专利名称：：里得－所罗门码结合网格编码调制技术的抗干扰方法
技术领域：
：本发明涉及数字通信的领域，更具体地说，涉及一种里得一所罗门码结合网格编码调制技术的抗干扰方法。技术背景跳频是扩频通信系统中的一种类型，其具有良好的抗干扰性能，在军事通信领域得到了广泛应用。跳频的工作原理是用伪码序列构成跳频图案来控制每个瞬间的载频，使其在一组固定数目的预定义好的频点中快速跳变，从而躲避干扰，达到信号可靠传输的目的。在跳频通信过程中，除了会受到高斯白噪声(AWGN)影响外，更多的会受到人为干扰信号的影响，尤其是在战场通信的特殊环境中更是如此。信道纠错编码能有效的纠正跳频传输系统中由干扰所引入的错误，但已有的抗干扰方法多适用于对抗白高斯噪声，对于突发的人为干扰，其纠错能力受到一定限制，往往达不到较好的成功接收概率。本发明针对跳频系统的抗随机比特错和抗突发跳错误问题，提出了一种RS码结合TCM技术的抗干扰方法，较好的解决了上述问题，并且具有简单，适用广泛的优点。
发明内容本发明的目的是克服现有技术的不足，提供了一种里得一所罗门码结合网格编码调制技术的抗干扰方法。里得一所罗门码结合网格编码调制技术的抗干扰方法包括以下步骤1)从数据源获得源数据；2)将源数据，经过发送端的里得一所罗门码的乘积编码器和网格编码调制技术的编码器编码；3)将编完码的数据调制成相移键控信号；4)在通信通道上发送相移键控信号的同向分量、正交分量两路调制信号；5)接收所发送的信号以及将接收到的同向分量、正交分量两路信号进行维特比译码、网格编码调制技术的重编码及比较判决；6)将维特比译码数据和判决信息送给里得一所罗门码的译码器译码，从而恢复出发送的源数据。所述的将源数据，经过发送端的里得一所罗门码的乘积编码器和网格编码调制技术的编码器编码步骤1)采用两个里得一所罗门码分别对数据块进行纵向和横向的里得一所罗门码编码，形成两维乘积码，假设信道的突发跳错误干扰概率是i3，跳频传输系统以"跳为一帧，里得一所罗门码的纠错能力为x，那么当一帧中被突发跳错误干扰的跳数小于等于x时，接收端就能正确译码，根据^来设计里得一所罗门码，正确接收的概率y表示为2)将里得一所罗门码编码的送出数据进行网格编码调制技术编码。所述的接收所发送的信号以及将接收到的同向分量、正交分量两路信号进行维特比译码、网格编码调制技术的重编码及比较判决步骤1)将接收到的同向分量、正交分量两路信号映射到星座图上，通过区域硬判得到数据位Z二2)对接收到的同向分量、正交分量两路信号进行维特比译码得到译码数据3)对&'重新网格编码调制技术的编码得到数据位ZJ;4)比较每一跳的Z/和^2，判断出每一跳数据的错误个数，若错误个数超过某个门限M，就可等效认为整一跳数据全部被突发跳干扰，产生一个被突发跳干扰的表示信号&=1，其中^是跳号，反之&=0。所述的将维特比译码数据和判决信息送给里得一所罗门码的译码器译码，从而恢复出发送的源数据步骤将维特比译码数据&'和一帧中每一跳的干扰情况标识信号N"，^,iV4送给里得-所罗门码的译码器译码，从而恢复出发送的源数据。所述的门限M为在某一信噪比下统计随机比特干扰下错误个数的出现概率=错误个数/一跳的数据；统计突发跳干扰下错误个数的出现概率=错误个数/一跳的数据，将两个概率画在同一张统计图上，两条曲线的焦点就是门限值M，每一个性噪比都对应一张统计图，信噪比越高，两条曲线的峰值就离得越远，最终M值的选定是在成功接收概率为0.5时的信噪比下选取。本发明在跳频传输系统中，较好的区分了随机比特干扰和突发跳干扰，增强了系统的纠错能力，解决了跳频传输系统的信道编码效率与通信可靠性的矛盾；同时因为该方案的普适性，可以运用于各个速率的跳频系统。