一种基于子模空间Gr*bner基的准循环码盲识别方法

一种基于子模空间Gr*bner基的准循环码盲识别方法
【专利摘要】一种基于子模空间基的准循环码盲识别方法。本方法应用于合作通信领域的智能通信以及非合作通信领域。本专利提出的基于子模空间基的准循环码盲识别方法，是利用准循环码的代数结构特性，通过分组交织将其变换为一商环上模空间的子模空间，根据该子模空间基的性质对准循环码的编码参数进行盲识别和估计。本专利的方法，能够同时估计出准循环码码长和信息位长，具有运算复杂度低，识别速度快，性能稳定等特点，且能够抵抗高误码。
【专利说明】-种基于子模空间Gr6bner基的准循环码盲识别方法

【技术领域】
[0001] 本发明应用于合作通信领域的智能通信以及非合作通信领域，涉及一种容误码的 包含RS码在内的准循环码编码参数的盲估计。

【背景技术】
[0002] 为保证信息传输的可靠性，信道编码常用于通信领域中。当接收端对通信信号解 调、解交织后，还需要进行解码，若能在接收端进行数据盲处理获得编码参数，则可提高系 统效率，况且在一些特殊的领域并不能得到编码参数。如在非合作通信中要在非授权接入 的情况下正确提取有用信息则必须正确估计编码参数，才能恢复更多的信息数据，为信号 探测提供可靠信息，具有重要的实际应用价值。近年来，信道编码盲识别技术发展迅速，逐 渐成为了通信领域内新的研究热点。
[0003] 准循环码是线性分组码的一类非常重要的子类，由于其特殊的代数结构可以简化 编译码电路及存储空间，准循环码被广泛应用于差错控制编码中。例如，RS码作为一类经典 线性分组码，在二元域上为一个循环移位因子等于其编码域维数的准循环码；咬尾卷积码 在一个分组长度内可等效于一个准循环码，被应用于LTE协议中；而准循环LDPC码是LDPC 码的一大重要子类，广泛应用于包括IEEE802. 16e在内的协议中。
[0004]目前对于信道编码方式的盲识别研究主要集中在卷积码上，对于线性分组码的研 究较少，专门针对具有准循环特性的线性分组码的参数盲识别的研究更少。若直接将传统 二进制线性分组码的估计方法应用于RS码或具有准循环特性的线性分组码参数盲估计 上，不能充分利用码字的代数结构性质，估计效率低。
[0005]目前关于RS码参数盲识别的相关文献主要有刘健等人发表于《电子科技大学学 报》（2009, 38(3) : 363-367)的"RS码的盲识别方法"，闻年成等人发表于《计算机工程与 应用》（2011，47(19) : 136-139)的"RS码的参数识别"以及吕喜等人在发表在《国防科技 大学学报》(2011，33(4) : 123-127)中的"一种RS码快速盲识别方法"，这些方法的共同点 是利用RS码在二元域上的等效码字性质来估计码长，并缩小本原多项式和生成多项式的 搜索范围，但估计码长时所使用的数据量没有减小，因而整个算法所需数据量并没有减少， 性能也没有得到实质提升，且算法仅适用于RS码，没有利用准循环代数结构特性。甘露等 人在《电子与信息学报》（第34卷第12期，2012年12月）发表的"基于中国剩余定理分解 的RS码快速盲识别算法"中利用了循环码的代数特性，根据中国剩余定理，将原码字分解为 一系列低阶分量码，通过对分量码字的识别与估计得到原码的码长和本原多项式，进一步 对生成多项式进行估计，但缺点在于求取分量码时需遍历本原多项式，运算量较大，且无法 直接估计出原码的信息位长。
[0006] 本发明提供了一种容误码的准循环码编码参数盲识别方法，充分利用准循环码 的代数结构特性，通过分组交织将其变换为一商环上模空间的子模空间，根据该子模空间 Gmbner基的性质对准循环码的编码参数进行盲识别和估计，可同时获得码长和信息位长 参数，所需数据量和运算量均较少。


