译码方法、装置、频谱检测仪及存储介质与流程

本发明属于信号处理技术领域，具体涉及译码方法、装置、频谱检测仪及存储介质。

背景技术：

编码可以分为信源编码和信道编码，信源编码的目标是使信源减少冗余，更加有效、经济地传输，其最常见的应用就是压缩。相对地，信道编码是为了对抗信道中的噪音和衰减，通过增加冗余，如校验码等，来提高抗干扰能力以及纠错能力。而与之对应的译码是编码的逆过程，同时去掉比特流在传播过程中混入的噪声。

目前的编码大多是基于发送方和接收方之间的约定而进行编码的，换句话说，双方事先预定了编码的类别，相应地也知道译码的方式，发送方在发送信号时按照预先的约定对信号进行编码，接收方接收到该信号后，便基于已知的译码方式对该信号进行译码。

技术实现要素：

鉴于此，本发明的目的在于提供一种译码方法、装置、频谱检测仪及存储介质，以有效地改善当前复杂电磁环境下，无线电的监听/监测技术存在不足的问题。

本发明的实施例是这样实现的：

第一方面，本发明实施例提供了一种译码方法，包括：接收无线电信号；基于预设方法判断所述无线电信号所采用的编码方式能否被识别；在为是时，判断能否找到与所述无线电信号所采用的编码方式相对应的译码方式；在为是时，基于该译码方式对所述无线电信号进行译码。

第二方面，本发明实施例还提供了一种译码装置，包括：接收模块，用于接收无线电信号；第一判断模块，基于预设方法判断所述无线电信号所采用的编码方式能否被识别；第二判断模块，判断能否找到与所述无线电信号所采用的编码方式相对应的译码方式；选取模块，用于基于该译码方式对所述无线电信号进行译码。

第三方面，本发明实施例还提供了一种频谱检测仪，包括：处理器和存储器，所述处理器与所述存储器耦合；所述存储器用于存储程序；所述处理器用于调用存储在所述存储器中的程序，执行所述译码方法。

第四方面，本发明实施例还提供了一种存储介质，所述计算机可读取存储介质存储有处理器可执行的程序代码于计算机内，所述计算机可读取存储介质包括多条指令，所述多条指令被配置成使所述处理器执行所述译码方法。

本发明实施例提供的译码方法、装置、频谱检测仪及存储介质，与现有技术相比，极大地解决了当前复杂电磁环境下，对无线电的监听/监测技术存在不足的问题。进一步地，在非合作通信条件下的无线电频谱监测与信息对抗中，非合作接收方无法预知所接收到的无线电信号所使用的编码方式，因此，首先基于预设方法判断该信号的编码方式能否被识别，若是，判断能否找到与之相匹配的译码方式，若是，选用该译码方式去译码，以读取该信号中携带的有用信息，而不再是只对已知信号进行译码。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明实施例而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。通过附图所示，本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1示出了本发明实施例提供的一种频谱检测仪的结构框图。

图2示出了本发明第一实施例提供的一种译码方法的方法流程图。

图3示出了本发明实施例提供的图2中的步骤s102的方法流程图。

图4示出了本发明实施例提供的解译过程的方法流程图。

图5示出了本发明实施例提供的基于混合arq机制的信道纠错译码的示意图。

图6示出了本发明实施例提供的多重纠错译码算法流程图。

图7示出了本发明第二实施例提供的一种译码方法的方法流程图。

图8示出了本发明第三实施例提供的一种译码装置的模块示意图。

图9示出了本发明实施例提供的图8中的第二判断模块的模块示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1所示，图1示出了本发明实施例提供的一种频谱检测仪100的结构框图。所述频谱检测仪100包括：译码装置110、存储器120、存储控制器130和处理器140。

所述存储器120、存储控制器130、处理器140各元件相互之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件相互之间可通过一条或多条通讯总线或信号线实现电性连接。所述译码装置110包括至少一个可以软件或固件(firmware)的形式存储于所述存储器120中或固化在所述频谱检测仪100的操作系统(operatingsystem，os)中的软件功能模块。所述处理器140用于执行存储器120中存储的可执行模块，例如所述译码装置110包括的软件功能模块或计算机程序。

