[發明專利]面向插入刪節與替代錯誤的硬判決導向前后向估計方法

有效

• 申請號: 201611097459.3
• 申請日: 2016-12-02
• 公開（公告）號: CN106788458B
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發明（設計）人: 張林林;陳為剛;楊晉生;劉敬浩
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H03M13/11
• 分類號: H03M13/11
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 李林娟

1.一種面向插入刪節與替代錯誤的硬判決導向前后向估計方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

(1)針對采用級聯水印與糾錯碼的方案，利用外譯碼器輸出的硬判決碼字序列生成水印譯碼器新的參考序列；

(2)更新描述接收序列的隱馬爾可夫過程的狀態輸出概率即由j時刻的同步漂移狀態x_j轉移至j+1時刻的同步漂移狀態x_j+1時產生序列的概率，其中j時刻表示接收碼字中第j-1個比特已傳輸、第j個比特待傳輸的時刻，漂移狀態x_j是指從第0個傳輸比特到第j個傳輸比特由信道產生的全部插入比特數與全部刪節比特數之差，

x_j,x_j+1∈{-x_max,…,0,…,x_max}，

其中x_max是內譯碼器設定的最大漂移，且滿足x_j-1≤x_j+1≤x_j+I，I是最大連續插入比特數，為接收子序列0≤j≤N，N是碼字的比特長度；

(3)遞歸計算硬判決導向的前向度量值和后向度量值，并利用更新后的前向和后向度量值計算碼字中第i個符號d_i的似然信息P(d_i|r)，其中d_i∈{0,1,…,2^k-1}為LDPC碼字中第i個符號的取值，0≤i＜N/n，k為稀疏前一個符號包含的比特數，n為稀疏后一個符號包含的比特數，N/n為碼字中符號總個數，r為接收序列，具體為，

(3.1)遞歸計算j時刻漂移狀態為y時的前向度量值F_j(y)，其中0≤j≤N，-x_max≤y≤x_max，具體步驟為，

(3.1.1)初始化0時刻的前向度量值和j＝1；

(3.1.2)設當前時刻漂移狀態y＝-x_max；

(3.1.3)令前一時刻的漂移狀態a＝y-I；

(3.1.4)判斷a是否滿足-x_max≤a≤x_max，若不滿足判斷條件，令a加1，重復步驟(3.1.4)直至滿足判斷條件；若滿足判斷條件，令由前一時刻的漂移狀態a轉移至當前時刻漂移狀態y的一次前向度量的概率執行步驟(3.1.5)；

(3.1.5)利用求出的輸出概率，按照公式計算當前值，其中，F_j-1(a)為j-1時刻漂移狀態為a時的前向度量值，P_a,y為由前一時刻的漂移狀態a轉移至當前時刻漂移狀態y的轉移概率，為由前一時刻的漂移狀態a轉移至當前時刻漂移狀態y的輸出概率；

(3.1.6)判斷a是否滿足a＝y+1，若不滿足判斷條件，令a加1，重復步驟(3.1.4)至(3.1.6)直至滿足條件；若滿足判斷條件，利用公式即得到j時刻漂移狀態為y時的前向度量值；

(3.1.7)判斷y是否滿足y＝x_max，若不滿足判斷條件，令y加1，重復步驟(3.1.3)至(3.1.7)直至滿足判斷條件；若滿足判斷條件，執行步驟(3.1.8)；

(3.1.8)判斷j是否滿足j＝N，若不滿足判斷條件，令j加1，重復步驟(3.1.2)至(3.1.8)直至滿足判斷條件；若滿足判斷條件，輸出時刻0到N所有漂移狀態時的前向度量值；

(3.2)遞歸計算j時刻漂移狀態為y時的后向度量值B_j(y)，其中0≤j≤N，-x_max≤y≤x_max，具體步驟為，

(3.2.1)初始化j＝N，并重新初始化當前塊的后向度量值其中為塊末端的最大可能偏移量；

(3.2.2)設當前時刻漂移狀態y＝-x_max；

(3.2.3)令后一時刻的漂移狀態b＝y+I；

(3.2.4)判斷b是否滿足-x_max≤b≤x_max，若不滿足判斷條件，令b減1，重復步驟(3.2.4)直至滿足判斷條件；若滿足判斷條件，令由當前時刻漂移狀態y轉移至后一時刻的漂移狀態b的一次后向度量的概率執行步驟(3.2.5)；

(3.2.5)利用求出的輸出概率，按照公式計算當前值，其中，B_j+1(b)為j+1時刻漂移狀態為b時的前向度量值，P_y,b為由前一時刻的漂移狀態y轉移至當前時刻漂移狀態b的轉移概率，為由前一時刻的漂移狀態y轉移至當前時刻漂移狀態b的輸出概率；

