[發(fā)明專利]一種基于余弦相似度的線性分組碼的碼長盲識(shí)別方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010696040.X
• 申請(qǐng)日: 2020-07-20
• 公開（公告）號(hào): CN111800145A
• 公開（公告）日: 2020-10-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 戴莉;任春輝;郭勁宏;付毓生
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H03M13/15
• 分類號(hào): H03M13/15
• 代理公司: 成都點(diǎn)睛專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51232
• 代理人: 孫一峰

本發(fā)明屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于余弦相似度的線性分組碼的碼長盲識(shí)別方法。本發(fā)明首先對(duì)接收到的信息序列以估計(jì)的碼長建立分析矩陣，對(duì)分析矩陣進(jìn)行高斯列消元，然后計(jì)算高斯列消元后矩陣的歸一化列重向量，根據(jù)當(dāng)矩陣列數(shù)為真實(shí)碼長或真實(shí)碼長倍數(shù)時(shí)，線性分組碼碼字矩陣的歸一化列重向量與隨機(jī)二進(jìn)制矩陣的歸一化列重向量在校驗(yàn)碼元所對(duì)應(yīng)的相關(guān)列上取值存在較大差異，從而可通過計(jì)算兩向量間的余弦相似度，根據(jù)余弦相似度極小值的分布情況來識(shí)別碼長。本發(fā)明方法能在未知碼字起始點(diǎn)、碼率等先驗(yàn)知識(shí)條件下，僅利用接收序列完成線性分組碼碼長的碼長識(shí)別，算法容錯(cuò)性能好，在較高誤碼率情況下準(zhǔn)確地識(shí)別出碼長，且適用范圍廣。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于余弦相似度的線性分組碼的碼長盲識(shí)別方法。

背景技術(shù)

信道編碼是保證信息能夠準(zhǔn)確在信道中傳輸?shù)耐ㄐ偶夹g(shù)。隨著電子對(duì)抗發(fā)展技術(shù)的需要，特別是在軍事通信對(duì)抗領(lǐng)域，要求在沒有任何先驗(yàn)知識(shí)的條件下，僅通過截獲到的數(shù)據(jù)恢復(fù)出原始信息，也就是需要對(duì)信道編碼參數(shù)進(jìn)行盲識(shí)別。

信道編碼包括擾碼、糾錯(cuò)編碼及交織。線性分組碼屬于糾錯(cuò)編碼中最重要的一類碼，具有簡單的編譯碼結(jié)構(gòu)、較強(qiáng)的糾錯(cuò)能力以及對(duì)編譯碼設(shè)備要求不高等特點(diǎn)，在軍事、民用通信領(lǐng)域均得到廣泛的應(yīng)用，因此對(duì)線性分組碼的參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確有效的識(shí)別具有重要意義。參數(shù)識(shí)別主要包括碼長、碼率、碼字的起始點(diǎn)、校驗(yàn)矩陣、生成矩陣等的識(shí)別，而碼長識(shí)別是其他參數(shù)識(shí)別的基礎(chǔ)。

目前針對(duì)線性分組碼的碼長識(shí)別方法主要集中在以下幾種:

1.矩陣分析法

矩陣分析法通過以不同的碼長構(gòu)造截獲矩陣，根據(jù)在正確碼長或碼長整數(shù)倍時(shí)，截獲矩陣進(jìn)行初等變換會(huì)出現(xiàn)“秩虧”現(xiàn)象且此時(shí)的秩取得最小值，從而識(shí)別出碼字長度。然而誤碼的影響會(huì)隨著矩陣初等變換的進(jìn)行而逐步累加，因此矩陣分析法的容錯(cuò)性能較差，且有些線性分組碼并不能僅僅利用矩陣“秩虧”來識(shí)別其碼長。

2.碼重分析法

碼重分析法是依據(jù)隨機(jī)碼字與線性分組碼碼字的碼重分布存在差異來識(shí)別碼長。具體原理為：若估計(jì)的碼長不等于真實(shí)碼長，此時(shí)碼字為隨機(jī)碼字，碼字中各碼元的取值是相互獨(dú)立的，即每一位碼元取“1”或“0”的概率是相等的，此時(shí)碼重分布趨于等概率分布；若估計(jì)碼長等于真實(shí)碼長，則由于線性分組碼的信息碼元與檢驗(yàn)碼元之間存在線性約束關(guān)系，碼字中校驗(yàn)碼元的取值取決于信息碼元的取值，此時(shí)碼重分布是非等概率的。碼重分析法雖然原理簡單，但隨著線性分組碼的碼率的提高以及信道誤碼率的增加，隨機(jī)碼字與線性分組碼碼字之間的碼重分布差異性越來越小，因此碼重分析法只適用于在低誤碼率環(huán)境下對(duì)低碼率線性分組碼的碼長盲識(shí)別。

3.對(duì)偶空間法

該方法基于對(duì)偶碼字的統(tǒng)計(jì)特性，通過設(shè)置判決門限實(shí)現(xiàn)對(duì)偶碼字的判決，最后根據(jù)在真實(shí)碼字長度時(shí)截獲矩陣對(duì)應(yīng)的對(duì)偶碼空間歸一化維數(shù)最大，而隨機(jī)矩陣對(duì)應(yīng)的對(duì)偶碼空間歸一化維數(shù)為0，來識(shí)別碼長。該方法有一定的容錯(cuò)能力，但計(jì)算量大，對(duì)計(jì)算機(jī)內(nèi)存要求很高，不具備實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)上述問題，提出一種適用范圍廣且容錯(cuò)性能好的線性分組碼碼長的盲識(shí)別方法。

為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，將采用以下技術(shù)方案：利用以真實(shí)碼長或真實(shí)碼長倍數(shù)建立的分析矩陣和以非真實(shí)碼長或非真實(shí)碼長建立的分析矩陣進(jìn)行高斯列消元后得到的歸一化列重向量在相關(guān)列維度上取值會(huì)存在較大差異這一特點(diǎn)，遍歷所有可能的碼長取值建立分析矩陣，計(jì)算每種碼長取值下分析矩陣的歸一化列重向量與隨機(jī)碼字矩陣歸一化列重向量之間的余弦相似度，通過余弦相似度極小值的分布情況，達(dá)到碼長識(shí)別的目的。該方法包括以下步驟：：

S1、設(shè)置碼長n的遍歷范圍，初始化碼長n；

S2、根據(jù)當(dāng)前碼長n，將截獲序列X劃分為m組碼字，將m組碼字逐一放入m行n列的分析矩陣C_m×n中；