[發(fā)明專利]基于馬爾科夫鏈的聯(lián)合信道檢測、相位恢復(fù)和譯碼方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710152053.9
• 申請日: 2017-03-15
• 公開（公告）號: CN106936544B
• 公開（公告）日: 2018-11-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 匡麟玲;賈浩歌;吳勝;陸建華
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: H04L1/00
• 分類號: H04L1/00;H04L7/033;H04L7/06;H04B7/185
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11246
• 代理人: 張文寶

1.一種基于馬爾科夫鏈的聯(lián)合信道檢測、相位恢復(fù)和譯碼方法；首先建立聯(lián)合信道檢測、相位恢復(fù)和譯碼系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括為在接收端，采用鎖相環(huán)電路、信道檢測器、相位恢復(fù)器、遮擋比例自適應(yīng)器、解調(diào)器、解交織器及譯碼器連接組成的接收端，并對接收信號進(jìn)行處理；在發(fā)送端，采用編碼器、交織器、參考符號插入器和調(diào)制器串聯(lián)組成衛(wèi)星通信發(fā)送系統(tǒng)，使用短波和超短波進(jìn)行通信；其特征在于，接收端對信號處理步驟如下：

步驟1，接收端接收信號；鎖相環(huán)電路處理接收信號，初始化發(fā)送符號概率分布、相位狀態(tài)概率分布和先驗遮擋比例；其中,初始化中先驗遮擋比例，初始化發(fā)送符號概率分布及符號相位概率分布的具體步驟為，假設(shè)先驗遮擋比例為P，接收到符號個數(shù)為N，定義接收的第k個符號中的k＝1…N，并采用QPSK調(diào)制，定義觀測函數(shù)節(jié)點為f、信道狀態(tài)變量節(jié)點為A、馬爾科夫鏈模型中的信道轉(zhuǎn)移函數(shù)節(jié)點為Δ、相位狀態(tài)變量節(jié)點為θ、發(fā)送符號變量節(jié)點為x、符號映射函數(shù)節(jié)點為φ；同時定義表示從發(fā)送符號變量節(jié)點x_k到觀測函數(shù)節(jié)點f_k傳遞的消息，定義表示從符號映射函數(shù)節(jié)點φ_k到發(fā)送符號變量節(jié)點x_k傳遞的消息，定義表示從相位狀態(tài)變量節(jié)點θ_k到觀測函數(shù)節(jié)點f_k傳遞的消息，則

θ_k∈{0,π/2,π,3π/2}

其中表示QPSK調(diào)制符號集合；QPSK為正交相移鍵控；表示導(dǎo)頻符號索引集合，表示對應(yīng)位置已知的導(dǎo)頻符號，表示在已知導(dǎo)頻符號的情況下，其相位在對應(yīng)的相位上概率為1，其他相位為0；其中QPSK調(diào)制為正交相移鍵控調(diào)制；

步驟2，將經(jīng)過鎖相環(huán)電路處理后的信號輸入至信道檢測器和相位恢復(fù)器中，通過建立馬爾科夫模型，進(jìn)行信道檢測；其具體步驟為：

步驟2.1，對于接收到第k個符號，其中k＝1...N，假設(shè)當(dāng)信號不被遮擋時A_k＝A_o，當(dāng)信號被遮擋時A_k＝A_f，定義表示從觀測函數(shù)變量節(jié)點f_k到信道狀態(tài)變量節(jié)點A_k傳遞的消息，執(zhí)行以下步驟更新

其中σ²為信道中復(fù)高斯噪聲的方差；

步驟2.2，對于k＝1…N，定義表示從信道轉(zhuǎn)移函數(shù)節(jié)點Δ到與其右側(cè)相鄰的信道狀態(tài)變量節(jié)點A_k傳遞的消息，由馬爾科夫鏈信道轉(zhuǎn)移特性，根據(jù)前一個信道轉(zhuǎn)移函數(shù)節(jié)點Δ到與其右側(cè)相鄰的信道狀態(tài)變量節(jié)點A_k-1傳遞的消息執(zhí)行以下步驟更新前向消息

其中表示前向信道狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率，P為先驗遮擋比例；

步驟2.3，對于k＝1...N，定義表示從信道轉(zhuǎn)移函數(shù)節(jié)點Δ到與其左側(cè)相鄰的信道狀態(tài)變量節(jié)點A_k傳遞的消息，由馬爾科夫鏈信道轉(zhuǎn)移特性，可根據(jù)后一個信道轉(zhuǎn)移函數(shù)節(jié)點Δ到與其左側(cè)相鄰的信道狀態(tài)變量節(jié)點A_k+1傳遞的消息執(zhí)行以下步驟更新反向消息

其中表示反向信道狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率，

步驟3，信道檢測結(jié)果輸入至遮擋比例自適應(yīng)器中，采用互相關(guān)方法，判定遮擋比例與遮擋區(qū)間；

步驟4，遮擋比例自適應(yīng)器將結(jié)果輸入至相位恢復(fù)器中，進(jìn)行相位恢復(fù)；相位恢復(fù)器輸出檢測結(jié)果；

步驟5，計算對數(shù)似然比序列；

步驟6，依次通過解調(diào)器、解交織器及譯碼器，解調(diào)、解交織及輸入譯碼器進(jìn)行譯碼迭代，得到處理結(jié)果；

步驟7，根據(jù)消息傳遞算法檢測發(fā)送符號相位狀態(tài)，交織及更新發(fā)送符號相位概率分布；其交織及更新發(fā)送符號概率分布的具體步驟為將得到的外信息序列進(jìn)行交織，對于編號i＝1…H和j＝1…L_i，執(zhí)行以下步驟更新

若滿足迭代次數(shù)則執(zhí)行步驟8，輸出譯碼結(jié)果；否則執(zhí)行以下步驟更新

其中

之后返回步驟3，重復(fù)步驟3至步驟7直到滿足迭代次數(shù)，輸出譯碼結(jié)果序列”；

其中編號i＝1…H和j＝1…L_i定義表示從符號映射函數(shù)節(jié)點到發(fā)送符號變量節(jié)點傳遞的消息；

Q表示符號對應(yīng)的編碼比特序列比特數(shù)，對于編號i＝1…H、j＝1…L_i，q表示第q個編碼比特；編號i＝1…H中H為被遮擋的周期數(shù)，編號j＝1…L_i中L_i為每次在非遮擋區(qū)內(nèi)接收到的符號數(shù)；

步驟8，輸出譯碼結(jié)果。