一种二维编码陷阱集错误图样搜索方法

摘要

本发明公开了一种二维编码陷阱集错误图样搜索方法，首先设接收码字C矩阵，并设有错码字对应位元素为0；然后矩阵C内搜索第1候选列，并得到P矩阵，然后再搜索第1候选行，并得到P1矩阵，再进行迭代搜索，得到Pk矩阵，再按照以上步骤生成矩阵PM‑1，最后按照上述步骤遍历全部列和行组合均不能满足条件，则表明本矩阵不存在陷阱集，结束搜索；本发明提供的一种二维编码陷阱集错误图样搜索方法，可以对此类陷阱集错误图样进行有效搜索和估算的方法。

说明书

技术领域

本发明属于信息与通信技术领域，具体涉及一种二维编码陷阱集错误图样搜索方法。

背景技术

在物联网技术快速发展及普遍应用的推动下，准确、快速的数据获取、传输与存储处理在智慧农业、智能制造、物流等生产生活中成为不可或缺的基础要求，而差错控制编码是数据可靠存储和传输的有效手段，通过数据差错控制编码可以纠正数据传输、存储中所产生的随机或突发错误。传统的一维编码其纠错能力与码空间的最小汉明距离有关，在一定的编码效率约束下其纠错能力受到限制。二维编码将行向的连续突发错误分散到列向的随机错误，同样，将列向的连续突发错误分散到行向的随机错误，行、列方向分别编码，读出数据时采用行列交错迭代译码，可以显著提高纠错性能。但当错误出现在行向纠错能力上限和列向纠错能力上限交叉形成的矩阵时(称为陷阱错误图样)，或包含这种错误图样的所有集合时迭代无法收敛，导致译码失败。在所设计好的编码矩阵结构里，成功估算这种图样出现的概率，能够评估该类编码结构的差错控制性能。目前尚没有对陷阱集错误图样进行有效搜索和估算的方法。因此，解决这一类的问题显得尤为重要。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种二维编码陷阱集错误图样搜索方法，可以对这类陷阱集错误图样进行有效搜索和估算的方法。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种二维编码陷阱集错误图样搜索方法，包括有如下步骤：先设接收码字C矩阵如式(1)，并设有错码字对应位元素为0；

步骤一：第1候选列搜索

在矩阵C内搜索第1候选列，从第矩阵C的第1列开始搜索，当第j列错误数为m

则P矩阵如式(2)所示

步骤二：第1候选行搜索

在矩阵P里搜索满足一行内错误位数大于等于N的行作为第一候选行，如果不存在，则返回第1步重新搜索第1候选列，搜索窗口逐位右移，直至找到满足条件的第一候选列；重复第1候选行的搜索，如果找到，假设第i行，错误数为n

其中，

步骤三：迭代搜索

在矩阵P

如第k候选行的处理，需要在已找到满足条件的前k-1行全0矩阵P

步骤四，按照上述步骤生成矩阵P

使得矩阵P

进一步改进在于：在步骤四中，遍历所有第行仍不满足陷阱图样，则返回第2步，将第1候选行逐行向下移动，迭代搜索，直至找到陷阱图样。

进一步改进在于：在步骤四中，遍历全部第1、2、……、N-1候选行所有组合均不满足，则返回第1步，向右逐列移动搜索窗口，按照上述步骤遍历全部列和行组合均不能满足条件，则表明本矩阵不存在陷阱集，结束搜索。

与现有技术相比，本发明具有以下优点。

本发明的一种二维编码陷阱集错误图样搜索方法，可以对此类陷阱集错误图样进行有效搜索和估算的方法。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所述陷阱集的一个实例图；

图2为利用本发明所提供的方法针对256*128矩阵搜索陷阱集概率实验结果；

图3为利用本发明所提供的方法针对128*128矩阵搜索陷阱集概率实验结果；

图4为利用本发明所提供的方法针对200*150矩阵搜索陷阱集概率实验结果；

图5为利用本发明所提供的方法针对150*200矩阵搜索陷阱集概率实验结果。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参见图1至图5，本发明实施方式公开了一种二维编码陷阱集错误图样搜索方法，包括有如下步骤：先设接收码字C矩阵如式(1)，并设有错码字对应位元素为0；

