CN101969309A - 一种Turbo编码和BFSK调制的FFH通信***的MAP解调译码方法 - Google Patents

Abstract

一种Turbo编码和BFSK调制的FFH通信***的MAP解调译码方法，属于无线通信领域。发送端信源数据经Turbo编码、BFSK调制和FH调制后发送到信道，接收端接收信号经中频滤波、频域软解调后进行最大后验概率译码，即MAP译码。本发明提出了适合采用BFSK非相干解调***的MAP解调译码方法，并且针对接收端是否已知CSI信息，分两种分别给出了具体的分量译码过程。本发明使得采用BFSK调制的***(比如常见的快速跳频***)可以采用Turbo码作为其信道编码方案，和原有的卷积码相比，在复杂度相当的情况下，采用本发明提出的译码方法有更大的编码增益。

Description

一种Turbo编码和BFSK调制的FFH通信***的MAP解调译码方法

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，涉及采用二进制正交频移键控(Binary Frequency Shift Keying，BFSK)的快速跳频(Fast Frequency Hopping，FFH通信***)，尤其是FFH通信***中的一种联合解调译码方法。

背景技术

对于在快速跳频通信***(Fast Frequency Hopping Communication System)应用较为广泛的非相干BFSK信号，主要有时域非相干解调和频域非相干解调两种解调方法。两种解调方法性能一致，但频域非相干软解调具有算法简单的优点，在实际的FFH***中更为常用。

Turbo码，又称并行级联卷积码(Parallel Concatenated Convolution Code，PCCC)，它巧妙地将卷积码和随机交织器结合在一起，实现了随机编码的思想。若干次的迭代译码使Turbo码具有很强的纠错能力，以致逼近最大似然译码。模拟结果表明，Turbo码在一定条件下具有逼近Shannon限的性能。鉴于其优异的性能，Turbo码被确定为第三代移动通信***(IMT-2000)的信道编码方案之一，并且3GPP的三个具有代表性的标准都将Turbo码作为其信道编码方案。

在现有的FFH***中，常用的编码方法有Reed-Solomon(RS)编码、卷积编码等。而在常见的民用***中，Turbo码因其良好的性能已得到广泛的应用。在AWGN(Additive WhiteGaussian Noise)信道下采用BPSK非相干解调时，在编码效率均为1/2、且码长相当的条件下，在误码率为10^-5处，采用MAP(maximum a posteriori，最大后验概率)译码的Turbo码比采用维特比译码的卷积码大约有接近1dB的编码增益。

MAP译码算法采用了反馈译码的结构，实现了软输入/软输出(soft input，soft output，SISO)，递推迭代译码，使编译码过程实现了伪随机化，并简化了最大似然译码算法，使其性能逼近Shannon限。然而，在迭代译码过程中，涉及到信道转移概率(channel transitionprobability)的计算，因此，译码算法和具体的调制解调方法以及信道模型有关。在现有的技术文献中，只有关于相移键控(Phase Shift Keying，PSK)、正交幅度调制(Quadracture AmplitudeModulation，QAM)等调制解调方法的MAP译码算法的相关论述和推导。在采用Turbo编码的FFH/BFSK***中，当采用非相干解调时，如何进行正确的MAP译码，成为一个有待解决的课题。

发明内容

本发明提供一种Turbo编码和BFSK调制的FFH通信***的MAP解调译码方法，以实现FFH***中正确进行Turbo译码，实现较常用的卷积码更大的编码增益。

本发明详细技术方案如下：

一种Turbo编码和BFSK调制的FFH通信***的MAP解调译码方法，如图2所示，包括以下步骤：

步骤1：在发送端，设需要发送的数字化二进制信源数据中一帧数据为U＝(u₁，u₂，…，u_k，…u_N)，其中k＝1、2、…、N，N为帧大小，信源数据u_k依次经过Turbo编码和BFSK调制后，通过FH调制器产生跳频信号

F_h为当前t时刻的跳频频率。最后经过天线发射出去。

步骤2：设发送信号经过频率选择性慢衰落信道，接收信号为B(t)*s(t)+n(t)，

其中，A为发送端复信号的幅度，B(t)为复高斯随机过程，f_i(i＝0，1)为BFSK调制的两个调制频点f₀、f₁。原始接收信号经解跳后得到中频信号

步骤3：对步骤2所得的中频信号

进行频域软解调，得到软解调输出信息Z。具体方法如图3所示，先将中频信号

分成两路，一路经中心频率为f₀的带通滤波和|FFT|²变换后得到功率信号s₀，另一路经中心频率为f₁的带通滤波和|FFT|²变换后得到功率信号s₁；然后将两个功率信号s₀和s₁相减，得到频域软解调输出信息Z，且Z＝(z₁、z₂、…z_k、…、z_N)，k＝1、2、…、N。

