[發明專利]編碼調制信號基于層進頻偏補償的迭代解調解碼方法

有效

• 申請號: 201010173679.6
• 申請日: 2010-05-14
• 公開（公告）號: CN101854229A
• 公開（公告）日: 2010-10-06
• 發明（設計）人: 吳曉富;宋越;趙春明
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍理工大學
• 主分類號: H04L1/00
• 分類號: H04L1/00;H04B1/707;H04L25/03
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 葉連生

技術領域

本發明涉及無線和衛星通信技術領域，尤其涉及一種極低信噪比下編碼調制信號的迭代解調解碼方法及裝置。

背景技術

無線和衛星通信系統中，傳輸比特受信道隨機噪聲的影響而產生隨機錯誤。理論和實踐證明，通過引入冗余度來提供傳輸可靠性的糾錯編碼方法是一類行之有效的手段。而近年來引入的Turbo碼和LDPC碼是至今發現的糾錯能力最強的編碼方案之一。

Turbo碼由C.Berrou等于1993年提出[C.Berrou，A.Glavieux，andP.Thitimajshima，“Near?Shannon?limit?error-correcting?coding?and?decoding：Turbo-codes，”in?ICC’93，Geneva，Swithzerland，May，1993，pp.1064-1070]，它被認為是近年來編碼理論取得的最大進展之一。在高斯白噪聲(Additive?White?GaussianNoise-AWGN)信道下Turbo碼在誤碼率為10^-5時以0.7dB的信噪比逼近于信道容量極限。LDPC(Low-Density?Parity?Check)碼由Gallager首先于1961年提出，但卻長期被人們遺忘直至1996年被Mackay等重新發現。精心設計的LDPC長碼性能甚至要優于Turbo碼。對于衛星信道，由于功率受限，降低衛星通信系統的工作信噪比無疑是至關重要的，引入Turbo(或LDPC)編解碼技術能很好地解決衛星信道功率受限的缺點。

關于LDPC編解碼的有關知識詳見[T.J.Richardson?and?Rüdiger?L.Urbanke，“TheCapacity?of?Low-Density?Parity-Check?Codes?Under?Message-Passing?Decoding，”IEEE?Trans.Inform.Theory，vol.47，Feb.2001，pp.599-618]，LDPC解碼采用置信度轉播譯碼算法，基于二分圖結構進行迭代解碼，并輸出類似于Turbo解碼的外信息。

相比于Turbo碼而言，LDPC碼的設計更為靈活(不同碼率/碼長)，LDPC碼解碼算法的全并行結構使得設計高吞吐率的LDPC解碼器更容易。因此，未來通信系統中有關信道編碼的標準化大都選用LDPC碼。

根據校驗矩陣中1的分布特性，可將LDPC碼分為規則LDPC碼和非規則LDPC碼。一個規則的(d_v，d_c)-LDPC碼意味著校驗矩陣具有如下特性：每一行含1的個數恒定，其數目為d_c；每一列含1的個數也恒定，其數目為d_v。否則，則為非規則LDPC碼。

目前大部分Turbo/LDPC解碼方法僅考慮了高斯白噪聲(AWGN)信道，這在實際無線和衛星通信中是不夠的。在實際信道下，編碼數字信號一般需調制后再發送，這就要求收發兩端有相同的頻率發生器。但是由于實際器件的非理想特性，特別是傳輸媒介的時變衰落等特性，使得收發的調制信號的頻偏和相位實際上在很大程度是未知的，這就要求接收機進行信道估計和跟蹤以消除未知頻偏和相位對發送信號的影響。這樣，如何估計未知信道的各種參數從而對Turbo/LDPC碼進行解碼是廣受人們關注的研究熱點。該問題的困難在于：Turbo/LDPC碼工作的信噪比要遠遠低于常規條件下的信噪比，而事實上在低信噪比下如何精確估計和跟蹤信道參數本身就是一大難題。

在衛星與無線通信中，典型的信道未知參數為頻率偏移(頻偏)和載波相位。傳統的信道估計技術是采用鎖相環技術。由于極低信噪比下通信的特殊性，傳統算法不再使用。可能的解決方案是放棄以前信道估計和信道譯碼各自獨立的特性而代之以聯合迭代解調解碼，使得信道估計能夠充分利用編碼提供的冗余度。

發明內容

技術問題：本發明的目的是提供一種用于極低信噪比下LDPC編碼BPSK通信系統簡單實用的迭代解調解碼方法。

技術方案：本發明的編碼調制信號基于層進頻偏補償的迭代解調解碼方法，其步驟包括：

1)接收一幀編碼調制信號完整幀，并將其切割成多個信號子塊；

2)初始化編碼比特的外信息；

3)根據編碼比特的外信息及接收到的一幀信號樣本值，采用一種修正M&M算法進行頻偏估計；

4)根據當前信號子塊結構以及上述頻偏估計執行一種修正Tikhonov解調算法完成信號解調，輸出編碼比特的解調軟值；