图1是依据本发明的实施方案的系统方框图；图2是依据本发明的发送端RS编码示意方框图；图3是依据本发明的接收端译码流程方框图；图4是依据本发明的实施方案中的TCM—8PSK编码器模型；图5是依据本发明的实施方案中的硬判区域划分图；图6是依据本发明的实施方案中的错误门限统计图；图7是依据本发明的实施方案在随机比特干扰(AWGN信道)条件下的误码率曲线；图8是依据本发明的实施方案在随机比特干扰(AWGN信道)和突发跳干扰(10%)条件下的成功接收概率性能曲线；图9是依据本发明的实施方案在随机比特干扰(AWGN信道)和突发跳干扰(20%)条件下的成功接收概率性能曲线；图10是依据本发明的实施方案在随机比特干扰(AWGN信道)和突发跳干扰(30%)条件下的成功接收概率性能曲线；具体实施方式RS码是一类纠错能力很强的多进制博斯(Bose)、査德胡里(Chaudhuri)和霍昆格姆(Hocquenghem)(BCH)码。TCM是一种将编码和调制相结合的技术。RS码结合TCM技术的抗干扰方法包括以下步骤1)从数据源获得源数据；2)将源数据，经过发送端的RS乘积编码器和TCM编码器编码；3)将编完码的数据调制成PSK信号；4)在通信通道上发送PSK的I、Q两路调制信号；5)接收所发送的信号以及将接收到的I、Q两路信号进行维特比译码、TCM重编码及比较判决；6)将维特比译码数据和判决信息送给RS译码器译码，从而恢复出发送的源数据。所述的将源数据，经过发送端的RS乘积编码器和TCM编码器编码步骤1)采用两个RS码分别对数据块进行纵向和横向RS编码，看成是中间插入了行列交织器的串行级联码，形成两维乘积码，RS的码型设计必须要考虑信道环境，信道的干扰主要有随机比特干扰和突发跳干扰，尤其是在有突发跳错误干扰下的信道。假设信道的突发跳错误干扰概率是P，跳频传输系统以《跳为一帧，rs码的纠错能力为;c，那么当一帧中被突发跳错误干扰的跳数小于等于;c时，接收端就能正确译码，根据^来设计rs码，正确接收的概率y表示为<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>2)将rs编码的送出数据进行tcm编码。所述的接收所发送的信号以及将接收到的i、q两路信号进行维特比译码、tcm重编码及比较判决步骤1)将接收到的i、q两路信号映射到星座图上，通过区域硬判得到数据位^;2)对接收到的i、q两路信号进行维特比译码得到译码数据位&';3)对&'重新tcm编码得到数据位42;4)比较每一跳的Z和Z，判断出每一跳数据的错误个数，若错误个数超过某个门限m，就可等效认为整一跳数据全部被突发跳干扰，产生一个被突发跳干扰的表示信号A二1，其中it是跳号，反之&=0。所述的将维特比译码数据和判决信息送给rs译码器译码，从而恢复出发送的源数据步骤将维特比译码数据&'和一帧中每一跳的干扰情况标识信号户={a，a,a...}送给rs译码器译码，从而恢复出发送的源数据。所述的门限m为在某一信噪比下统计随机比特干扰下错误个数的出现概率=错误个数/一跳的数据；统计突发跳干扰下错误个数的出现概率=错误个数/一跳的数据，将两个概率画在同一张统计图上，两条曲线的焦点就是门限值m，每一个性噪比都对应一张统计图，信噪比越高，两条曲线的峰值就离得越远，最终m值的选定是在成功接收概率为0.5时的信噪比下选取。本发明实现跳频传输系统在随机比特干扰和突发跳干扰环境下的高纠错能力，并在xilinxvirtex-4xc4vlx60的硬件平台上得到实施验证。如图1所示，本发明的一种系统框图。数据源模块101与rs乘积编码模块102相接，编码器模块102再与tcm编码模块103相接，编完码的数据通过调制器模块104发送到信道模块105，接收端接收到的信号在解调器模块106完成解调，送入维特比译码模块107，维特比译码模块107和tcm重编码比较判决模块108相接，最后将数据和错误位置信息送给rs译码模块109完成译码，恢复出数据源。