一种级联系统及其信息传输方法、解调译码方法及其装置与流程

本发明涉及通信领域中的一种解调译码技术，尤其涉及的是一种针对二元ldpc和2dpsk级联系统的基于联合迭代的解调译码方法，具体为一种基于联合迭代的解调译码方法及其解调译码装置，采用所述解调译码方法的针对二元ldpc和2dpsk的级联系统，所述级联系统的信息传输方法，采用所述解调译码方法的计算机终端，采用所述解调译码方法的计算机可读存储介质。

背景技术：

差分m进制相移键控(mdpsk)调制是一种重要的调制方案，广泛应用于车联网，高速列车和无人机等高移动性通信。传统的差分检测，称为双符号差分检测(tsdd)，是一种常见的非相干检测方案。然而，与相干检测相比，随着调制阶数的增加tsdd的性能也急剧恶化。mpsk的多符号差分检测(msdd)，其基于最大似然序列估计。在某种程度上，msdd可以补偿tsdd和相干检测之间的差距，但是相应的检测复杂度随序列的长度指数增加。研究发现卷积码和turbo码的dpsk系统采用迭代接收机能够明显改进msdd的性能。

随着通信标准的不断发展，采用卷积码和turbo码作为级联码的短帧传输系统已经无法满足高性能和低实现复杂度的需求。因此，系统所采用的级联码已经从卷积码和turbo码转换为低密度奇偶校验(ldpc)码。ldpc码的实现复杂度较低且纠错性能好，通过全并行操作易于硬件实现且译码错误率低。在具有msdd方案的ldpc编码系统中通过利用外部信息传输图和在接收端采用迭代解调译码技术不仅能够避免信道状态信息的估计，而且还可以进一步提高级联系统的性能和降低工程实现复杂度。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于联合迭代的解调译码方法及其解调译码装置，采用所述解调译码方法的针对二元ldpc和2dpsk的级联系统，所述级联系统的信息传输方法，采用所述解调译码方法的计算机终端，采用所述解调译码方法的计算机可读存储介质。所述基于联合迭代的解调译码方法在具有msdd方案的ldpc编码系统中，能够在接收端采用迭代解调译码技术，不仅能够避免信道状态信息的估计，而且还可以提高级联系统的性能，使级联系统性能稳定、易于工程实现。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种二元ldpc和2dpsk的级联系统，其包括发送端、接收端以及供所述发送端和所述接收端之间通讯的信道；其中，

在所述发送端，设置ldpc编码器、比特交织器一、2dpsk调制器，将发送的信息序列送入所述ldpc编码器中得到码字序列，再将码字序列经过所述比特交织一和所述2dpsk调制器调制；

在所述接收端，设置2dpsk解调器、解交织器、比特交织器二、ldpc译码器，将接收符号序列y经过所述2dpsk解调器的多符号差分解调和所述解交织器的解交织后送入到所述ldpc译码器中进行译码，将得到的译码外信息经所述比特交织器二比特交织后再反馈到所述2dpsk解调器中，重复执行解调和译码之间的信息传递，形成一个解调和译码联合迭代的闭环结构，直至满足联合迭代解调和译码的最大迭代次数后，停止迭代过程再译码后判决输出。

