一種基于子模空間Gr*bner基的準(zhǔn)循環(huán)碼盲識別方法
【專利摘要】一種基于子?？臻g基的準(zhǔn)循環(huán)碼盲識別方法。本方法應(yīng)用于合作通信領(lǐng)域的智能通信以及非合作通信領(lǐng)域。本專利提出的基于子?？臻g基的準(zhǔn)循環(huán)碼盲識別方法，是利用準(zhǔn)循環(huán)碼的代數(shù)結(jié)構(gòu)特性，通過分組交織將其變換為一商環(huán)上模空間的子?？臻g，根據(jù)該子?？臻g基的性質(zhì)對準(zhǔn)循環(huán)碼的編碼參數(shù)進(jìn)行盲識別和估計(jì)。本專利的方法，能夠同時估計(jì)出準(zhǔn)循環(huán)碼碼長和信息位長，具有運(yùn)算復(fù)雜度低，識別速度快，性能穩(wěn)定等特點(diǎn)，且能夠抵抗高誤碼。
【專利說明】-種基于子?？臻gGr6bner基的準(zhǔn)循環(huán)碼盲識別方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明應(yīng)用于合作通信領(lǐng)域的智能通信以及非合作通信領(lǐng)域，涉及一種容誤碼的 包含RS碼在內(nèi)的準(zhǔn)循環(huán)碼編碼參數(shù)的盲估計(jì)。

【背景技術(shù)】
[0002] 為保證信息傳輸?shù)目煽啃?，信道編碼常用于通信領(lǐng)域中。當(dāng)接收端對通信信號解 調(diào)、解交織后，還需要進(jìn)行解碼，若能在接收端進(jìn)行數(shù)據(jù)盲處理獲得編碼參數(shù)，則可提高系 統(tǒng)效率，況且在一些特殊的領(lǐng)域并不能得到編碼參數(shù)。如在非合作通信中要在非授權(quán)接入 的情況下正確提取有用信息則必須正確估計(jì)編碼參數(shù)，才能恢復(fù)更多的信息數(shù)據(jù)，為信號 探測提供可靠信息，具有重要的實(shí)際應(yīng)用價值。近年來，信道編碼盲識別技術(shù)發(fā)展迅速，逐 漸成為了通信領(lǐng)域內(nèi)新的研究熱點(diǎn)。
[0003] 準(zhǔn)循環(huán)碼是線性分組碼的一類非常重要的子類，由于其特殊的代數(shù)結(jié)構(gòu)可以簡化 編譯碼電路及存儲空間，準(zhǔn)循環(huán)碼被廣泛應(yīng)用于差錯控制編碼中。例如，RS碼作為一類經(jīng)典 線性分組碼，在二元域上為一個循環(huán)移位因子等于其編碼域維數(shù)的準(zhǔn)循環(huán)碼；咬尾卷積碼 在一個分組長度內(nèi)可等效于一個準(zhǔn)循環(huán)碼，被應(yīng)用于LTE協(xié)議中；而準(zhǔn)循環(huán)LDPC碼是LDPC 碼的一大重要子類，廣泛應(yīng)用于包括IEEE802. 16e在內(nèi)的協(xié)議中。
[0004]目前對于信道編碼方式的盲識別研究主要集中在卷積碼上，對于線性分組碼的研 究較少，專門針對具有準(zhǔn)循環(huán)特性的線性分組碼的參數(shù)盲識別的研究更少。若直接將傳統(tǒng) 二進(jìn)制線性分組碼的估計(jì)方法應(yīng)用于RS碼或具有準(zhǔn)循環(huán)特性的線性分組碼參數(shù)盲估計(jì) 上，不能充分利用碼字的代數(shù)結(jié)構(gòu)性質(zhì)，估計(jì)效率低。
[0005]目前關(guān)于RS碼參數(shù)盲識別的相關(guān)文獻(xiàn)主要有劉健等人發(fā)表于《電子科技大學(xué)學(xué) 報》（2009, 38(3) : 363-367)的"RS碼的盲識別方法"，聞年成等人發(fā)表于《計(jì)算機(jī)工程與 應(yīng)用》（2011，47(19) : 136-139)的"RS碼的參數(shù)識別"以及呂喜等人在發(fā)表在《國防科技 大學(xué)學(xué)報》(2011，33(4) : 123-127)中的"一種RS碼快速盲識別方法"，這些方法的共同點(diǎn) 是利用RS碼在二元域上的等效碼字性質(zhì)來估計(jì)碼長，并縮小本原多項(xiàng)式和生成多項(xiàng)式的 搜索范圍，但估計(jì)碼長時所使用的數(shù)據(jù)量沒有減小，因而整個算法所需數(shù)據(jù)量并沒有減少， 性能也沒有得到實(shí)質(zhì)提升，且算法僅適用于RS碼，沒有利用準(zhǔn)循環(huán)代數(shù)結(jié)構(gòu)特性。