如图2所示，给出了发送端的RS编码示意方框图。先对数据块进行纵向RS编码201，再进行横向RS编码202。如图3所示，给出了接收端的译码流程方框图。将接收到的I、Q两路信号映射到星座图上，通过区域硬判模块301得到数据位Z;同时对接收到的I、Q两路信号进行维特比译码302得到译码数据位&';对&'重新TCM编码303得到数据位Z^;通过比较判决模块304比较每一跳的Z和Z,2，判断出每一跳数据的错误个数，若错误个数超过某个特定门限M，就可等效认为整一跳数据全部被突发跳干扰，产生一个被突发跳干扰的表示信号&=1，其中;t是跳号，反之A=0;将维特比译码数据&'和一帧中每一跳的干扰情况标识信号户=^，/^，/^...}送给RS译码器305译码，恢复出原始数据。在实施例中，针对128kbps速率的跳频传输系统，进行级联RS码结合TCM技术的抗干扰方案设计。首先对RS的码型设计，根据原理可知，假设信道的突发跳错误干扰概率是P,跳频传输系统以M跳为一帧，RS码的纠错能力为;c。那么当一帧中被突发跳错误干扰的跳数小于等于;c时，接收端就能正确译码。正确接收的概率y表示为<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>在实施例中，"=26，；=0.3，根据;^F(;cl"，p)，得到表l。发现当;c2l2时，抗30%突发错的成功概率能达到95%以上。表l实例中x与y的对应表<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>60.2965150.999170.4605160.999880.6274171.000090.770518-26l扁0TCM编码部分采用TCM—8PSK系统码，如图4所示。被调制成8PSK的I、Q两路信号通过信道到达接收端。如图5所示，是实施例中硬判所用的区域划分图，当I、Q两路信号对应的点落在区域划分图上某一区域时，就将该区域的域号作为硬判结果输出。如图6所示，是实施例中仿真结果的统计图，横坐标表示一跳中Z/和ZJ比较的不同个数，即认为一跳中的错误个数，纵坐标表示错误个数出现的概率，M值就选定为错误门限。最终M值的选定是在成功接收概率为0.5时的信噪比SW二6.5dB下折中选取。如图7所示，给出了本发明的上述具体实施方案在随机比特干扰(AWGN信道)条件下的误码率曲线。如图8所示，给出了本发明的上述具体实施方案在随机比特干扰(AWGN信道)和10%突发跳干扰并存条件下的成功接收概率性能曲线。参见图9，给出了本发明的上述具体实施方案在随机比特干扰(AWGN信道)和20%突发跳干扰并存条件下的成功接收概率性能曲线。如图10所示，给出了本发明的上述具体实施方案在随机比特干扰(AWGN信道)和30%突发跳干扰并存条件下的成功接收概率性能曲线。可以看出本发明的方法是非常有效的。本发明是一种RS码结合TCM技术的抗干扰方法。这里所述的方法与线路，彼此分离的单体部件可以完全是传统的，我们要求将它们的组合作为发明进行保护。以上所述仅为特定应用场合的具体实施方式，但本发明的真实精神和范围不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员可以修改单体部件的具体方法，实现不同应用场合的RS码结合TCM技术的抗干扰方案设计。本发明仅由后附权利要求书及其等效技术方案来限定，我们要求将这些作为本发明来保护。权利要求1.