作为上述方案的进一步改进，在所述接收端采用的解调译码方法为：

一、对待解调译码的符号序列y进行q次迭代数据处理得到后验信息其中，q为正整数，q＝1、2、……、q，q为所述迭代数据处理的最大迭代次数；

二、将后验信息进行判决输出得到

其中，所述迭代数据处理的方法包括以下步骤：

(1)令q＝1，且设置一个初始值；

(2)将符号序列y通过所述2dpsk解调器基于多符号差分检测算法得到解调后验信息由于q＝1，因此为

(3)将解调后验信息与码外信息序列作差得到解调外信息由于q＝1，因此为为由于q＝1为首次迭代，因此对赋值所述初始值；

(4)将解调外信息通过所述解交织器解交织后得到先验信息由于q＝1，因此为

(5)将先验信息和符号序列y通过所述ldpc译码器基于归一化最小和算法得到译码外信息和后验信息由于q＝1，因此为为

(6)令q＝2，将译码外信息通过所述比特交织器二比特交织后得到码外信息序列由于q＝2，因此为故，由此得到重新赋值；

(7)重复步骤(2)至(6)直至q＝q，以得到所述后验信息

本发明还提供一种基于联合迭代的解调译码方法，所述解调译码方法采用解调和译码联合迭代的方式：

将接收符号序列y经过多符号差分解调和解交织后进行译码，将得到的译码外信息经比特交织后再反馈进行解调，重复执行解调和译码之间的信息传递，形成一个解调和译码联合迭代的闭环结构，直至满足最大迭代次数后，停止迭代过程再译码后判决输出。

作为上述方案的进一步改进，所述解调译码方法包括以下步骤：

一、对待解调译码的符号序列y进行q次迭代数据处理得到后验信息其中，q为正整数，q＝1、2、……、q，q为所述迭代数据处理的最大迭代次数；

二、将后验信息进行判决输出得到

其中，所述迭代数据处理的方法包括以下步骤：

(1)令q＝1，且设置一个初始值；

(2)将符号序列y基于多符号差分检测算法得到解调后验信息由于q＝1，因此为

(3)将解调后验信息与码外信息序列作差得到解调外信息由于q＝1，因此为为由于q＝1为首次迭代，因此对赋值所述初始值；

(4)将解调外信息通过解交织后得到先验信息由于q＝1，因此为

(5)将先验信息和符号序列y基于归一化最小和算法得到译码外信息和后验信息由于q＝1，因此为为

(6)令q＝2，将译码外信息通过比特交织后得到码外信息序列由于q＝2，因此为故，由此得到重新赋值；

(7)重复步骤(2)至(6)直至q＝q，以得到所述后验信息

本发明还提供一种基于联合迭代的解调译码装置，所述解调译码装置采用解调和译码联合迭代的闭环结构：

将接收符号序列y经过多符号差分解调和解交织后进行译码，将得到的译码外信息经比特交织后再反馈进行解调，重复执行解调和译码之间的信息传递，形成所述解调和译码联合迭代的闭环结构，直至满足最大迭代次数后，停止迭代过程再译码后判决输出。

作为上述方案的进一步改进，所述解调译码装置包括：

联合迭代模块，其用于对待解调译码的符号序列y进行q次迭代数据处理得到后验信息其中，q为正整数，q＝1、2、……、q，q为所述迭代数据处理的最大迭代次数；

判决模块，其用于将后验信息进行判决输出得到

其中，所述联合迭代模块包括：

初始化单元，其用于令q＝1，且设置一个初始值；

解调外信息单元，其用于将符号序列y基于多符号差分检测算法得到解调后验信息由于q＝1，因此为其还用于将解调后验信息与码外信息序列作差得到解调外信息由于q＝1，因此为为由于q＝1为首次迭代，因此对赋值所述初始值；

解调外信息解交织单元，其用于将解调外信息通过解交织后得到先验信息由于q＝1，因此为

计算译码外信息和后验信息单元，其用于将先验信息和符号序列y基于归一化最小和算法得到译码外信息和后验信息由于q＝1，因此为为

译码外信息交织单元，其用于令q＝2，将译码外信息通过比特交织后得到码外信息序列由于q＝2，因此为故，由此得到重新赋值；

判断迭代条件单元，其用于依次重复启动所述解调外信息单元、所述解调外信息解交织单元、所述计算译码外信息和后验信息单元、所述译码外信息交织单元直至q＝q，以得到所述后验信息

本发明还提供一种二元ldpc和2dpsk的级联系统的信息传输方法，其包括以下步骤：

设置发送端；

设置接收端；

设置供所述发送端和所述接收端之间通讯的信道；

其中，

在所述发送端，设置ldpc编码器、比特交织器一、2dpsk调制器，将发送的信息序列送入所述ldpc编码器中得到码字序列，再将码字序列经过所述比特交织一和所述2dpsk调制器调制；

