專利名稱：一種容誤碼的ldpc碼編碼碼長(zhǎng)和碼率的識(shí)別方法
一種容誤碼的LDPC碼編碼碼長(zhǎng)和碼率的識(shí)別方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于智能通信、深空通信、衛(wèi)星通信和通信偵察等技術(shù)領(lǐng)域，涉及到信道編碼參數(shù)的識(shí)別，特別涉及到容誤碼的低密度奇偶校驗(yàn)碼(英文為L(zhǎng)ow Density Parity Check,簡(jiǎn)稱LDPC)編碼碼長(zhǎng)和碼率的識(shí)別方法。
背景技術(shù)：
在智能通信、深空通信和衛(wèi)星通信中，由于信道、時(shí)延等因素的影響，可能會(huì)導(dǎo)致信息不能實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地到達(dá)接收方。為了保證通信的可靠性，信息發(fā)送方需要適時(shí)地變換信道編碼參數(shù)以適應(yīng)信道傳輸環(huán)境的變化。在這種通信體制下，通信雙方無(wú)法通過(guò)協(xié)議實(shí)現(xiàn)有關(guān)信道編碼參數(shù)變化的同步聯(lián)絡(luò)，因而要求信息接收方具有獨(dú)立識(shí)別信道編碼參數(shù)的能力。在通信偵察等非協(xié)作通信領(lǐng)域中，由于偵收方無(wú)法事先確知通信雙方所采用的信道編碼參數(shù)，因而需要首先根據(jù)偵收碼流識(shí)別出相關(guān)信道編碼的參數(shù)，以便為獲取通信內(nèi)容信息或進(jìn)一步展開通信偵察提供技術(shù)依據(jù)。
針對(duì)上述技術(shù)需求，陸佩忠、鄒艷發(fā)明了一種基于齊次關(guān)鍵模方程求解的通信信道編碼參數(shù)盲識(shí)別方法，公開號(hào)為CN1713559。該方法存在以下兩個(gè)問(wèn)題其一，通信信道編碼的種類眾多，編碼機(jī)制也各不相同，該方法只是針對(duì)卷積碼參數(shù)的盲識(shí)別進(jìn)行了說(shuō)明， 并沒(méi)有指出其能否用于且如何用于對(duì)其它類型信道編碼的參數(shù)識(shí)別；其二，該方法雖然給出了一種求解齊次關(guān)鍵模方程的快速算法，但其求解過(guò)程仍然非常繁瑣，而且計(jì)算復(fù)雜度為O (N2)，N為接收碼流的長(zhǎng)度，可見(jiàn)，隨著碼長(zhǎng)的增加，計(jì)算復(fù)雜度將呈非線性增長(zhǎng)，這就有可能導(dǎo)致相關(guān)齊次模方程無(wú)法有效求解，從而導(dǎo)致識(shí)別失敗。張永光等人發(fā)明了一種基于矩陣求秩的線性分組碼編碼參數(shù)盲識(shí)別方法，公開號(hào)為CN102201882A。這種方法存在的問(wèn)題是當(dāng)待識(shí)別碼字的碼長(zhǎng)較大時(shí)，不僅難以確定用于碼長(zhǎng)識(shí)別的矩陣，而且碼長(zhǎng)越長(zhǎng)，構(gòu)建矩陣和矩陣求秩的復(fù)雜度就越高。因此，發(fā)明人將該方法在具體實(shí)施時(shí)的適用碼長(zhǎng)限定為不大于255比特。
LDPC碼是一種基于稀疏校驗(yàn)矩陣的糾錯(cuò)碼，它已成為數(shù)字衛(wèi)星電視、深空通信和移動(dòng)寬帶無(wú)線接入等應(yīng)用領(lǐng)域的信道編碼標(biāo)準(zhǔn)。使用長(zhǎng)碼和多碼率是LDPC碼在應(yīng)用中的兩個(gè)重要特征。例如，數(shù)字衛(wèi)星電視新標(biāo)準(zhǔn)DVB-S2中采用了 16200比特和64800比特兩種碼長(zhǎng)及21種碼率；由空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)咨詢委員會(huì)制訂的深空通信標(biāo)準(zhǔn)則采用了 9種碼長(zhǎng)和3 種碼率，其中最短碼長(zhǎng)為1280比特，最長(zhǎng)碼長(zhǎng)為32768比特。