【发明内容】

[0007] 本发明所要解决的技术问题是，在数据量有限的情况下，充分利用准循环码的代 数结构特性，高效地对准循环码的编码参数进行盲估计。
[0008] 为达到本发明的目的所采用的技术方案是，一种基于码字变换子模空间Grijbner 基的准循环码参数盲估计方法，包括以下步骤：
[0009] 1)设需要遍历的码长范围以及当前二进制码长nbi ;
[0010] 2)按照当前码长nbi将截获的准循环码数据流进行分组，得到N组准循环码数据；
[0011] 3)根据当前码长nbi估计该码长下可能的r组准循环码移位因子Ii和分块个数 Hii,满足IIci=IiXIIii，且IiM;Kli,IIii)Ii= 1，2，...r};
[0012] 4)根据不同组的准循环码移位因子Ii和分块个数Hii依次对N组码字进行HiiXIi 维重排，即按行写入HiiXli维矩阵。得到N个数据矩阵Ci，i=l，2, "·，Ν;然后分别将N个 数据矩阵按列读出并按照由低到高的阶数顺序转化为多项式形式，见附图2,得到N个R1上 的R-子模，其中及=尸+1〉；
[0013] 5)利用计算机代数系统求取N个R1上R-子模构成的子模空间的GrGbner基，并记 录其中单位基ei (即除第i位为单位元外其余位为零的基）的个数；
[0014] 6)判断当前码长是否遍历完毕码长范围；如是，进入步骤8)，如否，更新当前码长 rv返回步骤2);
[0015] 7)选择Gi^bner基中含单位基ei个数最少的子模空间所对应的编码参数（Ii,Hii) 为盲估计的编码参数。
[0016] 8)利用行初等变换将估计出的编码参数（Ii,Iiii)所对应的子模空间的Gr^bner基 化为上三角形式，根据得到二进制信息位长kbi，其中a为对角线上元素的 dSn 阶数，则码率R=kbi /OniXIi),RS码信息位长IdiXR;
[0017]9)分为以下两种情况：
[0018]I.对于RS码，由估计出的参数Iici和k可确定生成多项式的根表达式 g(x) =fj(x+o〇,其中T=n-k;然后根据之前步骤8)中估计出的编码参数（Iptvk)，遍 I=I 历编码维数HIi下的本原多项式得到本原多项式的估计值，代入g(x) =fl(x+ 〇〇记得到生 /=1 成多项式估计值；
[0019] II.对于准循环LDPC5马，根据之前步骤中估计出的编码参数（Ii,IVk)，得到校验 矩阵的维数H= (Aij)，其中Aij为维数为HiiXmi的循环移位单位阵或稀疏方阵，且H的行重满 足％_mg (Hmw) < 〇. 25!^，（稀疏性），根据此限制条件对该码的对偶空间进行搜索得到校验 矩阵H的估计值Hest。
[0020] 本发明的有益效果是，在同等误码率条件下运算复杂度低，在识别码长的同时可 以识别出信息位长，且所需数据量低，特别适用于智能通信、无线电检测以及非合作通信领 域的信道编码识别。