在所述接收端，设置2dpsk解调器、解交织器、比特交织器二、ldpc译码器，将接收符号序列y经过所述2dpsk解调器的多符号差分解调和所述解交织器的解交织后送入到所述ldpc译码器中进行译码，将得到的译码外信息经所述比特交织器二比特交织后再反馈到所述2dpsk解调器中，重复执行解调和译码之间的信息传递，形成一个解调和译码联合迭代的闭环结构，直至满足联合迭代解调和译码的最大迭代次数后，停止迭代过程再译码后判决输出。

作为上述方案的进一步改进，在所述接收端采用的解调译码方法为：

一、对待解调译码的符号序列y进行q次迭代数据处理得到后验信息其中，q为正整数，q＝1、2、……、q，q为所述迭代数据处理的最大迭代次数；

二、将后验信息进行判决输出得到

其中，所述迭代数据处理的方法包括以下步骤：

(1)令q＝1，且设置一个初始值；

(2)将符号序列y通过所述2dpsk解调器基于多符号差分检测算法得到解调后验信息由于q＝1，因此为

(3)将解调后验信息与码外信息序列作差得到解调外信息由于q＝1，因此为为由于q＝1为首次迭代，因此对赋值所述初始值；

(4)将解调外信息通过所述解交织器解交织后得到先验信息由于q＝1，因此为

(5)将先验信息和符号序列y通过所述ldpc译码器基于归一化最小和算法得到译码外信息和后验信息由于q＝1，因此为为

(6)令q＝2，将译码外信息通过所述比特交织器二比特交织后得到码外信息序列由于q＝2，因此为故，由此得到重新赋值；

(7)重复步骤(2)至(6)直至q＝q，以得到所述后验信息

本发明还提供一种计算机终端，其包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其中，所述处理器执行所述程序时实现上述基于联合迭代的解调译码方法的步骤。

本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其中，所述程序被处理器执行时，实现上述基于联合迭代的解调译码方法的步骤。

本发明采用所述基于联合迭代的解调译码方法的二元ldpc和2dpsk的级联系统，不仅能获得优异的误码性能和较低的工程实现复杂度，还可以抵抗较大的多普勒频偏和相偏以适应更加恶劣的通信环境。与现有技术相比，本发明能够使得ldpc码获得良好的度分布，从而最小化级联系统的信噪比收敛阈值，改善系统的性能。

附图说明

图1为本发明实施例1提供的一种二元ldpc和2dpsk的级联系统的功能模块示意图。

图2为图1中级联系统的解调译码功能的信号流向图。

图3为本发明实施例2的基于联合迭代的解调译码方法的流程图。

图4为图3中的基于联合迭代的解调译码方法的详细流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

请参阅图1，本实施例的二元ldpc和2dpsk的级联系统发送端、接收端以及供所述发送端和所述接收端之间通讯的信道。在本实施例中，信道采用awgn信道4，awgn为additivewhitegaussiannoise的首字母简写，指信道加性高斯白噪声，是最基本的噪声与干扰模型。ldpc指低密度奇偶校验，2dpsk指二进制差分相移键控。

在所述发送端，设置ldpc编码器1、比特交织器一2、2dpsk调制器3，将发送的信息序列送入ldpc编码器1中得到码字序列，再将码字序列经过比特交织一2和2dpsk调制器3调制。

在所述接收端，设置2dpsk解调器5、解交织器6、比特交织器二7、ldpc译码器8，将接收符号序列y经过2dpsk解调器5的多符号差分解调和解交织器6的解交织后送入到ldpc译码器8中进行译码，将得到的译码外信息经比特交织器二7比特交织后再反馈到2dpsk解调器5中，重复执行解调和译码之间的信息传递，形成一个解调和译码联合迭代的闭环结构，直至满足联合迭代解调和译码的最大迭代次数后，停止迭代过程再译码后判决输出。