甘露等 人在《電子與信息學(xué)報》（第34卷第12期，2012年12月）發(fā)表的"基于中國剩余定理分解 的RS碼快速盲識別算法"中利用了循環(huán)碼的代數(shù)特性，根據(jù)中國剩余定理，將原碼字分解為 一系列低階分量碼，通過對分量碼字的識別與估計(jì)得到原碼的碼長和本原多項(xiàng)式，進(jìn)一步 對生成多項(xiàng)式進(jìn)行估計(jì)，但缺點(diǎn)在于求取分量碼時需遍歷本原多項(xiàng)式，運(yùn)算量較大，且無法 直接估計(jì)出原碼的信息位長。
[0006] 本發(fā)明提供了一種容誤碼的準(zhǔn)循環(huán)碼編碼參數(shù)盲識別方法，充分利用準(zhǔn)循環(huán)碼 的代數(shù)結(jié)構(gòu)特性，通過分組交織將其變換為一商環(huán)上?？臻g的子?？臻g，根據(jù)該子?？臻g Gmbner基的性質(zhì)對準(zhǔn)循環(huán)碼的編碼參數(shù)進(jìn)行盲識別和估計(jì)，可同時獲得碼長和信息位長 參數(shù)，所需數(shù)據(jù)量和運(yùn)算量均較少。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，在數(shù)據(jù)量有限的情況下，充分利用準(zhǔn)循環(huán)碼的代 數(shù)結(jié)構(gòu)特性，高效地對準(zhǔn)循環(huán)碼的編碼參數(shù)進(jìn)行盲估計(jì)。
[0008] 為達(dá)到本發(fā)明的目的所采用的技術(shù)方案是，一種基于碼字變換子?？臻gGrijbner 基的準(zhǔn)循環(huán)碼參數(shù)盲估計(jì)方法，包括以下步驟：
[0009] 1)設(shè)需要遍歷的碼長范圍以及當(dāng)前二進(jìn)制碼長nbi ;
[0010] 2)按照當(dāng)前碼長nbi將截獲的準(zhǔn)循環(huán)碼數(shù)據(jù)流進(jìn)行分組，得到N組準(zhǔn)循環(huán)碼數(shù)據(jù)；
[0011] 3)根據(jù)當(dāng)前碼長nbi估計(jì)該碼長下可能的r組準(zhǔn)循環(huán)碼移位因子Ii和分塊個數(shù) Hii,滿足IIci=IiXIIii，且IiM;Kli,IIii)Ii= 1，2，...r};
[0012] 4)根據(jù)不同組的準(zhǔn)循環(huán)碼移位因子Ii和分塊個數(shù)Hii依次對N組碼字進(jìn)行HiiXIi 維重排，即按行寫入HiiXli維矩陣。得到N個數(shù)據(jù)矩陣Ci，i=l，2, "·，Ν;然后分別將N個 數(shù)據(jù)矩陣按列讀出并按照由低到高的階數(shù)順序轉(zhuǎn)化為多項(xiàng)式形式，見附圖2,得到N個R1上 的R-子模，其中及=尸+1〉；
[0013] 5)利用計(jì)算機(jī)代數(shù)系統(tǒng)求取N個R1上R-子模構(gòu)成的子?？臻g的GrGbner基，并記 錄其中單位基ei (即除第i位為單位元外其余位為零的基）的個數(shù)；
[0014] 6)判斷當(dāng)前碼長是否遍歷完畢碼長范圍；如是，進(jìn)入步驟8)，如否，更新當(dāng)前碼長 rv返回步驟2);
[0015] 7)選擇Gi^bner基中含單位基ei個數(shù)最少的子模空間所對應(yīng)的編碼參數(shù)（Ii,Hii) 為盲估計(jì)的編碼參數(shù)。
[0016] 8)利用行初等變換將估計(jì)出的編碼參數(shù)（Ii,Iiii)所對應(yīng)的子模空間的Gr^bner基 化為上三角形式，根據(jù)得到二進(jìn)制信息位長kbi，其中a為對角線上元素的 dSn 階數(shù)，則碼率R=kbi /OniXIi),RS碼信息位長IdiXR;
[0017]9)分為以下兩種情況：