一种里得—所罗门码结合网格编码调制技术的抗干扰方法，其特征在于包括以下步骤1)从数据源获得源数据；2)将源数据，经过发送端的里得—所罗门码的乘积编码器和网格编码调制技术的编码器编码；3)将编完码的数据调制成相移键控信号；4)在通信通道上发送相移键控信号的同向分量、正交分量两路调制信号；5)接收所发送的信号以及将接收到的同向分量、正交分量两路信号进行维特比译码、网格编码调制技术的重编码及比较判决；6)将维特比译码数据和判决信息送给里得—所罗门码的译码器译码，从而恢复出发送的源数据。2.根据权利要求1所述的一种里得一所罗门码结合网格编码调制技术的抗干扰方法，其特征在于所述的将源数据，经过发送端的里得一所罗门码的乘积编码器和网格编码调制技术的编码器编码步骤1)采用两个里得一所罗门码分别对数据块进行纵向和横向的里得一所罗门码编码，形成两维乘积码，假设信道的突发跳错误干扰概率是P，跳频传输系统以w跳为一帧，里得一所罗门码的纠错能力为;c，那么当一帧中被突发跳错误干扰的跳数小于等于;c时，接收端就能正确译码，根据y来设计里得一所罗门码，正确接收的概率^表示为<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>2)将里得一所罗门码编码的送出数据进行网格编码调制技术编码。3.根据权利要求1所述的一种里得一所罗门码结合网格编码调制技术的抗干扰方法，其特征在于所述的接收所发送的信号以及将接收到的同向分量、正交分量两路信号进行维特比译码、网格编码调制技术的重编码及比较判决步骤1)将接收到的同向分量、正交分量两路信号映射到星座图上，通过区域硬判得到数据位^;2)对接收到的同向分量、正交分量两路信号进行维特比译码得到译码数据3)对&'重新网格编码调制技术的编码得到数据位Z/;4)比较每一跳的Z和ZJ，判断出每一跳数据的错误个数，若错误个数超过某个门限M，就可等效认为整一跳数据全部被突发跳干扰，产生一个被突发跳干扰的表示信号&=1，其中^是跳号，反之^=0。4.根据权利要求1所述的一种里得一所罗门码结合网格编码调制技术的抗干扰方法，其特征在于所述的将维特比译码数据和判决信息送给里得—所罗门码的译码器译码，从而恢复出发送的源数据步骤将维特比译码数据&'和一帧中每一跳的干扰情况标识信号N^,A，;v4送给里得一所罗门码的译码器译码，从而恢复出发送的源数据。5.根据权利要求3所述的一种里得—所罗门码结合网格编码调制技术的抗干扰方法，其特征在于所述的门限M为在某一信噪比下统计随机比特干扰下错误个数的出现概率=错误个数/一跳的数据；统计突发跳干扰下错误个数的出现概率=错误个数/一跳的数据，将两个概率画在同一张统计图上，两条曲线的焦点就是门限值M，每一个性噪比都对应一张统计图，信噪比越高，两条曲线的峰值就离得越远，最终M值的选定是在成功接收概率为0.5时的信噪比下选取。全文摘要本发明公开了一种里得-所罗门(RS)码结合网格编码调制(TCM)技术的抗干扰方法。包括以下步骤1)从数据源获得源数据；2)将源数据，经过发送端的RS乘积编码器和TCM编码器编码；3)将编完码的数据调制成相移键控(PSK)信号；4)在通信通道上发送PSK的同向分量(I)、正交分量(Q)两路调制信号；5)接收所发送的信号，将接收到的I、Q两路信号进行维特比译码、TCM重编码及比较判决；6)将维特比译码数据和判决信息送给RS译码器译码，恢复出发送的源数据。本发明在跳频传输系统中，较好的区分了随机比特干扰和突发跳干扰，增强了系统的纠错能力，解决了跳频传输系统的信道编码效率与通信可靠性的矛盾。文档编号H04L1/00GK101399633SQ200810121760公开日2009年4月1日申请日期2008年10月17日优先权日2008年10月17日发明者杨丽萍,王培雅,王志雄,赵民建申请人:浙江大学