在本实施例中，其中在发送端，将发送的信息序列送入ldpc编码器1中得到码字序列，再将码字序列经过比特交织和2dpsk调制；

在接收端首先将接收符号序列经过多符号差分解调和解交织后送入到ldpc译码器8中进行译码；

接着将得到的译码外信息经比特交织后再反馈到2dpsk解调器5中，重复执行解调和译码之间的信息传递；

最后当满足联合迭代解调和译码的最大迭代次数后，停止迭代过程再译码后判决输出。

针对二元ldpc和2dpsk级联系统的基于联合迭代的解调译码方法，请结合图2，接下去做一个详细的举例说明，所述解调译码方法包括以下步骤：

(1)初始化阶段，令迭代次数q＝1，先验信息最大迭代次数q＝3；

(2)计算解调外信息阶段，利用接收信号y和第q-1次迭代后获得的解调先验信息基于多符号差分检测算法得到解调后验信息与译码外信息序列作差计算出解调外信息

(3)解调外信息解交织阶段，将解调外信息经解交织后得到送至ldpc译码器作先验信息的

(4)计算译码外信息和后验信息阶段，利用接收信号y和先验信息基于归一化最小和算法(msa)得到译码外信息和后验信息

(5)判断迭代条件阶段，令迭代次数q＝q+1，若p＜q，则跳转至译码外信息交织阶段；否则，迭代终止，对译码后验信息进行判决并输出

(6)译码外信息交织阶段，将译码外信息经比特交织后得到再送至多符号差分检测器作先验信息，并跳转至计算解调外信息阶段。

该解调译码方法性能稳定，适用性强，易于工程实现。本发明与现有技术相比能够使得ldpc码获得良好的度分布，从而最小化级联系统的信噪比收敛阈值，改善系统的性能。

实施例2

本实施例2介绍了一种基于联合迭代的解调译码方法，所述解调译码方法采用解调和译码联合迭代的方式：将接收符号序列y经过多符号差分解调和解交织后进行译码，将得到的译码外信息经比特交织后再反馈进行解调，重复执行解调和译码之间的信息传递，形成一个解调和译码联合迭代的闭环结构，直至满足最大迭代次数后，停止迭代过程再译码后判决输出。

