专利名称：一种基于编码约束及概率计算的编解码同步方法
技术领域：
本发明涉及一种基于编码约束及概率计算的编解码同步方法，属于通信信号处理技术领域。
背景技术：
同步一直是通信系统的瓶颈技术之一，它对于无线通信系统，尤其是对于基于OFDM调制的现代军民用通信系统而言至关重要。其中，帧同步或块同步技术对于无线通信系统设计而言是必不可少的，同时也与系统性能息息相关。随着通信技术的飞速发展，信号收发的深度隐蔽，比起降低系统复杂度、提高系统有效性等显得日益重要。理想的最大似然同步算法设计和实现都较简单，但由于计算复杂度高而仅做参考使用而未被广泛实际应用。为了解决复杂度较高及无线信道引入的多径效应，有研究学者 研究离散随机逼近自适应同步及基于代价函数的二维搜索法。实际系统中常用的典型同步方法一般采用导频序列实现同步。编码辅助的同步算法利用译码信息迭代更新同步参数，由于此类同步算法基于大量符号估计参数，故算法精度很高，且日渐成为学术界的研究热点。2012年5月发表于电子科技大学学报上的名为“编码辅助载波同步算法”将导频将新型导频结构用于简化的EM辅助精同步算法，扩大了同步范围的同时提高了同步精度。已有的同步技术虽已经能明显降低复杂度，但由于同步方法选用相关准则或导频序列设计等因素，导致同步技术对于多径效应改善效果并不是很理想。本发明的目的是不增加复杂度或少量增加算法复杂度前提下，基于概率计算的方法实现含纠错编码的数字通信系统的符号同步或块同步。在各种有线或无线通信系统中，纠错编码被广泛使用，以提高通信传输的可靠性。事实上，对于使用纠错编码的系统，符号之间存在特定的编码约束。利用此种编码约束条件进行系统同步，可实现系统深度隐蔽情况下的良好同步。
发明内容
本发明的目的是改善现有通信系统同步算法复杂度高和性能偏低的缺陷，提出一种基于编码约束及概率计算的编解码同步方法，结合编码校验方程及概率计算方法，降低系统同步实现的复杂度，提高无线通信系统的抗干扰和噪声的性能。—种基于编码约束及概率计算的编解码同步方法，具体技术方案为步骤一、发送端对每一个待发送的码元基于M*N校验方程组(校验方程组的系数矩阵行数为M，列数为N)和生成矩阵进行纠错编码，得到纠错编码后的编码码组。对于二进制编码，针对校验方程组的每一个校验方程，码元中相应元素组进行异或求和(模2求和)。编码后的码元中，与该校验方程关联的数据进行模二加运算的和为O。对于多进制编码，针对校验方程组的每一个校验方程，码元与该校验方程关联的数据，按照校验方程规定的编码系数，基于群或有限域进行加权求和，其和为O。步骤二、对纠错编码后的码元进行调制，经信道传送到接收机；接收机接收到一个由所有编码码组转变成的实数或者复数序列。对于二进制编码，发送码元集合X为{0，1}。当信道为加性高斯白噪声信道(AWGN)时，接收信号集合为实数集合。对于J进制编码调制(J>2)，发送码元集合X为{0，1，…，J-1}。该信号经星座映射变成复信号。当信道为加性高斯白噪声信道(AWGN)时，接收信号集合为复数集合。步骤三、接收端对接收到的实数或复数元素集合中的每一个数据，求似然概率P {Y IX}，其中，X为发送码元集合X中的一个码元，Y为接收信号集合的一个数据。对于二进制编码调制，当发送码元为X=O时，似然概率为
权利要求
1.一种基于编码约束及概率计算的编解码同步方法，其特征在于具体实现步骤为 步骤一、发送端对每一个待发送的码元基于M*N校验方程组和生成矩阵进行纠错编码，得到纠错编码后的编码码组；其中，M为校验方程组的系数矩阵行数，N为列数； 步骤二、对纠错编码后的码元进行调制，经信道传送到接收机；接收机接收到一个由所有编码码组转变成的实数或者复数序列； 步骤三、接收端对接收到的实数或复数元素集合中的每一个数据，求似然概率P {Y IX}，其中，X为发送码元集合X中的一个码元，Y为接收信号集合的一个数据； 