[發明專利]比特域疊加偽隨機序列與稀疏級聯編碼的傳輸方法

有效

• 申請號: 202110588500.1
• 申請日: 2021-05-28
• 公開（公告）號: CN113300993B
• 公開（公告）日: 2022-08-26
• 發明（設計）人: 陳為剛;何亞龍;韓昌彩
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H04L27/26
• 分類號: H04L27/26
• 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

本發明公開了一種比特域疊加偽隨機序列與稀疏級聯編碼的傳輸方法，包括：(1)在發送端，首先對待傳輸信息序列進行信道編碼，將每個信道編碼符號按照稀疏編碼方案轉換為碼元“1”的比例較少的稀疏序列，接著將稀疏序列與偽隨機序列逐比特異或疊加得到待傳輸序列，最后調制發送；(2)在接收端，首先將接收信號與本地偽隨機序列進行滑動相關判決，以實現幀同步和傳輸符號同步，進一步移除信號中的偽隨機序列，然后在解調器中計算每一比特的硬判決和軟判決信息，送入譯碼器進行譯碼并計算每個稀疏編碼碼字的硬輸出和軟輸出信息，根據與發送端相同的映射規則得到每個碼字對應的信道編碼符號硬判決信息和軟判決信息，經信道譯碼得到原始信息序列。

技術領域

本發明涉及數字通信領域，尤其涉及一種比特域疊加偽隨機序列與稀疏級聯編碼的傳 輸方法。

背景技術

數據信息在通信系統中傳輸時，一般總是以若干個碼元組成一幀作為數據傳輸的基本 單元，各個數字時隙的位置可以根據幀定位信號加以識別，因此在數字通信網中，實現幀 同步是對后續數據處理不可或缺的前提。然而隨著現代糾錯編譯碼技術的發展，通信系統 的幀同步鎖定跟蹤門限面臨著更高的要求，常規的幀同步方法存在著很高的假鎖概率，不 能實現穩定的跟蹤同步。通過增加幀同步字的長度可以有效改善幀同步檢測性能，但這會 帶來額外的頻譜開銷且會破壞系統原本的幀結構。尤其當接收機工作在低信噪比下，如突 發通信，傳統同步檢測方法實現困難，準確性會受到很大的限制。

短突發信號持續時間短，捕獲和檢測困難，具有較強的抗干擾、抗捕獲能力，這一優 良的特性使短突發信號廣泛應用于對隱蔽性要求較強的通信系統，例如：軍事通信及近年 來出現的應急救生通信。低信噪比下短突發通信一般所需傳輸的信息量較少，采用極低碼 率的編碼方案以及配置極低的信息傳輸速率，以此來實現更強的抗干擾能力。極低速率和 極低碼率相結合，可以實現極低信噪比下的可靠傳輸，但同時也使得數據段持續時間變長， 若幀頭也較長，則整個突發持續時間更長，極大的降低了其隱蔽性，因此突發通信的高隱 蔽性和高可靠性難以同時實現。因此對突發通信的信號捕獲及同步方法進行研究，提升其 接收機在低信噪比環境下的同步檢測性能非常重要，這也是完成對數據幀的接收、發揮編 碼調制方案優異性能以及實現在低信噪比下的可靠通信的必要條件。為了實現幀同步，通 常有兩類方法，一種是在傳輸信息流中插入一些特殊碼組作為每幀的頭尾標記，接收端根 據這些特殊碼組的位置就可以實現幀同步，另一種是利用碼組本身之間彼此不同的特性來 實現自同步，無需借助外部特殊碼組。

插入特殊碼組實現幀同步的方法主要有連貫式插入法和間隔式插入法，其中連貫式插 入法就是在每幀的開頭集中插入幀同步碼組的方法，在這種幀同步方式中，被傳輸的數據 被編成幀，每幀包含一個或多個碼組，幀的頭部加一個特殊字符來指明一幀的開始。接收 端對接收到的比特流進行搜索，一旦檢測到這種特殊字符，就得到了幀起始位置，并據此 劃分幀內的碼組。但在某些情況下，幀同步碼組并非集中插入在信息碼流中，而是每隔一 定數量的信息碼元，插入一段的幀同步碼，收端可以通過對接收碼元進行搜索檢測來確定 幀同步碼的位置。幀同步位置的搜索和檢測一般可以采用外同步法或者自同步法，具體而 言，接收端收到發送端的數據后，將本地序列與接收序列進行滑動相關，若處于同步捕獲 幀的邊界位置時，兩個序列的相關函數會出現尖銳峰值，利用相關峰就可得到同步位置信 息。外同步法常在每一幀前插入一段具有良好自相關特性的導頻序列，即幀同步碼，如巴 克碼，m序列等。然后在接收端對接收信號進行滑動檢測，根據幀同步碼的相關特性計算 出幀頭的位置，從而實現幀同步。由于在低信噪比下接收信號的幅度會出現小于噪聲幅度 的情況，因此幀同步碼的檢測方式一般都是相關積累與門限判決。幀同步碼的自相關性的 特點是主瓣和旁瓣差異較大，主瓣峰值越尖銳，判決的準確性就會越高，這個差異可以通 過增加幀同步碼的長度來提高，當幀同步碼越長，即導頻序列越長，相關積累的有效增益 就會越高。