(3.2.6)判斷b是否滿足b＝y-1，若不滿足判斷條件，令b減1，重復步驟(3.2.4)至(3.2.6)直至滿足條件；若滿足判斷條件，利用公式即得到j時刻漂移狀態為y時的后向度量值；

(3.2.7)判斷y是否滿足y＝x_max，若不滿足判斷條件，令y加1，重復步驟(3.2.3)至(3.2.7)直至滿足判斷條件；若滿足判斷條件，執行步驟(3.2.8)；

(3.2.8)判斷j是否滿足j＝0，若不滿足判斷條件，令j減1，重復步驟(3.2.2)至(3.2.8)直至滿足判斷條件；若滿足判斷條件，輸出每一時刻j下所有漂移狀態時的后向度量值；

(3.3)遞歸計算硬判決導向的前向度量值和后向度量值，并利用更新后的前向和后向度量值碼字中每個符號的似然信息P(d_i|r)，其中r為接收序列，d_i∈{0,1,…,2^k-1}為LDPC碼字中第i個符號的可能取值，0≤i＜N/n，k為稀疏前一個符號包含的比特數，n為稀疏后一個符號包含的比特數，具體為，

(3.3.1)初始化i＝0；

(3.3.2)令d_i＝0；

(3.3.3)初始化x_n×i＝-x_max；

(3.3.4)初始化x_n×(i+1)＝-x_max；

(3.3.5)計算中間度量值M＝P(r⁰,x_n×(i+1)|x_n×i,d_i)，其中r⁰為

(3.3.6)令

(3.3.7)按照公式

計算當前的值；

(3.3.8)判斷x_n×(i+1)是否滿足條件x_n×(i+1)＝x_max，若不滿足判斷條件，令x_n×(i+1)加1，重復步驟(3.3.5)至(3.3.8)直至滿足判斷條件；若滿足判斷條件，執行步驟(3.3.9)；

(3.3.9)判斷x_n×i是否滿足條件x_n×i＝x_max，若不滿足判斷條件，令x_n×i加1，重復步驟(3.3.4)至(3.3.9)直至滿足判斷條件；若滿足判斷條件，利用公式即得到LDPC碼字第i個符號取d_i時的比特級似然概率；

(3.3.10)判斷d_i是否滿足d_i＝2^k-1，若不滿足判斷條件，令d_i加1，重復步驟(3.3.3)至(3.3.10)直至滿足判斷條件；若滿足判斷條件，執行步驟(3.3.11)；

(3.3.11)判斷i是否滿足條件i＝N/n，若不滿足判斷條件，令i加1，重復步驟(3.3.2)至(3.3.11)直至滿足判斷條件；若滿足判斷條件，輸出第0個符號到第N/n個符號所有可能取值時的似然信息；

所述利用外譯碼器輸出的硬判決碼字序列生成水印譯碼器新的參考序列具體為：

(1.1)將外譯碼器硬判決后碼字的估計序列進行稀疏化得到稀疏序列其中碼長為Nk/n比特，為N比特；

(1.2)令生成內譯碼器新的參考序列w′，其中w為N比特的原始水印序列。

2.根據權利要求1所述的一種面向插入刪節與替代錯誤的硬判決導向前后向估計方法，其特征在于，所述更新描述接收序列的隱馬爾可夫過程的狀態輸出概率即由j時刻的同步漂移狀態x_j轉移至j+1時刻的同步漂移狀態x_j+1時產生序列的概率，其中j時刻表示接收碼字中第j-1個比特已傳輸、第j個比特待傳輸的時刻，漂移狀態x_j是指從第0個傳輸比特到第j個傳輸比特由信道產生的全部插入比特數與全部刪節比特數之差具體為：

(2.1)更新等效碼字序列密度f＝0，并初始化等效替代錯誤概率P_f＝P_s，其中P_s為信道的替代錯誤概率，0≤j＜N；

(2.2)根據當前j時刻的同步漂移狀態x_j與j+1時刻的同步漂移狀態x_j+1之間的聯系，計算轉移概率具體為，

若x_j+1＝x_j-1，則

若x_j+1＝x_j，則

若x_j＜x_j+1＜x_j+I，則

若x_j+1＝x_j+I，則

否則其中α_I＝1/(1-(P_i)^I)為考慮最大插入長度I的歸一化常數，P_d為刪節概率；P_i為插入概率；P_t為傳輸概率；

(2.3)計算其中，A為插入x_j+1-x_j+1個比特并刪節發送比特的概率；B為插入x_j+1-x_j個比特并傳輸發送比特的概率；

(2.4)判斷接收比特串中的最后一個比特是否滿足判斷條件其中w′_j為內譯碼器新的參考序列w′在第j位的取值，若滿足判斷條件，輸出概率若不滿足判斷條件，輸出概率