其中，存储器120可以是，但不限于，随机存取存储器(randomaccessmemory，ram)，只读存储器(readonlymemory，rom)，可编程只读存储器(programmableread－onlymemory，prom)，可擦除只读存储器(erasableprogrammableread－onlymemory，eprom)，电可擦除只读存储器(electricerasableprogrammableread－onlymemory，eeprom)等。其中，存储器120用于存储程序，所述处理器140在接收到执行指令后，执行所述程序，后述本发明实施例任一实施例揭示的流程定义的频谱检测仪100所执行的方法可以应用于处理器140中，或者由处理器140实现。

处理器140可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(centralprocessingunit，cpu)、网络处理器(networkprocessor，np)、图形处理器(graphicsprocessingunit，gpu)等；还可以是数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

第一实施例

请参阅图2，为本发明实施例提供的一种应用于上述频谱检测仪100的译码方法，下面将结合图2对其所包含的步骤进行说明。

步骤s101：接收无线电信号。

该频谱检测仪探测到无线电信号时，接收探测到的无线电信号。

步骤s102：基于预设方法判断所述无线电信号所采用的编码方式能否被识别。

接收到无线电信号后，要想进一步获知该信号中所包含的内容，首先需要对接收到的无线电信号进行解调，得到解调后的信号，再对调解后的信号进行译码。由于接收到的无线电信号不是按照事先约定的编码方式进行编码的信号，而是无法预知其所使用的编码方式的未知信号。因此，需要判断该无线电信号所采用的编码方式能否被识别。进一步地，以图3所示的方法流程图对该步骤进行说明。

步骤s201：对所述无线电信号进行预处理，得到预处理信号。

接收到无线电信号(载波信号)后，首先需要对接收到的无线电信号(载波信号)进行解调，得到解调后的无线电信号，即信道编码或通信协议。然后，再对解调后的无线电信号(信道编码或通信协议)进行解译，得到解译后的信号，就是从解调后的无线电信号中去除冗余码后得到的信号。即上述的预处理包括：解调以及解译的过程。

其中，为了便于理解，下面将以图4所示的流程图，对解译的过程进行说明。

步骤s301：获取解调后的无线电信号。

步骤s302：判断解调后的无线电信号所采用的通信协议能否被识别。

在得到解调后的无线电信号(即信道编码)后，需要对信道编码(解调后的无线电信号)所采用的通信协议进行识别，例如，利用先验条件(如编码方式)提取线性约束关系、码重和汉明距离等特征参数，再利用已知信道编码类型的特征参数库对提取的特征参数进行识别。若能识别，则执行步骤s303；若不能识别，则结束。

步骤s303：判断能否找到与所述解调后的无线电信号所采用的通信协议相对应的解译方式。

若该信道编码(解调后的无线电信号)所采用的通信协议能被识别时，判断能都找到与该信道编码所采用的通信协议相对应的解译方式，若能找到，则执行步骤s304；若不能找到，则结束。

步骤s304：基于该解译方式对所述解调后的无线电信号进行解译。

在能找到与该无线电信号所采用的通信协议相对应的解译方式时，便基于找到的解译方式对该信号进行解译，得到解译后的信号，即得到去除冗余码的信号，也即信源编码。

步骤s202：基于所述预处理信号提取表征编码方式的特征量。

对经过解调以及解译后的预处理信号，提取特征量，其中，该特征量可以是能够表征编码方式的任何特征量，例如：基于帧定位参数的分类特征、基于纠错编码的分类特征、基于交织参数的分类特征等。