然而，目前國(guó)內(nèi)外尚沒(méi)有針對(duì) LDPC碼的碼長(zhǎng)和碼率進(jìn)行識(shí)別的方案或方法提出。隨著LDPC碼應(yīng)用的逐漸普及，如何識(shí)別LDPC碼的編碼碼長(zhǎng)和碼率已成為智能通信、衛(wèi)星通信、深空通信和通信偵察等技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)一步完善信道編碼參數(shù)識(shí)別體系所必須解決的主要問(wèn)題之一。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種容誤碼的LDPC碼編碼碼長(zhǎng)和碼率的識(shí)別方法，解決智能通信、深空通信、衛(wèi)星通信和通信偵察等應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域中對(duì)多碼長(zhǎng)、多碼率LDPC碼的識(shí)CN 102916774 A書明說(shuō)2/3頁(yè)別問(wèn)題。
本發(fā)明的技術(shù)方案包括以下步驟
步驟一根據(jù)目標(biāo)系統(tǒng)中不同碼長(zhǎng)、碼率組合下LDPC碼校驗(yàn)矩陣的構(gòu)造準(zhǔn)則，構(gòu)建相應(yīng)的校驗(yàn)矩陣庫(kù)，并將庫(kù)中各校驗(yàn)矩陣的索引號(hào)與相關(guān)碼長(zhǎng)、碼率的索引號(hào)建立一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系；
步驟二 根據(jù)目標(biāo)系統(tǒng)中各碼長(zhǎng)的索引號(hào)，按自然數(shù)遞增的順序，每次選擇一種碼長(zhǎng)作為測(cè)試碼長(zhǎng)；若各碼長(zhǎng)均已被用作測(cè)試碼長(zhǎng)，則轉(zhuǎn)至步驟七執(zhí)行最終識(shí)別結(jié)果處理；
步驟三自接收二進(jìn)制碼流的首比特位起，截取一段長(zhǎng)度等于測(cè)試碼長(zhǎng)的碼流作為測(cè)試碼字；
步驟四根據(jù)目標(biāo)系統(tǒng)中各碼率的索引序號(hào)，按自然數(shù)遞增的順序，每次選擇一種碼率作為測(cè)試碼率；若同一測(cè)試碼長(zhǎng)下各碼率均已被用作測(cè)試碼率，則轉(zhuǎn)至步驟二執(zhí)行測(cè)試碼長(zhǎng)更新；
步驟五確定測(cè)試碼長(zhǎng)與測(cè)試碼率所對(duì)應(yīng)的校驗(yàn)矩陣，利用測(cè)試碼字與該校驗(yàn)矩陣的乘積計(jì)算測(cè)試碼流的伴隨式，并利用當(dāng)前測(cè)試碼長(zhǎng)對(duì)伴隨式中非零元素的個(gè)數(shù)做歸一化處理；
步驟六若當(dāng)前伴隨式中非零元素個(gè)數(shù)的歸一化值等于零，則當(dāng)前的測(cè)試碼長(zhǎng)、測(cè)試碼率即為接收碼流中LDPC碼的碼長(zhǎng)和碼率，輸出識(shí)別結(jié)果，中止識(shí)別過(guò)程；否則，轉(zhuǎn)至步驟四執(zhí)行測(cè)試碼率更新；
步驟七通過(guò)比較確定識(shí)別過(guò)程中所得各伴隨式非零元素個(gè)數(shù)的歸一化值的最小值，該最小值所對(duì)應(yīng)的測(cè)試碼長(zhǎng)和測(cè)試碼率即為接收碼流中LDPC碼的碼長(zhǎng)和碼率，輸出識(shí)別結(jié)果，結(jié)束識(shí)別過(guò)程。
本發(fā)明的效果和益處是①能夠識(shí)別各種多碼長(zhǎng)、多速率的LDPC碼，可識(shí)別的最大碼長(zhǎng)為64800比特 級(jí)識(shí)別算法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，計(jì)算復(fù)雜度為O(N)，N為編碼碼長(zhǎng)容誤碼性好，識(shí)別性能穩(wěn)健，針對(duì)包括DVB-S2標(biāo)準(zhǔn)在內(nèi)的多種LDPC碼的識(shí)別實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)接收碼流的誤比特率小于10_4時(shí)，對(duì)碼長(zhǎng)、碼率的識(shí)別準(zhǔn)確率為100% ;當(dāng)接收碼流的誤比特率小于10_3時(shí)，對(duì)碼長(zhǎng)的識(shí)別準(zhǔn)確率為100%，對(duì)碼率的識(shí)別準(zhǔn)確率為93% ； 適用于智能通信、 深空通信、衛(wèi)星通信和通信偵察等技術(shù)領(lǐng)域中各類LDPC碼編碼參數(shù)的識(shí)別。