[發(fā)明專利]一種跳頻通信中的迭代檢測譯碼方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610301037.7
• 申請日: 2016-05-09
• 公開（公告）號: CN105978661B
• 公開（公告）日: 2018-04-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 倪祖耀;尹悅;匡麟玲;吳勝
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: H04L1/00
• 分類號: H04L1/00
• 代理公司: 北京方安思達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11472
• 代理人: 王宇楊,李彪

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及跳頻通信檢測領(lǐng)域，具體涉及一種跳頻通信中的迭代檢測譯碼方法及裝置。

背景技術(shù)

跳頻通信系統(tǒng)因其良好的抗干擾性和低截獲概率，廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代軍事通信領(lǐng)域。然而在實(shí)際的跳頻通信系統(tǒng)中，收發(fā)晶振的相位噪聲使得接收信號存在隨機(jī)相位偏轉(zhuǎn)，而系統(tǒng)的高動態(tài)特性產(chǎn)生多普勒頻移，都對接收端恢復(fù)原始信號造成嚴(yán)重干擾。因此必須對接收信號的相位偏轉(zhuǎn)進(jìn)行補(bǔ)償，即載波同步。傳統(tǒng)的載波同步方法，如鎖相環(huán)，收斂速度太慢，難以應(yīng)用于快速跳頻系統(tǒng)中。其他開環(huán)的算法，比如對QPSK信號的四次方的方法，只在信噪比高時(shí)性能良好。

基于因子圖及和積算法框架的聯(lián)合檢測譯碼算法近十年來得到廣泛關(guān)注。因子圖用來表示各變量的聯(lián)合分布，包含相位噪聲和頻偏檢測部分以及譯碼部分，和積算法用來求解該聯(lián)合分布的邊緣分布，以便接收方根據(jù)最大后驗(yàn)概率準(zhǔn)則恢復(fù)信號。每一次迭代，LDPC譯碼模塊與相位恢復(fù)模塊之間互相傳遞消息，不斷挖掘有用信息，因此系統(tǒng)能工作在低信噪比下，且需要極少導(dǎo)頻。然而，和積算法求解時(shí)會出現(xiàn)積分困難，為此現(xiàn)有技術(shù)多采用相位噪聲離散化的方法來解決這個(gè)問題。然而離散化方法只有在量化精度足夠高時(shí)才能達(dá)到較好的性能，復(fù)雜度過高。而有些現(xiàn)有技術(shù)還提出Tikhonov-Single算法，采用單個(gè)Tikhonov分布近似因子圖中有關(guān)相位的消息，只需傳遞Tikhonov分布的參數(shù)，計(jì)算復(fù)雜度大大降低。在此基礎(chǔ)上，現(xiàn)有技術(shù)還對近似進(jìn)行優(yōu)化，得到更為精確的估計(jì)。然而由于跳頻通信系統(tǒng)每跳序列較短，上述這些算法性能表現(xiàn)不佳。

以上這些技術(shù)方案都是針對多普勒頻偏可忽略的情況研究的。而當(dāng)飛行器高速運(yùn)動、載波頻率較高等情況下，多普勒頻偏并不能忽略，此時(shí)載波相位估計(jì)中還應(yīng)包括對頻偏的估計(jì)。現(xiàn)有的算法采用的是將頻偏離散化和單個(gè)Tikhonov近似，然而這樣的處理方式同樣在跳頻通信中性能不佳。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種跳頻通信中的迭代檢測譯碼方法及系統(tǒng)，能夠利用譯碼器和相位檢測模塊的消息傳遞和反復(fù)迭代來補(bǔ)償相位噪聲和多普勒頻偏，進(jìn)而提高接收機(jī)性能。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實(shí)施例公開了如下技術(shù)方案：

第一方面，提供的一種跳頻通信中的迭代檢測譯碼方法，所述方法包含：

步驟101)根據(jù)發(fā)送端的信息比特序列b、發(fā)送序列x、接收端的接收序列r、隨機(jī)相位偏轉(zhuǎn)θ以及表示多普勒頻偏的變量之間的約束關(guān)系建立因子圖，并依據(jù)因子圖得到向上，向下，向前和向后的消息更新公式；

步驟102)采用頻偏離散化，即假定頻偏為若干個(gè)離散化的值，對每個(gè)確定的離散化的頻偏值，在步驟101)中建立的因子圖上迭代更新相位信息的消息，每次迭代前根據(jù)現(xiàn)有信息重新調(diào)整頻偏設(shè)置；且每次迭代完成后，將相偏和頻偏估計(jì)結(jié)果的軟信息傳輸給譯碼器，進(jìn)而與譯碼器聯(lián)合迭代，迭代結(jié)束后輸出譯碼結(jié)果；

其中，將因子圖中的相位消息近似為若干個(gè)吉洪諾夫Tikhonov分布的和，且構(gòu)成每個(gè)消息的吉洪諾夫Tikhonov分布的個(gè)數(shù)根據(jù)實(shí)際情況中對復(fù)雜度和估計(jì)性能折中要求進(jìn)行設(shè)定；根據(jù)相位估計(jì)均值劃分區(qū)域，在每個(gè)區(qū)域內(nèi)將多個(gè)吉洪諾夫Tikhonov分布近似為單個(gè)吉洪諾夫Tikhonov。

結(jié)合上述第一方面，在第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，上述步驟102)進(jìn)一步包含：

步驟102-1)將多普勒頻偏連續(xù)變量近似為上L個(gè)均勻分布的離散值作為初始迭代的L條路徑；

針對每條路徑進(jìn)行如下處理：

步驟102-1-1)將所有表示Tikhonov分布權(quán)值大小的w設(shè)為1，表示相位θ分布的參數(shù)ζ設(shè)為0，表示頻偏路徑權(quán)重的γ設(shè)為1；

初始化因子圖上和發(fā)送序列x相對應(yīng)的邊x向下的消息μ^↓(x_k,m)和隨機(jī)相位偏轉(zhuǎn)變量對應(yīng)的邊θ向下消息的參數(shù)作為初始迭代的值；

步驟102-1-2)計(jì)算向下消息的權(quán)值

步驟102-1-3)在每條路徑上，從左到右計(jì)算前向消息；

步驟102-1-4)在每條路徑上，從右向左計(jì)算反向消息；

步驟102-1-5)計(jì)算向上傳遞的消息；

步驟102-2)當(dāng)達(dá)到對應(yīng)信噪比下設(shè)定的迭代次數(shù)或者譯碼器相鄰兩次輸出的外信息變化值小于一個(gè)設(shè)定值時(shí)，迭代計(jì)算結(jié)束，迭代譯碼輸出的結(jié)果即為恢復(fù)后的信息序列；

若不滿足上述迭代結(jié)束的條件，則計(jì)算向下的消息μ^↓(x_k,m)，選擇另一條路徑并返回步驟102-1-2)。