其中，帧定位参数包括：帧的长度、每帧数据起点以及帧同步码等。

其中，纠错编码包括：二进制循环码、理德－所罗门码(reed－solomon)、低密度奇偶校验码和卷积码等。

其中，交织参数包括：分组交织参数和卷积交织参数两大类。

步骤s203：基于预设方法判断所述特征量能否被识别。

获得信号的特征量后，从方法数据库中选取一方法对该特征量所对应的编码方式进行识别，若该方法不能识别出该特征量对应的编码方式，则从剩余方法中再选取一方法对该特征量所对应的编码方式进行识别，直至识别出该特征量所对应的编码方式，或者将方法数据库中的方法全部选取完为止。其中，该预设方法可以是基于帧定位参数的识别算法、纠错编码的识别算法和/或交织参数的识别算法。即在对特征量进行识别时，可以是基于上述的一个识别算法，也可以是将几个识别算法综合应用，例如，既采用基于帧定位参数的识别算法、又采用纠错编码的识别算法，以及还采用交织参数的识别算法。

其中，在基于预设方法判断所述特征量能否被识别时，若能识别，则执行步骤s103，若不能识别，则返回上述解译的步骤，即执行步骤s201，直至不能识别的次数达到预设阈值，则结束。步骤s103：判断能否找到与所述无线电信号所采用的编码方式相对应的译码方式。

在识别出该无线电信号的编码方式属于何种编码方式时，例如，rs码、卷积码、turbo码、ldpc码、rrns码、hamming码、nickturbohamming码等。判断能否找到与该编码方式相对应的译码方式。若能找到与之相对应的译码方式，则执行步骤s104；若不能找到与之相对应的译码方式，则结束。

步骤s104：基于该译码方式对所述无线电信号进行译码。

在能找到与该无线电信号所采用的编码方式相对应的译码方式时，便基于找到的译码方式对该信号进行译码，得到译码信号，以便进行后续的处理。进一步地，为了提高译码的准确性，可以采用结合多重纠错译码算法来对该无线电信号进行译码。为了便于理解，以采用dqpsk调制方式的16音信号为例，根据通信过程的不同，该信号以监控帧、认收帧和信息帧三种帧格式进行传输，其中，信息帧含有用于报文还原的数据信息，共264比特，依次是48比特帧号信息，192比特数据信息，24比特crc校验信息。由于在信道传输过程中，这类信号使用了两种编码方式，分别是用于检错的(216，192)循环冗余校验码(crc)和用于纠错的(24，12)扩展golay。其中，(216，192)crc的计算伴随式为：

go(x)＝x²⁴+x⁷+x²+x+1(1)

(24，12)扩展golay码是指在(23，12)golay码的基础上加上1比特偶校验位，而(23，12)golay码的计算伴随式为：

g1(x)＝x¹¹+x⁹+x⁷+x⁶+x⁵+x+1(2)

不难发现，在一个信息帧内，只有对192比特数据信息的crc校验，而没有纠错处理。这样，对于质量较差的短波信道，会带来非常高的误码率，直接影响最终的报文还原率。

进一步分析，信号通联特征，可以发现该信号是利用arq机制进行信道纠错译码的。具体而言，该信号采用了基于校验重传与有限接收缓存器相结合的混合arq机制，如图5所示。其中，p0表示(216，192)crc码，p1表示(24，12)扩展golay码，head表示帧号对应的48比特，data表示数据信息对应的192比特。

其中，对于每一帧数据信息，发送方首先对data进行crc编码，得到24比特校验位p0(data)；然后成帧发出；接收方根据式(1)计算伴随式，如果伴随式为0，认为接收到的信息没有错误，如果伴随式非0，那么接收方先存储该帧数据，并向发送方发送nak消息；当发送方收到nak后，发送方仍然对data进行crc编码，得到p0(data)，然后再对data、p0(data)进行(24，12)扩展golay编码，得到p1(data)、p1(p0(data))，并发送给接收方；如果接收方根据式(1)计算伴随式，结果仍然非0，那么接收方继续给发送方发送nak消息；此时，发送方给接收方发送data、p0(data)，依次类推。

因此，考虑到短波信道往往传输质量较差、误码率较高，所以需要尽可能充分地利用纠错码的纠错能力，可以基于多重纠错译码算法来提高译码的准确性。其中，多重纠错译码算法的流程图如图6所示。