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合技術(shù)方案詳細(xì)敘述本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。
(I)根據(jù)先驗(yàn)信息確定目標(biāo)系統(tǒng)所用LDPC碼的碼長(zhǎng)集L=U1, I2, I3,…，1 } 和碼率集R=Ir1, r2, r3,…，rK}。識(shí)別過(guò)程啟動(dòng)后，將L和R載入內(nèi)存。
(2)利用目標(biāo)系統(tǒng)LDPC碼校驗(yàn)矩陣的生成規(guī)則生成與各碼長(zhǎng)、碼率相對(duì)應(yīng)的校驗(yàn)矩陣庫(kù)H= Ihij I i=l, 2，3，…，M; j=l, 2，3，…，K}，其中，Iiij表示對(duì)應(yīng)于碼長(zhǎng)U、 碼率h的校驗(yàn)矩陣。識(shí)別過(guò)程啟動(dòng)后，校驗(yàn)矩陣庫(kù)H被載入內(nèi)存。
(3)從接收碼流中截取長(zhǎng)度為N的一段碼流，要求N彡max (I1, I2, I3,…，Im)。 該段碼流記為C，識(shí)別過(guò)程啟動(dòng)后將其載入內(nèi)存。
(4)識(shí)別過(guò)程的初始化設(shè)置識(shí)別結(jié)果存儲(chǔ)數(shù)組E[3]。其中，E
用于存儲(chǔ)識(shí)別過(guò)程中的最小歸一化值，其初始化值為I ;E[1]、E[2]用于存儲(chǔ)對(duì)應(yīng)的碼長(zhǎng)和碼率，其初始4化值均為O。
測(cè)試碼長(zhǎng)的初始序號(hào)i=l ；
測(cè)試碼率初始序號(hào)j=l。
(5)計(jì)算伴隨式=ClUl]。其中，Su表示對(duì)應(yīng)于校驗(yàn)矩陣hu所得到的伴隨式；Ci表示測(cè)試碼字，它是自碼流C的首比特起截取的一段長(zhǎng)為Ii的二進(jìn)制碼流；運(yùn)算符 “ · ”表示內(nèi)積。
(6)統(tǒng)計(jì)Sij中非零元素的個(gè)數(shù)，將其記為d，利用測(cè)試碼長(zhǎng)Ii計(jì)算d的歸一化值 D，即 D=ClZliο
(7)識(shí)別中止判斷若D等于零，則此時(shí)校驗(yàn)矩陣對(duì)應(yīng)的測(cè)試碼長(zhǎng)Ii和測(cè)試碼率 1^.即為測(cè)試碼流中LDPC碼的碼長(zhǎng)和碼率，設(shè)置E
=D，E[l]=li，E[2]=rj，轉(zhuǎn)至(11)輸出識(shí)別結(jié)果。否則，繼續(xù)識(shí)別過(guò)程。
(8)更新識(shí)別結(jié)果存儲(chǔ)數(shù)組若 D〈E
，則 E
=D，E[I] =Ii, E[2] =rJO
(9)更新測(cè)試碼率將碼率索引序號(hào)j的值加1，此時(shí)，若j ( K，則轉(zhuǎn)至(5)繼續(xù)執(zhí)行識(shí)別；否則，將j的值重置為1，繼續(xù)識(shí)別過(guò)程。
(10)更新測(cè)試碼長(zhǎng)將碼長(zhǎng)索引序號(hào)i的值加1，此時(shí)，若i彡M，則轉(zhuǎn)至(5)繼續(xù)執(zhí)行識(shí)別。否則，繼續(xù)識(shí)別過(guò)程。
(11)輸出識(shí)別結(jié)果碼長(zhǎng)為E[l]，碼率為E[2]。
完成容誤碼的LDPC碼編碼碼長(zhǎng)和碼率的識(shí)別。權(quán)利要求
