子為全O，則無錯(cuò)發(fā)生，譯碼結(jié)束，若指錯(cuò)子非全O，則有錯(cuò)發(fā)生，進(jìn)入第二步；第二步，在第j個(gè)譯碼時(shí)間單元內(nèi)，根據(jù)指錯(cuò)子的值畫出當(dāng)前時(shí)刻的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，具體可以分為無錯(cuò)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖和有錯(cuò)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖；第三步，根據(jù)每個(gè)譯碼時(shí)間單元內(nèi)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖畫出譯碼端的網(wǎng)格圖；第四步，在第j個(gè)譯碼時(shí)間單元內(nèi)，對(duì)進(jìn)入圖中第j段每個(gè)節(jié)點(diǎn)的所有邊，計(jì)算每條邊的分支度量及其進(jìn)入該節(jié)點(diǎn)的部分度量，將進(jìn)入該節(jié)點(diǎn)的所有邊對(duì)應(yīng)的部分度量加以比較，保留具有最小部分度量的邊，若有多條最小部分度量的邊，則任意挑選一條，刪除其余所有邊，該保留邊為進(jìn)入該節(jié)點(diǎn)的幸存路徑，同時(shí)存儲(chǔ)該幸存路徑所對(duì)應(yīng)的部分度量；第五步，若I ( j ( N+t，重復(fù)第四步，若j> N+t，從最后一段節(jié)點(diǎn)中挑選具有最小部分度量的節(jié)點(diǎn)及其到初始節(jié)點(diǎn)的所有幸存路徑，該路徑所對(duì)應(yīng)的輸入算子即為最有可能發(fā)生的錯(cuò)誤算子，將該算子作用于譯碼端信息位的狀態(tài)上，得到糾錯(cuò)后的信息位，譯碼結(jié)束。
4.如權(quán)利要求3所述的一種構(gòu)造量子Viterbi譯碼算法的方法，其特征還在于:是量子卷積碼的最優(yōu)譯碼算法。
【文檔編號(hào)】H03M13/41GK103873074SQ201310660779
【公開日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2013年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月28日
【發(fā)明者】李卓, 邢莉娟, 侯軍奎, 金香文 申請(qǐng)人:西安電子科技大學(xué)