其中，所谓多重纠错译码，是指直接利用crc校验结果、利用重发帧“数据+校验”纠错、利用不同译码算法“数据+数据”纠错三种方法。所谓“数据+校验”纠错，是指对于同一帧数据，可以将多个重发帧的对应内容进行组合，即构成多组包含数据信息和校验信息的数据对，分别进行(24，12)扩展golay译码。采用这种策略，对同一帧数据，最好情况下译码准确率能够由原来的25％提高至100％。所谓“数据+数据”纠错，是指在没有重发帧的情况下，将基于多策略联合抗衰落非合作方盲接收算法得到的三类译码结果进行融合，比较相同位置上信息比特的异同，当不相同的比特个数小于给定门限值时，对所有不同比特进行穷尽，分别计算每组组合的伴随式，如果crc校验通过，则认为纠错译码成功。

其中，多策略联合抗衰落非合作方盲接收算法包括：基于信号包络平方谱的符号速率估计、基于非数据辅助的载波频偏最大似然估计和基于非数据辅助的载波初始相位估计。

对于非合作方盲接收条件下的低信噪比短波信号，在载波同步参数(载波频率、载波相位)估计时，可以采用非数据辅助的前向估计算法，即从接收信号的样本中基于某项准则(例如，最大似然准则)直接估计出参数。对于非合作方盲接收条件下信号捕获和识别，首先基于探测信号进行载波频偏的粗估计，实现载波的快速捕获，并且将估计误差限制在±0.5hz以内；然后进行下变频及匹配滤波处理；再针对每一路子载波进行符号速率、载波频偏、载波相位的精细估计，以得到每一路的解调信息比特流。

考虑到衰落对短波突发信号的影响是随机的，衰落可能出现在突发头部，也可能出现在突发中部或者尾部。此时，如果采用单一方式估计解调参数(例如，均利用突发头部数据进行解调参数估计)，结果很可能不准确。针对这个问题，本发明中提出从突发信号不同位置入手，分别进行解调处理，再将结果进行融合判决的多策略联合抗衰落非合作方盲接收算法，分别利用突发的头部、中部、尾部数据估计解调参数、在结合crc校验结果确定最佳的解调结果。进一步地，针对某一路子载波的某个突发信号，将该突发分成头部、中部、尾部三部分进行考虑，分别进行解调参数估计，并通过crc校验确定该数据帧是否解调正确，只要有一类处理结果crc校验ok，则认为该帧数据解调正确，否则将三类处理结果均保留，以备多重纠错译码阶段使用。使用这种策略，能够有效减小短波信道衰落特性给信号盲接收造成的影响。

1)基于信号包络平方谱的符号速率估计：

其中，考虑到通信双方的晶振会存在一定误差，所以接收到的信号符号速率将在理论值附近有所偏差。这就需要在符号定时估计之前，进行符号速率的估计，采用基于信号包络平方谱的符号速率估计算法。

对高斯白噪声w(t)中的观测数据x(t)，即：

其中，an和bn表示信息符号的实部和虚部，tb为符号周期，fc为载频。首先进行hilbert变换得到解析信号然后计算的平方包络信号z(t)，即：

经过适当推导，可以得到：

其中，并且u(t)的fourier变换可以表示为：

因此可以从z(t)的傅氏变换幅度谱中检测到符号速率所对应的离散谱线。

2)基于非数据辅助的最大似然估计：

其中，对于经过频偏粗估计、下变频、匹配滤波处理后的准基带信号，采用基于非数据辅助的最大似然估计算法进行载波频偏精细估计。

假设已经获得精确符号同步的接收数据为：

其中，ak是独立同分布的等概dqpsk数据(假设该信号为采用dqpsk调试方式的16音信号)，t为符号周期，fe是未知的载波频偏，θ0是未知的载波相位，nk是实部与虚部统计独立的复高斯白噪声，方差为σ²。经过适当推导，可知xk的对数似然函数为：