1.一種容誤碼的LDPC碼編碼碼長(zhǎng)和碼率的識(shí)別方法，其特征包括以下步驟步驟一根據(jù)目標(biāo)系統(tǒng)中不同碼長(zhǎng)、碼率組合下LDPC碼校驗(yàn)矩陣的構(gòu)造準(zhǔn)則，構(gòu)建相應(yīng)的校驗(yàn)矩陣庫(kù)，并將庫(kù)中各校驗(yàn)矩陣的索引號(hào)與相關(guān)碼長(zhǎng)、碼率的索引號(hào)建立一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系；步驟二 根據(jù)目標(biāo)系統(tǒng)中各碼長(zhǎng)的索引號(hào)，按自然數(shù)遞增的順序，每次選擇一種碼長(zhǎng)作為測(cè)試碼長(zhǎng)；若各碼長(zhǎng)均已被用作測(cè)試碼長(zhǎng)，則轉(zhuǎn)至步驟七執(zhí)行最終識(shí)別結(jié)果處理；步驟三自接收二進(jìn)制碼流的首比特位起，截取一段長(zhǎng)度等于測(cè)試碼長(zhǎng)的碼流作為測(cè)試碼字；步驟四根據(jù)目標(biāo)系統(tǒng)中各碼率的索引序號(hào)，按自然數(shù)遞增的順序，每次選擇一種碼率作為測(cè)試碼率；若同一測(cè)試碼長(zhǎng)下各碼率均已被用作測(cè)試碼率，則轉(zhuǎn)至步驟二執(zhí)行測(cè)試碼長(zhǎng)更新；步驟五確定測(cè)試碼長(zhǎng)與測(cè)試碼率所對(duì)應(yīng)的校驗(yàn)矩陣，利用測(cè)試碼字與該校驗(yàn)矩陣的乘積計(jì)算測(cè)試碼流的伴隨式，并利用當(dāng)前測(cè)試碼長(zhǎng)對(duì)伴隨式中非零元素的個(gè)數(shù)做歸一化處理；步驟六若當(dāng)前伴隨式中非零元素個(gè)數(shù)的歸一化值等于零，則當(dāng)前的測(cè)試碼長(zhǎng)、測(cè)試碼率即為接收碼流中LDPC碼的碼長(zhǎng)和碼率，輸出識(shí)別結(jié)果，中止識(shí)別過(guò)程；否則，轉(zhuǎn)至步驟四執(zhí)行測(cè)試碼率更新；步驟七通過(guò)比較確定識(shí)別過(guò)程中所得各伴隨式非零元素個(gè)數(shù)的歸一化值的最小值， 該最小值所對(duì)應(yīng)的測(cè)試碼長(zhǎng)和測(cè)試碼率即為接收碼流中LDPC碼的碼長(zhǎng)和碼率，輸出識(shí)別結(jié)果，結(jié)束識(shí)別過(guò)程。
全文摘要
一種容誤碼的LDPC碼編碼碼長(zhǎng)和碼率的識(shí)別方法，屬于智能通信、深空通信、衛(wèi)星通信和通信偵察等技術(shù)領(lǐng)域。其特征是將目標(biāo)系統(tǒng)中LDPC碼的各種碼長(zhǎng)、碼率逐一用作測(cè)試碼長(zhǎng)和測(cè)試碼率，利用與二者對(duì)應(yīng)的校驗(yàn)矩陣分別計(jì)算接收碼流中自首比特起長(zhǎng)度與測(cè)試碼長(zhǎng)相同的一段測(cè)試碼流的伴隨式，并用測(cè)試碼長(zhǎng)對(duì)伴隨式中非零元素的個(gè)數(shù)做歸一化處理。若該歸一化值為零，則相應(yīng)的測(cè)試碼長(zhǎng)和測(cè)試碼率即為待識(shí)別LDPC碼的碼長(zhǎng)和碼率；否則，在測(cè)試結(jié)束時(shí)將所得各歸一化值中的最小者對(duì)應(yīng)的測(cè)試碼長(zhǎng)和測(cè)試碼率確定為待識(shí)別LDPC碼的碼長(zhǎng)和碼率。本發(fā)明的效果和益處是實(shí)現(xiàn)算法簡(jiǎn)單，識(shí)別性能穩(wěn)健，容誤碼性好，適用于各類LDPC碼編碼碼長(zhǎng)和碼率的識(shí)別。
文檔編號(hào)H04L1/00GK102916774SQ20121038471
公開日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2012年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月12日
發(fā)明者于明, 高新華, 杜宇峰 申請(qǐng)人:大連理工大學(xué)