【专利附图】

【附图说明】
[0021] 图1 :准循环码编码参数盲识别方法流程图
[0022] 图2 :准循环码变换子模空间的构造

【具体实施方式】
[0023] 本发明的原理是利用准循环码的代数结构特性对其编码参数进行盲识别与估计。 下面结合附图和具体实施例，进一步阐述本发明。这些实施例应理解为仅用于说明本发明 而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明记载的内容之后，本领域技术人员可以 对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范 围。
[0024] 实施例：
[0025] 以本原多项式为prim_poly=x4+x+l的（15,11)RS码为例。其编码域维数dim=4 且对应的二进制码长为60,生成多项式为gen_poly=x4+13x3+122+8x+7。比特误码率（BER) Pe=O. 001 ;截获数据流长度L=20500bits。
[0026] 识别步骤如下：
[0027] 1)设需要遍历的码长η范围为{n=2m - 1，3彡m彡8}以及当前码长nQ=7 ;
[0028] 2)按照当前码长Iitl对应的二进制码长nb(l=21将截获的准循环码数据流进行分组， 得到N=IO组准循环码数据；
[0029] 3)由于是RS码，该码长下可能的准循环码移位因子Ii和分块个数Hii只有1组， 艮P1尸3,111尸7 ;
[0030] 4)根据10，mi=7对N=IO组码字进行HiiXIi维重排，即按行写入HiiXIi维矩阵。 得到10个数据矩阵Ci，i=l，2，…，10;然后分别将10个数据矩阵按列读出并按照由低到 高的阶数顺序转化为多项式形式，得到10个R3上的R-子模，其中R=F[X]/〈x7+l〉，如下所 7]\：{x3+x4+x5+l, x2+x3+l, x+x5+l} {x+x2+x6, x2+x3+x4+x6, Χ：+Χ3+Χ4}......{x 3+x3+x3+l, x3+x3+l, x3+x3+l}；
[0031] 5)利用计算机代数系统求取步骤3)中10个R1上R-子模构成的子模空间的 Gr6bner基，记录其中单位基ei的个数为3 ;
[0032] 6)判断当前码长是否遍历完毕码长范围；如否，更新当前码长％，返回步骤2)，如 是，进入步骤8)，；
[0033] 7)当达到搜索上限时，根据之前步骤的记录，可得当叫=15即Ii=I11^=15时，对应 子模空间的Groebner基中含单位基e;个数最少，为0 :

【权利要求】
1. 基于子模空间Grabner基的准循环码盲识别方法，其特征在于，包括W下步骤： 1) 设需要遍历的码长范围W及当前二进制码长ribt; 2) 按照当前码长ribt将截获的准循环码数据流进行分组，得到N组准循环码数据； 3) 根据当前码长ribt估计该码长下的r组准循环码移位因子li和分块个数叫，满足 n〇=liXnii，ii li>l ； {(li，nii) I i = 1,2, --?r}； 4) 根据不同组的准循环码移位因子li和分块个数叫依次对N组码字进行一一对应的 X 维重排，得到N个Ri上的R-子模，其中=巧对+1〉； 5) 利用计算机代数系统求取N个Ri上R-子模构成的子模空间的Gr6bner基，并记录其 中单位基e;的个数； 6) 判断当前码长是否遍历完毕码长范围；如是，进入步骤7)，如否，更新当前码长n。， 返回步骤2); 7) 选择Grabner基中含单位基e,个数最少的子模空间所对应的编码参数为盲 估计的编码参数。 8) 利用行初等变换将估计出的编码参数Qi，nii)所对应的子模空间的Grabner基化为 上H角形式，根据=；!；(/?,-嗦,,)得到二进制信息位长kbi，其中为对角线上元素的阶 数，则码率R=kbi / (miXli)，RS码信息位长k=riiXR; 9) 分为W下两种情况： 对于RS码，由估计出的参数n。和k确定生成多项式的根表达式g(x) = [[(> + a')，其中 i=l T=n - k ;然后根据之前步骤中估计出的编码参数Qi，IV k)，遍历编码维数叫下的本原多 项式得到本原多项式的估计值，代入g〇)=ri(x+a')记得到生成多项式估计值； /=1 对于准循环LDPC码，根据之前步骤中估计出的编码参数Qi，IV k)，得到校验矩阵 的维数H= (Ay)，其中A。为维数为miXmi的循环移位单位阵或稀疏方阵，且H的行重满足 WHan^ng化J《0. 25IV根据此限制条件对该码的对偶空间进行搜索得到校验矩阵H的估计 值 Hest。
2. 如权利要求1所述一种基于子模空间Grdbner基的准循环码盲识别方法，其特征在 于，步骤2)中所述的码长为二元域GF (2)上的码长。
3. 如权利要求1所述一种基于子模空间GrObner基的准循环码盲识别方法，其 特征在于，步骤2)中所述的码字组数N大于循环移位因子li，为经验值；取值范围为 li巧《N《li+10。
4. 如权利要求1所述一种基于子模空间Grabner基的准循环码盲识别方法，其特征在 于，步骤5)中所述的Grabner基为约化的GrObner基。
【文档编号】H03M13/15GK104426555SQ201310393476
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2013年9月3日 优先权日:2013年9月3日
【发明者】卢欧欣, 廖红舒, 李立萍, 魏平 申请人:电子科技大学