專利名稱：一種容誤碼的ldpc碼編碼碼長和碼率的識別方法
一種容誤碼的LDPC碼編碼碼長和碼率的識別方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于智能通信、深空通信、衛(wèi)星通信和通信偵察等技術(shù)領(lǐng)域，涉及到信道編碼參數(shù)的識別，特別涉及到容誤碼的低密度奇偶校驗碼(英文為Low Density Parity Check,簡稱LDPC)編碼碼長和碼率的識別方法。
背景技術(shù)：
在智能通信、深空通信和衛(wèi)星通信中，由于信道、時延等因素的影響，可能會導致信息不能實時、準確地到達接收方。為了保證通信的可靠性，信息發(fā)送方需要適時地變換信道編碼參數(shù)以適應信道傳輸環(huán)境的變化。在這種通信體制下，通信雙方無法通過協(xié)議實現(xiàn)有關(guān)信道編碼參數(shù)變化的同步聯(lián)絡，因而要求信息接收方具有獨立識別信道編碼參數(shù)的能力。在通信偵察等非協(xié)作通信領(lǐng)域中，由于偵收方無法事先確知通信雙方所采用的信道編碼參數(shù)，因而需要首先根據(jù)偵收碼流識別出相關(guān)信道編碼的參數(shù)，以便為獲取通信內(nèi)容信息或進一步展開通信偵察提供技術(shù)依據(jù)。
針對上述技術(shù)需求，陸佩忠、鄒艷發(fā)明了一種基于齊次關(guān)鍵模方程求解的通信信道編碼參數(shù)盲識別方法，公開號為CN1713559。該方法存在以下兩個問題其一，通信信道編碼的種類眾多，編碼機制也各不相同，該方法只是針對卷積碼參數(shù)的盲識別進行了說明， 并沒有指出其能否用于且如何用于對其它類型信道編碼的參數(shù)識別；其二，該方法雖然給出了一種求解齊次關(guān)鍵模方程的快速算法，但其求解過程仍然非常繁瑣，而且計算復雜度為O (N2)，N為接收碼流的長度，可見，隨著碼長的增加，計算復雜度將呈非線性增長，這就有可能導致相關(guān)齊次模方程無法有效求解，從而導致識別失敗。張永光等人發(fā)明了一種基于矩陣求秩的線性分組碼編碼參數(shù)盲識別方法，公開號為CN102201882A。這種方法存在的問題是當待識別碼字的碼長較大時，不僅難以確定用于碼長識別的矩陣，而且碼長越長，構(gòu)建矩陣和矩陣求秩的復雜度就越高。因此，發(fā)明人將該方法在具體實施時的適用碼長限定為不大于255比特。
LDPC碼是一種基于稀疏校驗矩陣的糾錯碼，它已成為數(shù)字衛(wèi)星電視、深空通信和移動寬帶無線接入等應用領(lǐng)域的信道編碼標準。使用長碼和多碼率是LDPC碼在應用中的兩個重要特征。例如，數(shù)字衛(wèi)星電視新標準DVB-S2中采用了 16200比特和64800比特兩種碼長及21種碼率；由空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)咨詢委員會制訂的深空通信標準則采用了 9種碼長和3 種碼率，其中最短碼長為1280比特，最長碼長為32768比特。然而，目前國內(nèi)外尚沒有針對 LDPC碼的碼長和碼率進行識別的方案或方法提出。隨著LDPC碼應用的逐漸普及，如何識別LDPC碼的編碼碼長和碼率已成為智能通信、衛(wèi)星通信、深空通信和通信偵察等技術(shù)領(lǐng)域進一步完善信道編碼參數(shù)識別體系所必須解決的主要問題之一。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種容誤碼的LDPC碼編碼碼長和碼率的識別方法，解決智能通信、深空通信、衛(wèi)星通信和通信偵察等應用技術(shù)領(lǐng)域中對多碼長、多碼率LDPC碼的識CN 102916774 A書明說2/3頁別問題。
