[發明專利]極低信噪比下的迭代載波同步方法

無效

• 申請號: 200910216343.0
• 申請日: 2009-11-25
• 公開（公告）號: CN102075476A
• 公開（公告）日: 2011-05-25
• 發明（設計）人: 唐發建;史治平;張忠培;晏輝
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H04L27/26
• 分類號: H04L27/26;H04L25/02;H04L1/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及的是數字通信系統中的兩項關鍵技術，即載波同步和糾錯編碼。特別是在極低信噪比條件下，迭代譯碼聯合載波估計方案的設計。

背景技術

糾錯能力強大的糾錯碼如Turbo碼、LDPC碼，它們的理論性能優異，實際應用中的性能往往存在較大差距，這主要是由于系統同步精度隨信噪比的降低而減小，在信噪比很低時，傳統的同步算法已經不能正常工作。近年來，人們提出了一種編碼輔助的迭代載波同步方法。它將載波同步與SISO譯碼器相結合，利用譯碼器每次迭代輸出的軟信息來輔助同步。其中基于EM算法的迭代載波同步算法是最為典型的算法，Nele?Noels等人給出了軟信息輔助的迭代同步理論框架，基于EM算法給出了迭代同步更一般的分析方法。針對Turbo/LDPC編碼系統，編碼輔助的迭代載波同步算法在低信噪比條件下(如Es/No≥0dB))具有相當好的性能。但在極低信噪比條件下(如Es/No≤0dB)，如何利用迭代譯碼信息輔助同步仍然是個值得研究的課題。

針對極低信噪比條件下同步困難的問題，本文提出了LDPC-Hadamard碼輔助迭代載波同步算法。此方法的同步思想與基于EM算法的迭代載波同步算法基本一致，但是這種方法更加直觀，易于理解。同時我們采用的糾錯碼不是Turbo/LDPC碼，而是低碼率的LDPC-Hadamard碼，它在極低碼率下與香農限非常接近。這樣我們給出的同步算法可以實現極低信噪比條件下的同步及譯碼。

發明內容

本發明提出了一種LDPC-Hadamard碼輔助的迭代載波同步的方案。它的最大優點在于采用了低碼率碼(LDPC-Hadamard碼)輔助迭代載波同步，能夠在極低信噪比(如Es/No＝-10dB)條件下實現精確的同步和正確的譯碼。

1.系統模型

系統模型圖如圖1所示。在發送端，將K位二進制數據流b送入LDPC-Hadamard編碼器，輸出長度為N的LDPC-Hadamard碼字c，然后碼字c經過BPSK調制得到發送信號s。信號s經過高斯白噪聲信道，并引入了載波相位偏移θ和載波頻率偏移Δf。在接收端，假定對信號進行了完美的符號定時處理，并且歸一化頻偏ΔfT＜＜1，則接收信號可以表示成(等價的基帶信號)：

r_k＝s_ke^{j(2πkΔfT+θ)}+ω_k，k＝1，…，N????(1)

其中T表示符號周期，{ω_k)是獨立同分布的復高斯隨機變量，均值為0，實部虛部不相關且功率都為σ²。信號{r_k)輸入至LDPC-Hadamard碼譯碼器，譯碼器輸出軟信息及碼字。載波同步器利用譯碼器輸出的軟信息進行載波恢復，輸出θ，Δf的估計值。然后利用得到估計值對信號{r_k}進行補償，重新輸入譯碼器。這樣反復迭代，就可以逼近θ和Δf的真值，同時正確譯碼。

2.LDPC-Hadamard碼的編譯碼結構

2.1?LDPC-Hadamard碼的編碼結構

LDPC-Hadamard碼是一種推廣的LDPC碼，簡單地定義為將LDPC碼Tanner圖中的SPC校驗節點換成Hadamard碼校驗節點。LDPC-Hadamard碼字C由兩步生成：

第1步：構造一個沒有度為1的變量節點的LDPC碼C_ldpc；

第2步：將與每個SPC校驗節點相連的變量節點構造成一個Hadamard碼。

將第1步中的LDPC碼和第2步中產生的數個Hadamard碼組合在一起就構成了LDPC-Hadamard碼字C。它的結構如圖2所示。

2.2?LDPC-Hadamard碼的譯碼結構

與LDPC碼的譯碼結構類似，LDPC-Hadamard碼的譯碼也采用一般的消息傳遞算法，消息傳遞算法是一種迭代譯碼算法，在該算法的每一輪迭代過程中，關于各個變量節點的置信信息需要在變量節點和校驗節點之間進行傳遞。置信信息定義為變量節點的對數似然比值(LLRs).