步骤四、从接收到的实数或复数序列中的第一个数据开始，连续选取L*N+N个接收数据；然后以偏移量I对应的数据为起始数据，取L组，每组N个数据；再分别针对各个校验方程，根据步骤三得到的似然概率计算各数据组的后验概率值，得到满足第i个校验方程Zi的后验概率Pr^(T) = OOCf)和不满足Zi的后验概率Pr^,(/)#0/_xr=f )，i=l, 2，· · ·，M ; 其中，L为选取的参与同步计算的接收数据分组数，每组接收数据中包含N个数据；接收到的L*N+N个接收数据为yi，y2，…，yu+N ;偏移量I为从第一个数据向后移的数据数量，1=0，1，-,N-I表示在偏移量I的情况下，第(t+Ι)个接收数据分组中的N个连续接收数据，t=0, I, ... ,L-I ; 步骤五、在偏移量为I的情况下，计算接收端接收到的L个分组数据的代价函数C(I) C{/) = —Y Y in ,——1+//-v I ；(4) Pr(;,(/) * O/ ) 对应每个偏移量I，得到一个C(I)值，共得到N个C(I)值； 步骤六、依据代价函数的大小进行峰值判决，取C(I)最大值对应的偏移量Imax为码字对齐位置，即为同步输出结果。
2.根据权利要求I所述的一种基于编码约束及概率计算的编解码同步方法，其特征在于采用Hadamard正变换和Hadamard反变换方法计算后验概率,具体方法如下 步骤4. 1，根据步骤三得到的所选取L*N+N个接收数据的似然概率，进行Hadamard变 ~—I 丁 《(())「.'.v I换，记变换结果为 ； ；其中，表示从第一个接收数据起始的L*N+N个数据，根据在发送码元为X=a时的似然概率求得的L*N+N个Hadamard变换结果； 步骤4. 2，定义偏移量1=0，I,…，N-I ；以第I个接收数据为起始，将步骤4. I中对应_《C T的Hadamard变换结果分为L组，每组N个变换结果；第t组变换结果为 ；；表示从第t*N+I+l个接收数据起始的N个数据，根据在发送码元为X=a时的似然概率求得的N个变换结果； 步骤4. 3,针对每一个校验方程,在步骤4. 2输出的每一组Hadamard变换结果中,取出与该方程关联数据的似然概率Hadamard变换结果做Hadamard积；步骤4. 4,对步骤4. 3得到的Hadamard积做Hadamard反变换,取出反变换结果矢量的首个元素，得到满足第i个校验方程Zi的后验概率Pr^(T) = OLCf)对反变换结果矢量除首个元素之外的其他元素求和，得到不满足Zi的后验概率 1'(4(/)#0/^^+/^)。
3.根据权利要求I所述的一种基于编码约束及概率计算的编解码同步方法，其特征在于对于二进制编码调制，当发送码元为X=O时，似然概率为
4.根据权利要求I所述的一种基于编码约束及概率计算的编解码同步方法，其特征在于在信噪比差的情况下，对接收序列依据纠错编解码规则进行译码迭代，再计算代价函数，进行峰值判决后得出同步位置。
5.根据权利要求I所述的一种基于编码约束及概率计算的编解码同步方法，其特征在于基于部分校验方程计算似然概率实现具强随机性的纠错编码的同步。
全文摘要
本发明涉及一种基于编码约束及概率计算的编解码同步方法，属于通信信号处理技术领域。对纠错编码后的码元进行调制，经信道传送到接收机；接收端对接收到的每一个数据求似然概率，从接收到的第一个数据开始，连续选取L*N+N个接收数据，按规则进行分组；计算各数据组的后验概率值，得到满足每个校验方程的后验概率和不满足的后验概率；在偏移量为I的情况下，计算分组数据的代价函数C(I)，并进行峰值判决后得到同步位置。本方法根据发送序列的编码约束计算同步位置，不需要发送导频信号，节约了带宽资源，利于信号的隐蔽，提高了信号的反截获能；具有极低信噪比下的工作能力，可工作于香农极限信噪比附近。
文档编号H04L7/00GK102882654SQ20121041400
公开日2013年1月16日 申请日期2012年10月25日 优先权日2012年10月25日
发明者李祥明, 卢继华, 卜祥元, 安建平, 李林涛 申请人:北京理工大学