[0018]I.對于RS碼，由估計(jì)出的參數(shù)Iici和k可確定生成多項(xiàng)式的根表達(dá)式 g(x) =fj(x+o〇,其中T=n-k;然后根據(jù)之前步驟8)中估計(jì)出的編碼參數(shù)（Iptvk)，遍 I=I 歷編碼維數(shù)HIi下的本原多項(xiàng)式得到本原多項(xiàng)式的估計(jì)值，代入g(x) =fl(x+ 〇〇記得到生 /=1 成多項(xiàng)式估計(jì)值；
[0019] II.對于準(zhǔn)循環(huán)LDPC5馬，根據(jù)之前步驟中估計(jì)出的編碼參數(shù)（Ii,IVk)，得到校驗(yàn) 矩陣的維數(shù)H= (Aij)，其中Aij為維數(shù)為HiiXmi的循環(huán)移位單位陣或稀疏方陣，且H的行重滿 足％_mg (Hmw) < 〇. 25!^，（稀疏性），根據(jù)此限制條件對該碼的對偶空間進(jìn)行搜索得到校驗(yàn) 矩陣H的估計(jì)值Hest。
[0020] 本發(fā)明的有益效果是，在同等誤碼率條件下運(yùn)算復(fù)雜度低，在識別碼長的同時可 以識別出信息位長，且所需數(shù)據(jù)量低，特別適用于智能通信、無線電檢測以及非合作通信領(lǐng) 域的信道編碼識別。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021] 圖1 :準(zhǔn)循環(huán)碼編碼參數(shù)盲識別方法流程圖
[0022] 圖2 :準(zhǔn)循環(huán)碼變換子?？臻g的構(gòu)造

【具體實(shí)施方式】
[0023] 本發(fā)明的原理是利用準(zhǔn)循環(huán)碼的代數(shù)結(jié)構(gòu)特性對其編碼參數(shù)進(jìn)行盲識別與估計(jì)。 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。這些實(shí)施例應(yīng)理解為僅用于說明本發(fā)明 而不用于限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。在閱讀了本發(fā)明記載的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以 對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等效變化和修飾同樣落入本發(fā)明權(quán)利要求所限定的范 圍。
[0024] 實(shí)施例：
[0025] 以本原多項(xiàng)式為prim_poly=x4+x+l的（15,11)RS碼為例。其編碼域維數(shù)dim=4 且對應(yīng)的二進(jìn)制碼長為60,生成多項(xiàng)式為gen_poly=x4+13x3+122+8x+7。比特誤碼率（BER) Pe=O. 001 ;截獲數(shù)據(jù)流長度L=20500bits。
[0026] 識別步驟如下：
[0027] 1)設(shè)需要遍歷的碼長η范圍為{n=2m - 1，3彡m彡8}以及當(dāng)前碼長nQ=7 ;
[0028] 2)按照當(dāng)前碼長Iitl對應(yīng)的二進(jìn)制碼長nb(l=21將截獲的準(zhǔn)循環(huán)碼數(shù)據(jù)流進(jìn)行分組， 得到N=IO組準(zhǔn)循環(huán)碼數(shù)據(jù)；
[0029] 3)由于是RS碼，該碼長下可能的準(zhǔn)循環(huán)碼移位因子Ii和分塊個數(shù)Hii只有1組， 艮P1尸3,111尸7 ;
[0030] 4)根據(jù)10，mi=7對N=IO組碼字進(jìn)行HiiXIi維重排，即按行寫入HiiXIi維矩陣。 得到10個數(shù)據(jù)矩陣Ci，i=l，2，…，10;然后分別將10個數(shù)據(jù)矩陣按列讀出并按照由低到 高的階數(shù)順序轉(zhuǎn)化為多項(xiàng)式形式，得到10個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)利用計(jì)算機(jī)代數(shù)系統(tǒng)求取步驟3)中10個R1上R-子模構(gòu)成的子?？臻g的 Gr6bner基，記錄其中單位基ei的個數(shù)為3 ;
[0032] 6)判斷當(dāng)前碼長是否遍歷完畢碼長范圍；如否，更新當(dāng)前碼長％，返回步驟2)，如 是，進(jìn)入步驟8)，；