步骤4：对步骤3所得的频域软解调输出信息Z进行最大后验概率译码，即MAP译码。设与发送端信源数据帧u_k对应的软解调输出信息z_k中，

为信道信息，为校验信息1，

为校验信息2，其中k＝1、2、…、N，N为帧大小，具体译码过程如图4所示：

步骤4-1：将信道信息

与校验信息1

输入第一分量译码器；同时对信道信息

进行与发送端Turbo编码过程中相同的交织处理，将信道信息

经与发送端Turbo编码过程中相同的交织处理后的信息与校验信息2

输入第二分量译码器。

步骤4-2：设置N位全零的初始化先验信息1，并将先验信息1输入第一分量译码器。

步骤4-3：采用第一分量译码器，联合先验信息1、信道信息与校验信息1

进行分量译码，得到外信息1；然后对外信息1进行与发送端Turbo编码过程中相同的交织处理，得到先验信息2，并将先验信息2输入第二分量译码器。

步骤4-4：采用第二分量译码器，联合先验信息2、信道信息

经与发送端Turbo编码过程中相同的交织处理后的信息与校验信息2

进行分量译码，得到外信息2和信道信息

对应的MAP译码软信息。

步骤4-5：判断第一或第二分量译码器对软解调输出信息Z进行分量译码的迭代次数是否达到预设的迭代次数，如果没有达到，则将步骤4-4得到的外信息2经过与发送端Turbo编码过程中相对应的解交织处理后的信息作为新的先验信息1，并返回步骤4-3；如果达到，则执行步骤4-6。

步骤4-6：将步骤4-4所得信道信息

对应的MAP译码软信息进行解交织、判决，得到最终译码结果。

其中，在步骤4-3和步骤4-4中所述分量译码过程相同，若信道信息CSI(channel stateinformation)为已知，则具体分量译码过程包括以下步骤：

步骤A：计算步骤3所得的频域软解调输出信息Z的条件对数似然值和条件对数似然比。

由于Z＝(z₁、z₂、…z_k、…、z_N)，所以计算频域软解调输出信息Z的条件对数似然值和条件对数似然比就是分别计算z_k(k＝1、2、…、N)的条件对数似然值Λ(z_k|0)、Λ(z_k|1)和条件对数似然比L(z_k)；其中：

$\mathrm{\Λ}\left(z_k\right|0)=-\frac{h_0{A}^2}{{4\mathrm{\σ}}_{\mathrm{\ω}}^2}+\frac{z_k}{{2\mathrm{\σ}}_{\mathrm{\ω}}^2}+{\ln Q}_1(\sqrt{h_0\frac{A^2}{{2\mathrm{\σ}}_{\mathrm{\ω}}^2}},\sqrt{\left|\frac{{4z}_k}{{2\mathrm{\σ}}_{\mathrm{\ω}}^2}\right|})\·u\left(z_k\right)---\left(1\right)$

$\mathrm{\Λ}\left(z_k\right|1)=-\frac{h_1{A}^2}{{4\mathrm{\σ}}_{\mathrm{\ω}}^2}-\frac{z_k}{{2\mathrm{\σ}}_{\mathrm{\ω}}^2}+{\ln Q}_1(\sqrt{h_1\frac{A^2}{{2\mathrm{\σ}}_{\mathrm{\ω}}^2}},\sqrt{\left|\frac{{4z}_k}{{2\mathrm{\σ}}_{\mathrm{\ω}}^2}\right|})\·u\left({-z}_k\right)---\left(2\right)$

上述三式中，h₀、h₁分别表示在采样时间内，接收信号分别在f₀、f₁处的功率衰落因子，A²表示发送信号的理想功率，

表示一个基带调制频点间隔内的噪声平均功率，u(·)表示阶跃函数，Q₁(·，·)表示一阶马库姆(Marcum)函数。

步骤B：计算分支转移概率γ_k(e)和全部的译码软信息L(u_k)：

其中：

$M_{s,i}={\ln Q}_1(\sqrt{h_{k,i}^s\frac{A^2}{{2\mathrm{\σ}}_{\mathrm{\ω}}^2}},\sqrt{\left|\frac{{4z}_k^s}{{2\mathrm{\σ}}_{\mathrm{\ω}}^2}\right|})\·u(y_k^s\·x_k^s),$ i＝0，1；