其中，n表示数据符号长度，并且有：

其中，表示对函数y(ak,…)中的ak取均值。将式(2)代入式(1)，并略去无关项，可得：

对于2π/m旋转对称星座，可以进一步简化为：

从而得到载波频偏的最大似然估计为：

则令：

对上式求导，仅对导数为0的必要条件，即虚部为0进行分析，即：

其中，自相关函数r(k)定义为：

并且有可以看出，自相关函数r(k)包含了载波频偏的全部信息，再采用经典m&m算法估计频偏，即：

其中，权重w(k)为：

3)基于非数据辅助的载波初始相位估计：

其中，如果突发时间较短，在一个突发时间内进行一次相位估计就足够了，但如果突发时间较长，再假设一个突发时间内无频偏就不太合理了，此时需要将整个突发分成若干个时段，在每一段内假定无频偏，并针对每一段数据进行相偏估计。这种处理方法会产生段与段之间的相位跳变，也就是段与段之间的相位模糊。

针对这个问题，首先要基于v&v算法得到载波相位估计值。v&v算法的实现过程可以概括为：非线性去调制变换一＞实部和虚部信号分别求和一＞计算相位。如果该段突发较短，就认为这个值即为该段突发的载波相位估计结果；如果该段突发较长，那么就要判断是否会有相位跳变，并进一步消除相位跳变。

设v&v算法输出的第i段数据的相位估计值为其取值范围在±π/m，m表示dqpsk信号的调制阶数，而实际相位是k＝0,1,…,m-1中的一个。假设一个突发内的第i-1段信号的实际相位是：

那么，第i段信号的实际相位：

一定是最接近的那个相位值，即：

采用该方法，可以有效地降低相位连续跳变的概率，提高算法的抗噪声性能。第二实施例

作为一种实施方式，请参照图7，本实施例提供了一种应用于上述频谱检测仪100的译码方法，下面将结合图7对其所包含的步骤进行说明。

步骤s401：接收无线电信号。

该步骤与步骤s101相同，具体说明请参阅步骤s101。

步骤s402：基于预设方法判断所述无线电信号所采用的编码方式能否被识别。

该步骤与步骤s102相同，具体说明请参阅步骤s102，其中，在不能识别该无线电信号所采用的编码方式时，则执行步骤s405。

步骤s403：判断能否找到与所述无线电信号所采用的编码方式相对应的译码方式。

该步骤与步骤s103相同，具体说明请参阅步骤s103。

步骤s404：基于该译码方式对所述无线电信号进行译码。

该步骤与步骤s104相同，具体说明请参阅步骤s104。

步骤s405：对所述无线电信号进行录音或采样保存。

当无法对所述无线电信号所采用的编码方式进行识别时，便对该无线电信号进行录音或采样保存，作为后续信号编码分析素材，以便后续研发出新的识别方式对此进行识别。

第三实施例

本发明实施例还提供了一种译码装置，如图8所示。该译码装置110包括：接收模块111、第一判断模块112、第二判断模块113、选取模块114、和保存模块115。

所述接收模块111，用于接收无线电信号。

第一判断模块112，用于基于预设方法判断所述无线电信号所采用的编码方式能否被识别。进一步地，如图9所示，该第一判断模块112还包括：预处理子模块1121、特征提取子模块1122、判断子模块1123。

其中，预处理子模块1121，用于对所述无线电信号进行预处理，得到预处理信号。

特征提取子模块1122，用于基于所述预处理信号提取表征编码方式的特征量。

判断子模块1123，用于基于预设方法判断所述特征量能否被识别。

第二判断模块113，用于判断能否找到与所述无线电信号所采用的编码方式相对应的译码方式。

选取模块114，用于基于该译码方式对所述无线电信号进行译码。

保存模块115，用于对所述无线电信号进行录音或采样保存。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

本发明实施例所提供的译码装置110，其实现原理及产生的技术效果和前述方法实施例相同，为简要描述，装置实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read－onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。需要说明的是，在本发明中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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。