專利名稱：一種基于編碼約束及概率計(jì)算的編解碼同步方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于編碼約束及概率計(jì)算的編解碼同步方法，屬于通信信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
同步一直是通信系統(tǒng)的瓶頸技術(shù)之一，它對(duì)于無線通信系統(tǒng)，尤其是對(duì)于基于OFDM調(diào)制的現(xiàn)代軍民用通信系統(tǒng)而言至關(guān)重要。其中，幀同步或塊同步技術(shù)對(duì)于無線通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)而言是必不可少的，同時(shí)也與系統(tǒng)性能息息相關(guān)。隨著通信技術(shù)的飛速發(fā)展，信號(hào)收發(fā)的深度隱蔽，比起降低系統(tǒng)復(fù)雜度、提高系統(tǒng)有效性等顯得日益重要。理想的最大似然同步算法設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)都較簡(jiǎn)單，但由于計(jì)算復(fù)雜度高而僅做參考使用而未被廣泛實(shí)際應(yīng)用。為了解決復(fù)雜度較高及無線信道引入的多徑效應(yīng)，有研究學(xué)者 研究離散隨機(jī)逼近自適應(yīng)同步及基于代價(jià)函數(shù)的二維搜索法。實(shí)際系統(tǒng)中常用的典型同步方法一般采用導(dǎo)頻序列實(shí)現(xiàn)同步。編碼輔助的同步算法利用譯碼信息迭代更新同步參數(shù)，由于此類同步算法基于大量符號(hào)估計(jì)參數(shù)，故算法精度很高，且日漸成為學(xué)術(shù)界的研究熱點(diǎn)。2012年5月發(fā)表于電子科技大學(xué)學(xué)報(bào)上的名為“編碼輔助載波同步算法”將導(dǎo)頻將新型導(dǎo)頻結(jié)構(gòu)用于簡(jiǎn)化的EM輔助精同步算法，擴(kuò)大了同步范圍的同時(shí)提高了同步精度。已有的同步技術(shù)雖已經(jīng)能明顯降低復(fù)雜度，但由于同步方法選用相關(guān)準(zhǔn)則或?qū)ьl序列設(shè)計(jì)等因素，導(dǎo)致同步技術(shù)對(duì)于多徑效應(yīng)改善效果并不是很理想。本發(fā)明的目的是不增加復(fù)雜度或少量增加算法復(fù)雜度前提下，基于概率計(jì)算的方法實(shí)現(xiàn)含糾錯(cuò)編碼的數(shù)字通信系統(tǒng)的符號(hào)同步或塊同步。在各種有線或無線通信系統(tǒng)中，糾錯(cuò)編碼被廣泛使用，以提高通信傳輸?shù)目煽啃?。事?shí)上，對(duì)于使用糾錯(cuò)編碼的系統(tǒng)，符號(hào)之間存在特定的編碼約束。利用此種編碼約束條件進(jìn)行系統(tǒng)同步，可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)深度隱蔽情況下的良好同步。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是改善現(xiàn)有通信系統(tǒng)同步算法復(fù)雜度高和性能偏低的缺陷，提出一種基于編碼約束及概率計(jì)算的編解碼同步方法，結(jié)合編碼校驗(yàn)方程及概率計(jì)算方法，降低系統(tǒng)同步實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度，提高無線通信系統(tǒng)的抗干擾和噪聲的性能?！N基于編碼約束及概率計(jì)算的編解碼同步方法，具體技術(shù)方案為步驟一、發(fā)送端對(duì)每一個(gè)待發(fā)送的碼元基于M*N校驗(yàn)方程組(校驗(yàn)方程組的系數(shù)矩陣行數(shù)為M，列數(shù)為N)和生成矩陣進(jìn)行糾錯(cuò)編碼，得到糾錯(cuò)編碼后的編碼碼組。對(duì)于二進(jìn)制編碼，針對(duì)校驗(yàn)方程組的每一個(gè)校驗(yàn)方程，碼元中相應(yīng)元素組進(jìn)行異或求和(模2求和)。編碼后的碼元中，與該校驗(yàn)方程關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)進(jìn)行模二加運(yùn)算的和為O。