[發(fā)明專利]智能QC-LDPC譯碼方法、譯碼器及低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110477474.5
• 申請日: 2021-04-29
• 公開（公告）號: CN113162632B
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 谷林海;高勇;宋昊;王艷峰;劉鴻鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 東方紅衛(wèi)星移動通信有限公司
• 主分類號: H03M13/11
• 分類號: H03M13/11
• 代理公司: 重慶雙馬智翔專利代理事務(wù)所(普通合伙) 50241
• 代理人: 顧曉玲;陳香蘭

本發(fā)明公開了一種智能QC－LDPC譯碼方法、譯碼器及低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)。譯碼方法包括：S1，對經(jīng)過QC－LDPC編碼處理的接收信號進行解調(diào)處理獲得似然比信息；S2，對似然比信息進行串并轉(zhuǎn)化得到N個似然比子信息，將N個似然比子信息并行輸入N個級聯(lián)的LSTM記憶神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，將N個LSTM記憶神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出數(shù)據(jù)并行輸入全連接網(wǎng)絡(luò)獲得譯碼數(shù)據(jù)；S3，對譯碼數(shù)據(jù)進行校驗，若校驗通過輸出譯碼數(shù)據(jù)，若校驗不通過舍棄譯碼數(shù)據(jù)。采用人工智能技術(shù)進行QC－LDPC譯碼，LSTM記憶神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有此時刻輸入信息與前面時刻輸入信息有關(guān)聯(lián)，能夠?qū)崿F(xiàn)譯碼算法的自組織學(xué)習(xí)，找到輸入變量之間復(fù)雜的相互作用，提高譯碼的性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種智能QC－LDPC譯碼方法、譯碼器及低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在未來空天地海一體化移動通信中，低軌衛(wèi)星起著越來越重要的作用。與地面通信系統(tǒng)相比，低軌衛(wèi)星的覆蓋廣，更適合在沙漠、深林、海洋等無人區(qū)進行全球通信；與高軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)相比，低軌衛(wèi)星具有路徑衰耗小、傳輸時延短、研制周期短、發(fā)射成本低等優(yōu)點。因此在未來的衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)會占有越來越重要的地位。

雖然低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)有著諸多優(yōu)點，但信號的衰弱不可避免地會影響信息傳輸?shù)目煽啃?，?dǎo)致誤碼率增高，使得通信系統(tǒng)性能降低。以及衛(wèi)星信道環(huán)境容易受外界環(huán)境因素影響。針對這一問題，最通用的方法就是增大信噪比。但是，低軌衛(wèi)星載荷資源緊張，因此常常無法通過衛(wèi)星設(shè)備本身為信號提供較大的信噪比。為了解決這一難題，衛(wèi)星通信系統(tǒng)通常會引入信道編碼技術(shù)，為通信鏈路提供額外的編碼增益。

信道編碼是對提高通信系統(tǒng)高可靠性有著重要作用。LDPC(Low Density ParityCheck Code)作為一種新興的信道編碼，非常適合用于低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)中。LDPC碼與Turbo碼、級聯(lián)碼相比，雖然性能差距不大，但是LDPC碼復(fù)雜度更低，并且易于實現(xiàn)，以及碼率高。從信道容量來看，LDPC碼是具有逼近 Shannon極限的性能，而且具有較好的靈活性和較低的差錯平臺特性，抗干擾能力強。其中，QC－LDPC(Quasi－Cyslic Low－DensityParity－Check Codes)即準(zhǔn)循環(huán)QC－LDPC碼的稀疏特性更適合衛(wèi)星通信。

然而，當(dāng)QC－LDPC碼的校驗矩陣結(jié)構(gòu)構(gòu)造完畢，譯碼算法的選擇又將影響到是否能夠使碼字本身的糾錯潛力得到最大發(fā)揮。QC－LDPC軟判決譯碼算法譯碼性能較好，但是譯碼迭代過程對計算資源的需求更大。研究人員先后又提出了一系列譯碼算法，如歸一化最小和算法、偏置最小和算法等算法，這些算法在校驗節(jié)點更新過程只需存儲計算的最小值和符號，但是也犧牲了部分譯碼性能。因此，如何在降低軟判決譯碼算法的復(fù)雜度和優(yōu)良的譯碼性能之間平衡折中，是QC－LDPC譯碼研究必須解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，特別創(chuàng)新地提出了一種智能QC－LDPC譯碼方法、譯碼器及低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)。

為了實現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第一個方面，本發(fā)明提供了一種智能QC－LDPC譯碼方法，包括：步驟S1，對經(jīng)過QC－LDPC編碼處理的接收信號進行解調(diào)處理獲得似然比信息；步驟S2，對所述似然比信息進行串并轉(zhuǎn)化得到N個似然比子信息，將N個似然比子信息并行輸入N個級聯(lián)的LSTM記憶神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，將N個LSTM記憶神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出數(shù)據(jù)并行輸入全連接網(wǎng)絡(luò)的N個神經(jīng)元處理獲得譯碼數(shù)據(jù)；所述N為似然比信息碼長；步驟S3，對所述譯碼數(shù)據(jù)進行校驗，若校驗通過輸出所述譯碼數(shù)據(jù)，若校驗不通過舍棄所述譯碼數(shù)據(jù)。

上述技術(shù)方案：本方法采用人工智能技術(shù)進行QC－LDPC譯碼，能夠?qū)崿F(xiàn)譯碼算法的自組織學(xué)習(xí)，不斷提高譯碼的性能；LSTM記憶神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有此時刻輸入信息與前面時刻輸入信息有關(guān)聯(lián)，從而增強了譯碼的性能；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是非線性的，它可以找到輸入變量之間復(fù)雜的相互作用，能夠挖掘出信道諸多特性，從而增強QC－LDPC譯碼性能。