$M_{p,i}={\ln Q}_1(\sqrt{\frac{g\left(x_k^p\right)}{{2\mathrm{\σ}}_{\mathrm{\ω}}^2}},\sqrt{\left|\frac{{4z}_k^p}{{2\mathrm{\σ}}_{\mathrm{\ω}}^2}\right|})\·u(y_k^p\·x_k^p),$ i＝0，1；

$x_k^s=1-{2\·u}_k;$

表示第k个信道信息在频点f_i+F_h处的功率衰落因子，

表示第k个校验信息在频点f_i+F_h处的功率衰落因子，i＝0，1；

表示信源数据u_k经Turbo编码后的信道信息，

表示信源数据u_k经Turbo编码后的校验信息，

表示软解调输出信息z_k中的信道信息，

表示软解调输出信息z_k中的校验信息。

$L\left(u_k\right)=\mathrm{\Λ}\left(z_k^s\right|u_k)+{\mathrm{\Λ}}_a\left(u_k\right)+{\mathrm{\Λ}}_e\left(u_k\right)---\left(5\right)$

(5)式等号右边第一项

表示信道信息

对应的MAP译码软信息，第二项Λ_a(u_k)表示先验信息，第三项Λ_e(u_k)为产生的外信息。

步骤C：提取外信息 ${\mathrm{\Λ}}_e\left(u_k\right)=L\left(u_k\right)-\mathrm{\Λ}\left(z_k^s\right|u_k)-{\mathrm{\Λ}}_a\left(u_k\right).$

若信道信息CSI(channel state information)为未知，则具体分量译码过程包括以下步骤：

步骤D：计算步骤3所得的频域软解调输出信息Z的条件对数似然值和条件对数似然比。

由于Z＝(z₁、z₂、…z_k、…、z_N)，所以计算频域软解调输出信息Z的条件对数似然值和条件对数似然比就是分别计算z_k(k＝1、2、…、N)的条件对数似然值Λ(z_k|0)、Λ(z_k|1)和条件对数似然比L(z_k)；其中：

步骤E：计算分支转移概率γ_k(e)和全部的译码软信息L(u_k)：

其中：

$g\left(x\right)=\left\{\begin{array}{cc}{h}_{k,0}^p\·A^2,& x>0,\\ h_{k,1}^p\·A^2,& x\≤0;\end{array}\right.$

$L\left(u_k\right)=\mathrm{\Λ}\left(z_k^s\right|u_k)+{\mathrm{\Λ}}_a\left(u_k\right)+{\mathrm{\Λ}}_e\left(u_k\right)---\left(6\right)$

(5)式等号右边第一项

表示信道信息

对应的MAP译码软信息，第二项Λ_a(u_k)表示先验信息，第三项Λ_e(u_k)为产生的外信息。

步骤F：提取外信息 ${\mathrm{\Λ}}_e\left(u_k\right)=L\left(u_k\right)-\mathrm{\Λ}\left(z_k^s\right|u_k)-{\mathrm{\Λ}}_a\left(u_k\right).$

本发明提供了一种Turbo编码和BFSK调制的FFH通信***的MAP解调译码方法，其主要创新是通过对BFSK软解调输出的条件概率密度函数的推导，并结合针对QAM、PSK等调制方式的已有的MAP译码算法，充分考虑MAP译码作为迭代译码的特点，提出了适合采用BFSK非相干解调***的MAP解调译码方法，并且针对接收端是否已知CSI信息，分两种分别给出了具体的分量译码过程。本发明使得采用BFSK调制的***(比如常见的快速跳频***)可以采用Turbo码作为其信道编码方案，和原有的卷积码相比，在复杂度相当的情况下，采用本专利提出的译码方法有更大的编码增益。同时，接收端未知CSI时的MAP译码算法适合于对算法复杂度要求较小、冗余度要求较小的***；而接收端已知CSI时的MAP译码算法适合于可以允许较大的算法复杂度和冗余度，但对性能有较高要求的***，从而使得***可以根据具体情况灵活选择译码方法。