對(duì)于多進(jìn)制編碼，針對(duì)校驗(yàn)方程組的每一個(gè)校驗(yàn)方程，碼元與該校驗(yàn)方程關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)，按照校驗(yàn)方程規(guī)定的編碼系數(shù)，基于群或有限域進(jìn)行加權(quán)求和，其和為O。步驟二、對(duì)糾錯(cuò)編碼后的碼元進(jìn)行調(diào)制，經(jīng)信道傳送到接收機(jī)；接收機(jī)接收到一個(gè)由所有編碼碼組轉(zhuǎn)變成的實(shí)數(shù)或者復(fù)數(shù)序列。對(duì)于二進(jìn)制編碼，發(fā)送碼元集合X為{0，1}。當(dāng)信道為加性高斯白噪聲信道(AWGN)時(shí)，接收信號(hào)集合為實(shí)數(shù)集合。對(duì)于J進(jìn)制編碼調(diào)制(J>2)，發(fā)送碼元集合X為{0，1，…，J-1}。該信號(hào)經(jīng)星座映射變成復(fù)信號(hào)。當(dāng)信道為加性高斯白噪聲信道(AWGN)時(shí)，接收信號(hào)集合為復(fù)數(shù)集合。步驟三、接收端對(duì)接收到的實(shí)數(shù)或復(fù)數(shù)元素集合中的每一個(gè)數(shù)據(jù)，求似然概率P {Y IX}，其中，X為發(fā)送碼元集合X中的一個(gè)碼元，Y為接收信號(hào)集合的一個(gè)數(shù)據(jù)。對(duì)于二進(jìn)制編碼調(diào)制，當(dāng)發(fā)送碼元為X=O時(shí)，似然概率為
權(quán)利要求
1.一種基于編碼約束及概率計(jì)算的編解碼同步方法，其特征在于具體實(shí)現(xiàn)步驟為 步驟一、發(fā)送端對(duì)每一個(gè)待發(fā)送的碼元基于M*N校驗(yàn)方程組和生成矩陣進(jìn)行糾錯(cuò)編碼，得到糾錯(cuò)編碼后的編碼碼組；其中，M為校驗(yàn)方程組的系數(shù)矩陣行數(shù)，N為列數(shù)； 步驟二、對(duì)糾錯(cuò)編碼后的碼元進(jìn)行調(diào)制，經(jīng)信道傳送到接收機(jī)；接收機(jī)接收到一個(gè)由所有編碼碼組轉(zhuǎn)變成的實(shí)數(shù)或者復(fù)數(shù)序列； 步驟三、接收端對(duì)接收到的實(shí)數(shù)或復(fù)數(shù)元素集合中的每一個(gè)數(shù)據(jù)，求似然概率P {Y IX}，其中，X為發(fā)送碼元集合X中的一個(gè)碼元，Y為接收信號(hào)集合的一個(gè)數(shù)據(jù)； 步驟四、從接收到的實(shí)數(shù)或復(fù)數(shù)序列中的第一個(gè)數(shù)據(jù)開始，連續(xù)選取L*N+N個(gè)接收數(shù)據(jù)；然后以偏移量I對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)為起始數(shù)據(jù)，取L組，每組N個(gè)數(shù)據(jù)；再分別針對(duì)各個(gè)校驗(yàn)方程，根據(jù)步驟三得到的似然概率計(jì)算各數(shù)據(jù)組的后驗(yàn)概率值，得到滿足第i個(gè)校驗(yàn)方程Zi的后驗(yàn)概率Pr^(T) = OOCf)和不滿足Zi的后驗(yàn)概率Pr^,(/)#0/_xr=f )，i=l, 2，· · ·，M ; 其中，L為選取的參與同步計(jì)算的接收數(shù)據(jù)分組數(shù)，每組接收數(shù)據(jù)中包含N個(gè)數(shù)據(jù)；接收到的L*N+N個(gè)接收數(shù)據(jù)為yi，y2，…，yu+N ;偏移量I為從第一個(gè)數(shù)據(jù)向后移的數(shù)據(jù)數(shù)量，1=0，1，-,N-I表示在偏移量I的情況下，第(t+Ι)個(gè)接收數(shù)據(jù)分組中的N個(gè)連續(xù)接收數(shù)據(jù)，t=0, I, ... ,L-I ; 步驟五、在偏移量為I的情況下，計(jì)算接收端接收到的L個(gè)分組數(shù)據(jù)的代價(jià)函數(shù)C(I) C{/) = —Y Y in ,——1+//-v I ；(4) Pr(;,(/) * O/ ) 對(duì)應(yīng)每個(gè)偏移量I，得到一個(gè)C(I)值，共得到N個(gè)C(I)值； 步驟六、依據(jù)代價(jià)函數(shù)的大小進(jìn)行峰值判決，取C(I)最大值對(duì)應(yīng)的偏移量Imax為碼字對(duì)齊位置，即為同步輸出結(jié)果。