本發(fā)明的技術(shù)方案包括以下步驟
步驟一根據(jù)目標系統(tǒng)中不同碼長、碼率組合下LDPC碼校驗矩陣的構(gòu)造準則，構(gòu)建相應的校驗矩陣庫，并將庫中各校驗矩陣的索引號與相關(guān)碼長、碼率的索引號建立一一對應的關(guān)系；
步驟二 根據(jù)目標系統(tǒng)中各碼長的索引號，按自然數(shù)遞增的順序，每次選擇一種碼長作為測試碼長；若各碼長均已被用作測試碼長，則轉(zhuǎn)至步驟七執(zhí)行最終識別結(jié)果處理；
步驟三自接收二進制碼流的首比特位起，截取一段長度等于測試碼長的碼流作為測試碼字；
步驟四根據(jù)目標系統(tǒng)中各碼率的索引序號，按自然數(shù)遞增的順序，每次選擇一種碼率作為測試碼率；若同一測試碼長下各碼率均已被用作測試碼率，則轉(zhuǎn)至步驟二執(zhí)行測試碼長更新；
步驟五確定測試碼長與測試碼率所對應的校驗矩陣，利用測試碼字與該校驗矩陣的乘積計算測試碼流的伴隨式，并利用當前測試碼長對伴隨式中非零元素的個數(shù)做歸一化處理；
步驟六若當前伴隨式中非零元素個數(shù)的歸一化值等于零，則當前的測試碼長、測試碼率即為接收碼流中LDPC碼的碼長和碼率，輸出識別結(jié)果，中止識別過程；否則，轉(zhuǎn)至步驟四執(zhí)行測試碼率更新；
步驟七通過比較確定識別過程中所得各伴隨式非零元素個數(shù)的歸一化值的最小值，該最小值所對應的測試碼長和測試碼率即為接收碼流中LDPC碼的碼長和碼率，輸出識別結(jié)果，結(jié)束識別過程。
本發(fā)明的效果和益處是①能夠識別各種多碼長、多速率的LDPC碼，可識別的最大碼長為64800比特 級識別算法實現(xiàn)簡單，計算復雜度為O(N)，N為編碼碼長容誤碼性好，識別性能穩(wěn)健，針對包括DVB-S2標準在內(nèi)的多種LDPC碼的識別實驗表明，當接收碼流的誤比特率小于10_4時，對碼長、碼率的識別準確率為100% ;當接收碼流的誤比特率小于10_3時，對碼長的識別準確率為100%，對碼率的識別準確率為93% ； 適用于智能通信、 深空通信、衛(wèi)星通信和通信偵察等技術(shù)領(lǐng)域中各類LDPC碼編碼參數(shù)的識別。
具體實施方式
以下結(jié)合技術(shù)方案詳細敘述本發(fā)明的具體實施方式
。
(I)根據(jù)先驗信息確定目標系統(tǒng)所用LDPC碼的碼長集L=U1, I2, I3,…，1 } 和碼率集R=Ir1, r2, r3,…，rK}。識別過程啟動后，將L和R載入內(nèi)存。
(2)利用目標系統(tǒng)LDPC碼校驗矩陣的生成規(guī)則生成與各碼長、碼率相對應的校驗矩陣庫H= Ihij I i=l, 2，3，…，M; j=l, 2，3，…，K}，其中，Iiij表示對應于碼長U、 碼率h的校驗矩陣。識別過程啟動后，校驗矩陣庫H被載入內(nèi)存。
(3)從接收碼流中截取長度為N的一段碼流，要求N彡max (I1, I2, I3,…，Im)。 該段碼流記為C，識別過程啟動后將其載入內(nèi)存。
(4)識別過程的初始化設置識別結(jié)果存儲數(shù)組E[3]。其中，E
用于存儲識別過程中的最小歸一化值，其初始化值為I ;E[1]、E[2]用于存儲對應的碼長和碼率，其初始4化值均為O。
測試碼長的初始序號i=l ；
測試碼率初始序號j=l。
(5)計算伴隨式=ClUl]。其中，Su表示對應于校驗矩陣hu所得到的伴隨式；Ci表示測試碼字，它是自碼流C的首比特起截取的一段長為Ii的二進制碼流；運算符 “ · ”表示內(nèi)積。
(6)統(tǒng)計Sij中非零元素的個數(shù)，將其記為d，利用測試碼長Ii計算d的歸一化值 D，即 D=ClZliο