附图说明

图1为采用传统的卷积编码、BFSK调制的FFH***的***结构示意图。

图2为本发明提出的Turbo编码和BFSK调制的FFH通信***的MAP解调译码方法结构示意图。

图3为本发明提出的Turbo编码和BFSK调制的FFH通信***的MAP解调译码方法中非相干软解调的结构示意图。

图4为本发明提出的Turbo编码和BFSK调制的FFH通信***的MAP解调译码方法中MAP解调译码过程的结构示意图。

具体实施方式

一种Turbo编码和BFSK调制的FFH通信***的MAP解调译码方法，如图2所示，包括以下步骤：

步骤1：在发送端，设需要发送的数字化二进制信源数据中一帧数据为U＝(u₁，u₂，…，u_k，…u_N)，其中k＝1、2、…、N，N为帧大小，信源数据u_k依次经过Turbo编码和BFSK调制后，通过FH调制器产生跳频信号

F_h为当前t时刻的跳频频率。最后经过天线发射出去。

步骤2：设发送信号经过频率选择性慢衰落信道，接收信号为B(t)*s(t)+n(t)，其中，A为发送端复信号的幅度，B(t)为复高斯随机过程，f_i(i＝0，1)为BFSK调制的两个调制频点f₀、f₁。原始接收信号经解跳后得到中频信号

步骤3：对步骤2所得的中频信号

进行频域软解调，得到软解调输出信息Z。具体方法如图3所示，先将中频信号

分成两路，一路经中心频率为f₀的带通滤波和|FFT|²变换后得到功率信号s₀，另一路经中心频率为f₁的带通滤波和|FFT|²变换后得到功率信号s₁；然后将两个功率信号s₀和s₁相减，得到频域软解调输出信息Z，且Z＝(z₁、z₂、…z_k、…、z_N)，k＝1、2、…、N。

步骤4：对步骤3所得的频域软解调输出信息Z进行最大后验概率译码，即MAP译码。设与发送端信源数据帧u_k对应的软解调输出信息z_k中，

为信道信息，为校验信息1，

为校验信息2，其中k＝1、2、…、N，N为帧大小，具体译码过程如图4所示：

步骤4-1：将信道信息

与校验信息1

输入第一分量译码器；同时对信道信息进行与发送端Turbo编码过程中相同的交织处理，将信道信息

经与发送端Turbo编码过程中相同的交织处理后的信息与校验信息2输入第二分量译码器。

步骤4-2：设置N位全零的初始化先验信息1，并将先验信息1输入第一分量译码器。

步骤4-3：采用第一分量译码器，联合先验信息1、信道信息

与校验信息1

进行分量译码，得到外信息1；然后对外信息1进行与发送端Turbo编码过程中相同的交织处理，得到先验信息2，并将先验信息2输入第二分量译码器。

步骤4-4：采用第二分量译码器，联合先验信息2、信道信息

经与发送端Turbo编码过程中相同的交织处理后的信息与校验信息2

进行分量译码，得到外信息2和信道信息对应的MAP译码软信息。

步骤4-5：判断第一或第二分量译码器对软解调输出信息Z进行分量译码的迭代次数是否达到预设的迭代次数，如果没有达到，则将步骤4-4得到的外信息2经过与发送端Turbo编码过程中相对应的解交织处理后的信息作为新的先验信息1，并返回步骤4-3；如果达到，则执行步骤4-6。

步骤4-6：将步骤4-4所得信道信息

对应的MAP译码软信息进行解交织、判决，得到最终译码结果。

其中，在步骤4-3和步骤4-4中所述分量译码过程相同，若信道信息CSI(channel stateinformation)为已知，则具体分量译码过程包括以下步骤：

步骤A：计算步骤3所得的频域软解调输出信息Z的条件对数似然值和条件对数似然比。

由于Z＝(z₁、z₂、…z_k、…、z_N)，所以计算频域软解调输出信息Z的条件对数似然值和条件对数似然比就是分别计算z_k(k＝1、2、…、N)的条件对数似然值Λ(z_k|0)、Λ(z_k|1)和条件对数似然比L(z_k)；其中：

$\mathrm{\Λ}\left(z_k\right|0)=-\frac{h_0{A}^2}{{4\mathrm{\σ}}_{\mathrm{\ω}}^2}+\frac{z_k}{{2\mathrm{\σ}}_{\mathrm{\ω}}^2}+{\ln Q}_1(\sqrt{h_0\frac{A^2}{{2\mathrm{\σ}}_{\mathrm{\ω}}^2}},\sqrt{\left|\frac{{4z}_k}{{2\mathrm{\σ}}_{\mathrm{\ω}}^2}\right|})\·u\left(z_k\right)---\left(1\right)$