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于編碼約束及概率計(jì)算的編解碼同步方法，其特征在于采用Hadamard正變換和Hadamard反變換方法計(jì)算后驗(yàn)概率,具體方法如下 步驟4. 1，根據(jù)步驟三得到的所選取L*N+N個(gè)接收數(shù)據(jù)的似然概率，進(jìn)行Hadamard變 ~—I 丁 《(())「.'.v I換，記變換結(jié)果為 ； ；其中，表示從第一個(gè)接收數(shù)據(jù)起始的L*N+N個(gè)數(shù)據(jù)，根據(jù)在發(fā)送碼元為X=a時(shí)的似然概率求得的L*N+N個(gè)Hadamard變換結(jié)果； 步驟4. 2，定義偏移量1=0，I,…，N-I ；以第I個(gè)接收數(shù)據(jù)為起始，將步驟4. I中對(duì)應(yīng)_《C T的Hadamard變換結(jié)果分為L(zhǎng)組，每組N個(gè)變換結(jié)果；第t組變換結(jié)果為 ；；表示從第t*N+I+l個(gè)接收數(shù)據(jù)起始的N個(gè)數(shù)據(jù)，根據(jù)在發(fā)送碼元為X=a時(shí)的似然概率求得的N個(gè)變換結(jié)果； 步驟4. 3,針對(duì)每一個(gè)校驗(yàn)方程,在步驟4. 2輸出的每一組Hadamard變換結(jié)果中,取出與該方程關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)的似然概率Hadamard變換結(jié)果做Hadamard積；步驟4. 4,對(duì)步驟4. 3得到的Hadamard積做Hadamard反變換,取出反變換結(jié)果矢量的首個(gè)元素，得到滿足第i個(gè)校驗(yàn)方程Zi的后驗(yàn)概率Pr^(T) = OLCf)對(duì)反變換結(jié)果矢量除首個(gè)元素之外的其他元素求和，得到不滿足Zi的后驗(yàn)概率 1'(4(/)#0/^^+/^)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于編碼約束及概率計(jì)算的編解碼同步方法，其特征在于對(duì)于二進(jìn)制編碼調(diào)制，當(dāng)發(fā)送碼元為X=O時(shí)，似然概率為
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于編碼約束及概率計(jì)算的編解碼同步方法，其特征在于在信噪比差的情況下，對(duì)接收序列依據(jù)糾錯(cuò)編解碼規(guī)則進(jìn)行譯碼迭代，再計(jì)算代價(jià)函數(shù)，進(jìn)行峰值判決后得出同步位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于編碼約束及概率計(jì)算的編解碼同步方法，其特征在于基于部分校驗(yàn)方程計(jì)算似然概率實(shí)現(xiàn)具強(qiáng)隨機(jī)性的糾錯(cuò)編碼的同步。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于編碼約束及概率計(jì)算的編解碼同步方法，屬于通信信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域。對(duì)糾錯(cuò)編碼后的碼元進(jìn)行調(diào)制，經(jīng)信道傳送到接收機(jī)；接收端對(duì)接收到的每一個(gè)數(shù)據(jù)求似然概率，從接收到的第一個(gè)數(shù)據(jù)開始，連續(xù)選取L*N+N個(gè)接收數(shù)據(jù)，按規(guī)則進(jìn)行分組；計(jì)算各數(shù)據(jù)組的后驗(yàn)概率值，得到滿足每個(gè)校驗(yàn)方程的后驗(yàn)概率和不滿足的后驗(yàn)概率；在偏移量為I的情況下，計(jì)算分組數(shù)據(jù)的代價(jià)函數(shù)C(I)，并進(jìn)行峰值判決后得到同步位置。本方法根據(jù)發(fā)送序列的編碼約束計(jì)算同步位置，不需要發(fā)送導(dǎo)頻信號(hào)，節(jié)約了帶寬資源，利于信號(hào)的隱蔽，提高了信號(hào)的反截獲能；具有極低信噪比下的工作能力，可工作于香農(nóng)極限信噪比附近。
文檔編號(hào)H04L7/00GK102882654SQ20121041400
公開日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月25日
發(fā)明者李祥明, 盧繼華, 卜祥元, 安建平, 李林濤 申請(qǐng)人:北京理工大學(xué)