请参阅图3，所述解调译码方法包括以下步骤：

一、对待解调译码的符号序列y进行q次迭代数据处理得到后验信息其中，q为正整数，q＝1、2、……、q，q为所述迭代数据处理的最大迭代次数；

二、将后验信息进行判决输出得到

其中，所述迭代数据处理的方法包括以下步骤：

(1)令q＝1，且设置一个初始值；

(2)将符号序列y基于多符号差分检测算法得到解调后验信息由于q＝1，因此为

(3)将解调后验信息与码外信息序列作差得到解调外信息由于q＝1，因此为为由于q＝1为首次迭代，因此对赋值所述初始值；

(4)将解调外信息通过解交织后得到先验信息由于q＝1，因此为

(5)将先验信息和符号序列y基于归一化最小和算法得到译码外信息和后验信息由于q＝1，因此为为

(6)令q＝2，将译码外信息通过比特交织后得到码外信息序列由于q＝2，因此为故，由此得到重新赋值；

(7)重复步骤(2)至(6)直至q＝q，以得到所述后验信息

本实施例的基于联合迭代的解调译码应用于实施例1中的二元ldpc和2dpsk的级联系统时，其在所述接收端采用的解调译码方法为：

一、对待解调译码的符号序列y进行q次迭代数据处理得到后验信息其中，q为正整数，q＝1、2、……、q，q为所述迭代数据处理的最大迭代次数；

二、将后验信息进行判决输出得到

其中，所述迭代数据处理的方法包括以下步骤：

(1)令q＝1，且设置一个初始值；

(2)将符号序列y通过2dpsk解调器5基于多符号差分检测算法得到解调后验信息由于q＝1，因此为

(3)将解调后验信息与码外信息序列作差得到解调外信息由于q＝1，因此为为由于q＝1为首次迭代，因此对赋值所述初始值；

(4)将解调外信息通过解交织器6解交织后得到先验信息由于q＝1，因此为

(5)将先验信息和符号序列y通过ldpc译码器8基于归一化最小和算法得到译码外信息和后验信息由于q＝1，因此为为

(6)令q＝2，将译码外信息通过比特交织器二7比特交织后得到码外信息序列由于q＝2，因此为故，由此得到重新赋值；

(7)重复步骤(2)至(6)直至q＝q，以得到所述后验信息

该解调译码方法性能稳定，适用性强，易于工程实现。本发明与现有技术相比能够使得ldpc码获得良好的度分布，从而最小化级联系统的信噪比收敛阈值，改善系统的性能。

实施例3

本实施例介绍了一种基于联合迭代的解调译码装置，其对应于实施例2的基于联合迭代的解调译码方法，解调译码方法可以采用计算机程序方式实现，当采用计算机程序方式实现时，需要设置一个功能模块框架，即为本实施例的解调译码装置。

所述解调译码装置采用解调和译码联合迭代的闭环结构：将接收符号序列y经过多符号差分解调和解交织后进行译码，将得到的译码外信息经比特交织后再反馈进行解调，重复执行解调和译码之间的信息传递，形成所述解调和译码联合迭代的闭环结构，直至满足最大迭代次数后，停止迭代过程再译码后判决输出。

所述解调译码装置包括联合迭代模块、判决模块。

联合迭代模块用于对待解调译码的符号序列y进行q次迭代数据处理得到后验信息其中，q为正整数，q＝1、2、……、q，q为所述迭代数据处理的最大迭代次数。

判决模块用于将后验信息进行判决输出得到

所述联合迭代模块包括初始化单元、解调外信息单元、解调外信息解交织单元、计算译码外信息和后验信息单元、译码外信息交织单、判断迭代条件单元。

初始化单元用于令q＝1，且设置一个初始值。

解调外信息单元用于将符号序列y基于多符号差分检测算法得到解调后验信息由于q＝1，因此为其还用于将解调后验信息与码外信息序列作差得到解调外信息由于q＝1，因此为为由于q＝1为首次迭代，因此对赋值所述初始值。

解调外信息解交织单元用于将解调外信息通过解交织后得到先验信息由于q＝1，因此为

计算译码外信息和后验信息单元用于将先验信息和符号序列y基于归一化最小和算法得到译码外信息和后验信息由于q＝1，因此为为

译码外信息交织单元用于令q＝2，将译码外信息通过比特交织后得到码外信息序列由于q＝2，因此为故，由此得到重新赋值。

判断迭代条件单元用于依次重复启动所述解调外信息单元、所述解调外信息解交织单元、所述计算译码外信息和后验信息单元、所述译码外信息交织单元直至q＝q，以得到所述后验信息

本实施例具有与实施例2相同的有益效果。

实施例4

本实施例提供一种计算机终端，其包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序。所述处理器执行所述程序时实现实施例3的基于联合迭代的解调译码方法的步骤。

实施例2的基于联合迭代的解调译码方法在应用时，可以软件的形式进行应用，如设计成独立运行的程序，安装在计算机终端上，计算机终端可以是电脑、智能手机等。也可以设计成嵌入式运行的程序，安装在计算机终端上，如安装在单片机上。

实施例5

本实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序。所述程序被处理器执行时，实现实施例2的基于联合迭代的解调译码方法的步骤。

实施例2的基于联合迭代的解调译码方法在应用时，可以软件的形式进行应用，如设计成计算机可读存储介质可独立运行的程序，计算机可读存储介质可以是u盘，设计成u盾，通过u盘设计成通过外在触发启动整个方法的程序。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。