(7)識別中止判斷若D等于零，則此時校驗矩陣對應的測試碼長Ii和測試碼率 1^.即為測試碼流中LDPC碼的碼長和碼率，設置E
=D，E[l]=li，E[2]=rj，轉(zhuǎn)至(11)輸出識別結(jié)果。否則，繼續(xù)識別過程。
(8)更新識別結(jié)果存儲數(shù)組若 D〈E
，則 E
=D，E[I] =Ii, E[2] =rJO
(9)更新測試碼率將碼率索引序號j的值加1，此時，若j ( K，則轉(zhuǎn)至(5)繼續(xù)執(zhí)行識別；否則，將j的值重置為1，繼續(xù)識別過程。
(10)更新測試碼長將碼長索引序號i的值加1，此時，若i彡M，則轉(zhuǎn)至(5)繼續(xù)執(zhí)行識別。否則，繼續(xù)識別過程。
(11)輸出識別結(jié)果碼長為E[l]，碼率為E[2]。
完成容誤碼的LDPC碼編碼碼長和碼率的識別。權(quán)利要求
1.一種容誤碼的LDPC碼編碼碼長和碼率的識別方法，其特征包括以下步驟步驟一根據(jù)目標系統(tǒng)中不同碼長、碼率組合下LDPC碼校驗矩陣的構(gòu)造準則，構(gòu)建相應的校驗矩陣庫，并將庫中各校驗矩陣的索引號與相關(guān)碼長、碼率的索引號建立一一對應的關(guān)系；步驟二 根據(jù)目標系統(tǒng)中各碼長的索引號，按自然數(shù)遞增的順序，每次選擇一種碼長作為測試碼長；若各碼長均已被用作測試碼長，則轉(zhuǎn)至步驟七執(zhí)行最終識別結(jié)果處理；步驟三自接收二進制碼流的首比特位起，截取一段長度等于測試碼長的碼流作為測試碼字；步驟四根據(jù)目標系統(tǒng)中各碼率的索引序號，按自然數(shù)遞增的順序，每次選擇一種碼率作為測試碼率；若同一測試碼長下各碼率均已被用作測試碼率，則轉(zhuǎn)至步驟二執(zhí)行測試碼長更新；步驟五確定測試碼長與測試碼率所對應的校驗矩陣，利用測試碼字與該校驗矩陣的乘積計算測試碼流的伴隨式，并利用當前測試碼長對伴隨式中非零元素的個數(shù)做歸一化處理；步驟六若當前伴隨式中非零元素個數(shù)的歸一化值等于零，則當前的測試碼長、測試碼率即為接收碼流中LDPC碼的碼長和碼率，輸出識別結(jié)果，中止識別過程；否則，轉(zhuǎn)至步驟四執(zhí)行測試碼率更新；步驟七通過比較確定識別過程中所得各伴隨式非零元素個數(shù)的歸一化值的最小值， 該最小值所對應的測試碼長和測試碼率即為接收碼流中LDPC碼的碼長和碼率，輸出識別結(jié)果，結(jié)束識別過程。
全文摘要
一種容誤碼的LDPC碼編碼碼長和碼率的識別方法，屬于智能通信、深空通信、衛(wèi)星通信和通信偵察等技術(shù)領(lǐng)域。其特征是將目標系統(tǒng)中LDPC碼的各種碼長、碼率逐一用作測試碼長和測試碼率，利用與二者對應的校驗矩陣分別計算接收碼流中自首比特起長度與測試碼長相同的一段測試碼流的伴隨式，并用測試碼長對伴隨式中非零元素的個數(shù)做歸一化處理。若該歸一化值為零，則相應的測試碼長和測試碼率即為待識別LDPC碼的碼長和碼率；否則，在測試結(jié)束時將所得各歸一化值中的最小者對應的測試碼長和測試碼率確定為待識別LDPC碼的碼長和碼率。本發(fā)明的效果和益處是實現(xiàn)算法簡單，識別性能穩(wěn)健，容誤碼性好，適用于各類LDPC碼編碼碼長和碼率的識別。
文檔編號H04L1/00GK102916774SQ20121038471
公開日2013年2月6日 申請日期2012年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月12日
發(fā)明者于明, 高新華, 杜宇峰 申請人:大連理工大學