步骤一：第1候选列搜索

在矩阵C内搜索第1候选列，从第矩阵C的第1列开始搜索，当第j列错误数为m

则P矩阵如式(2)所示

步骤二：第1候选行搜索

在矩阵P里搜索满足一行内错误位数大于等于N的行作为第一候选行，如果不存在，则返回第1步重新搜索第1候选列，搜索窗口逐位右移，直至找到满足条件的第一候选列；重复第1候选行的搜索，如果找到，假设第i行，错误数为n

其中，

步骤三：迭代搜索

在矩阵P

如第k候选行的处理，需要在已找到满足条件的前k-1行全0矩阵P

步骤四，按照上述步骤生成矩阵P

按照以上步骤生成矩阵P

对于行向纠错能力为行向和列向纠错能力分别为N和M的二维编码，任意行或列，若该行或列错误位数小于等于N(列向M)时，可以一次译码实现纠错。当不满足上述条件时，采用行列串行迭代译码，大部分情况下依然可以正确译码。若某行错误位数大于N，但通过列向译码后极有可能使得该行错误位数降低，当低至N位以内(含N位)时可以通过行向顺利纠正实现正确译码。同样，若某列错误位数大于等于M，但通过行向译码后极有可能使得该列错误位数降低，当低至M位以内时可以通过列向纠正实现正确译码。例如附图中“.”代表该位置无措，“o”代表该位置出现错误，其中12个略大的“o”组成了4行3列的错误图样，该二维编码出现了陷阱集。当出现如附图所示的错误图样时，无论迭代多少次均无法正确译码，这时迭代不能收敛。称这种错误图样为陷阱集错误图样。在所设计好的特定编码矩阵结构里，成功估算这种图样出现的概率，能够评估该编码结构的差错控制性能。本发明提供一种在完全无序的错误图样里搜索陷阱图样的有效方法，首先从编码矩阵的第一列开始依次搜索各列，当搜索到满足一列内错误位数大于等于M的列，将此列作为陷阱集第1候选列，并将其所有错误位作为行首，抽取这些行自第1候选列之后的所有元素组成新的矩阵P；然后在P内搜索满足一行内错误元素大于等于N的行，奖该行作为第1候选行，并将该行所有等于0的元素作为列首，将第1候选行后面的元素全部抽取组成新的矩阵P

利用本发明提供的方法，分别在4种不同规格的编码矩阵中搜索错误图样为4*3的陷阱矩阵出现的概率。四种规格矩阵分别为256行、128列，128行、128列，150行、200列，200行150列。编码纠错能力均设为行向纠错能力为3位，列向纠错能力为2位，即当码字中出现错误图样为4*3的陷阱矩阵，则无法纠错，译码失败。

实施参数1：矩阵行数256，列数128，行向纠错能力为3，列向纠错能力为2，实验次数100000次，RBER＝1/12，1/14，1/16，1/18，1/20。

结果分析：当RBER＝1/20时出现陷阱概率为0，当RBER＝1/18时出现陷阱概率为7e-4,即70个。当RBER＝1/12时，出现概率最大，为6.2％左右。

实施参数2：矩阵行数128，列数128，行向纠错能力为3，列向纠错能力为2，实验次数100000次，RBER＝1/12，1/14，1/16，1/18，1/20。

结果分析：RBER＝1/20时陷阱出现概率为0，RBER＝1/18时，概率为1e-4,出现了10个陷阱。当RBER＝1/12时，出现概率最大，为1.3％左右。

实施参数3：矩阵行数150，列数200，行向纠错能力为3，列向纠错能力为2，实验次数100000次，RBER＝1/12，1/14，1/16，1/18，1/20。

结果分析：RBER＝1/20时陷阱出现概率为0，RBER＝1/18时，概率为9e-4,出现了90个左右陷阱。当RBER＝1/12时，出现概率最大，为6.8％左右。

实施参数4：矩阵行数200，列数150，行向纠错能力为3，列向纠错能力为2，实验次数100000次，RBER＝1/12，1/14，1/16，1/18，1/20。

结果分析：RBER＝1/20时陷阱出现概率为0，RBER＝1/18时，概率为6e-4,出现了60个左右陷阱。当RBER＝1/12时，出现概率最大，为5.6％左右。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。