[0033] 7)當(dāng)達(dá)到搜索上限時，根據(jù)之前步驟的記錄，可得當(dāng)叫=15即Ii=I11^=15時，對應(yīng) 子?？臻g的Groebner基中含單位基e;個數(shù)最少，為0 :

【權(quán)利要求】
1. 基于子模空間Grabner基的準(zhǔn)循環(huán)碼盲識別方法，其特征在于，包括W下步驟： 1) 設(shè)需要遍歷的碼長范圍W及當(dāng)前二進(jìn)制碼長ribt; 2) 按照當(dāng)前碼長ribt將截獲的準(zhǔn)循環(huán)碼數(shù)據(jù)流進(jìn)行分組，得到N組準(zhǔn)循環(huán)碼數(shù)據(jù)； 3) 根據(jù)當(dāng)前碼長ribt估計(jì)該碼長下的r組準(zhǔn)循環(huán)碼移位因子li和分塊個數(shù)叫，滿足 n〇=liXnii，ii li>l ； {(li，nii) I i = 1,2, --?r}； 4) 根據(jù)不同組的準(zhǔn)循環(huán)碼移位因子li和分塊個數(shù)叫依次對N組碼字進(jìn)行一一對應(yīng)的 X 維重排，得到N個Ri上的R-子模，其中=巧對+1〉； 5) 利用計(jì)算機(jī)代數(shù)系統(tǒng)求取N個Ri上R-子模構(gòu)成的子?？臻g的Gr6bner基，并記錄其 中單位基e;的個數(shù)； 6) 判斷當(dāng)前碼長是否遍歷完畢碼長范圍；如是，進(jìn)入步驟7)，如否，更新當(dāng)前碼長n。， 返回步驟2); 7) 選擇Grabner基中含單位基e,個數(shù)最少的子?？臻g所對應(yīng)的編碼參數(shù)為盲 估計(jì)的編碼參數(shù)。 8) 利用行初等變換將估計(jì)出的編碼參數(shù)Qi，nii)所對應(yīng)的子?？臻g的Grabner基化為 上H角形式，根據(jù)=；!；(/?,-嗦,,)得到二進(jìn)制信息位長kbi，其中為對角線上元素的階 數(shù)，則碼率R=kbi / (miXli)，RS碼信息位長k=riiXR; 9) 分為W下兩種情況： 對于RS碼，由估計(jì)出的參數(shù)n。和k確定生成多項(xiàng)式的根表達(dá)式g(x) = [[(> + a')，其中 i=l T=n - k ;然后根據(jù)之前步驟中估計(jì)出的編碼參數(shù)Qi，IV k)，遍歷編碼維數(shù)叫下的本原多 項(xiàng)式得到本原多項(xiàng)式的估計(jì)值，代入g〇)=ri(x+a')記得到生成多項(xiàng)式估計(jì)值； /=1 對于準(zhǔn)循環(huán)LDPC碼，根據(jù)之前步驟中估計(jì)出的編碼參數(shù)Qi，IV k)，得到校驗(yàn)矩陣 的維數(shù)H= (Ay)，其中A。為維數(shù)為miXmi的循環(huán)移位單位陣或稀疏方陣，且H的行重滿足 WHan^ng化J《0. 25IV根據(jù)此限制條件對該碼的對偶空間進(jìn)行搜索得到校驗(yàn)矩陣H的估計(jì) 值 Hest。
2. 如權(quán)利要求1所述一種基于子模空間Grdbner基的準(zhǔn)循環(huán)碼盲識別方法，其特征在 于，步驟2)中所述的碼長為二元域GF (2)上的碼長。
3. 如權(quán)利要求1所述一種基于子?？臻gGrObner基的準(zhǔn)循環(huán)碼盲識別方法，其 特征在于，步驟2)中所述的碼字組數(shù)N大于循環(huán)移位因子li，為經(jīng)驗(yàn)值；取值范圍為 li巧《N《li+10。
4. 如權(quán)利要求1所述一種基于子?？臻gGrabner基的準(zhǔn)循環(huán)碼盲識別方法，其特征在 于，步驟5)中所述的Grabner基為約化的GrObner基。
【文檔編號】H03M13/15GK104426555SQ201310393476
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年9月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月3日
【發(fā)明者】盧歐欣, 廖紅舒, 李立萍, 魏平 申請人:電子科技大學(xué)