$\mathrm{\Λ}\left(z_k\right|1)=-\frac{h_1{A}^2}{{4\mathrm{\σ}}_{\mathrm{\ω}}^2}-\frac{z_k}{{2\mathrm{\σ}}_{\mathrm{\ω}}^2}+{\ln Q}_1(\sqrt{h_1\frac{A^2}{{2\mathrm{\σ}}_{\mathrm{\ω}}^2}},\sqrt{\left|\frac{{4z}_k}{{2\mathrm{\σ}}_{\mathrm{\ω}}^2}\right|})\·u\left({-z}_k\right)---\left(2\right)$

上述三式中，h₀、h₁分别表示在采样时间内，接收信号分别在f₀、f₁处的功率衰落因子，A²表示发送信号的理想功率，

表示一个基带调制频点间隔内的噪声平均功率，u(·)表示阶跃函数，Q₁(·，·)表示一阶马库姆(Marcum)函数。

步骤B：计算分支转移概率γ_k(e)和全部的译码软信息L(u_k)：

其中：

$M_{s,i}={\ln Q}_1(\sqrt{h_{k,i}^s\frac{A^2}{{2\mathrm{\σ}}_{\mathrm{\ω}}^2}},\sqrt{\left|\frac{{4z}_k^s}{{2\mathrm{\σ}}_{\mathrm{\ω}}^2}\right|})\·u(y_k^s\·x_k^s),$ i＝0，1；

$M_{p,i}={\ln Q}_1(\sqrt{\frac{g\left(x_k^p\right)}{{2\mathrm{\σ}}_{\mathrm{\ω}}^2}},\sqrt{\left|\frac{{4z}_k^p}{{2\mathrm{\σ}}_{\mathrm{\ω}}^2}\right|})\·u(y_k^p\·x_k^p),$ i＝0，1；

$x_k^s=1-{2\·u}_k;$

表示第k个信道信息在频点f_i+F_h处的功率衰落因子，

表示第k个校验信息在频点f_i+F_h处的功率衰落因子，i＝0，1；表示信源数据u_k经Turbo编码后的信道信息，表示信源数据u_k经Turbo编码后的校验信息，

表示软解调输出信息z_k中的信道信息，

表示软解调输出信息z_k中的校验信息。

$L\left(u_k\right)=\mathrm{\Λ}\left(z_k^s\right|u_k)+{\mathrm{\Λ}}_a\left(u_k\right)+{\mathrm{\Λ}}_e\left(u_k\right)---\left(5\right)$

(5)式等号右边第一项

表示信道信息

对应的MAP译码软信息，第二项Λ_a(u_k)表示先验信息，第三项Λ_e(u_k)为产生的外信息。

步骤C：提取外信息 ${\mathrm{\Λ}}_e\left(u_k\right)=L\left(u_k\right)-\mathrm{\Λ}\left(z_k^s\right|u_k)-{\mathrm{\Λ}}_a\left(u_k\right).$

若信道信息CSI(channel state information)为未知，则具体分量译码过程包括以下步骤：

步骤D：计算步骤3所得的频域软解调输出信息Z的条件对数似然值和条件对数似然比。

由于Z＝(z₁、z₂、…z_k、…、z_N)，所以计算频域软解调输出信息Z的条件对数似然值和条件对数似然比就是分别计算z_k(k＝1、2、…、N)的条件对数似然值Λ(z_k|0)、Λ(z_k|1)和条件对数似然比L(z_k)；其中：

步骤E：计算分支转移概率γ_k(e)和全部的译码软信息L(u_k)：

其中：

$g\left(x\right)=\left\{\begin{array}{cc}{h}_{k,0}^p\·A^2,& x>0,\\ h_{k,1}^p\·A^2,& x\≤0;\end{array}\right.$

$L\left(u_k\right)=\mathrm{\Λ}\left(z_k^s\right|u_k)+{\mathrm{\Λ}}_a\left(u_k\right)+{\mathrm{\Λ}}_e\left(u_k\right)---\left(6\right)$

(5)式等号右边第一项

表示信道信息

对应的MAP译码软信息，第二项Λ_a(u_k)表示先验信息，第三项Λ_e(u_k)为产生的外信息。

步骤F：提取外信息 ${\mathrm{\Λ}}_e\left(u_k\right)=L\left(u_k\right)-\mathrm{\Λ}\left(z_k^s\right|u_k)-{\mathrm{\Λ}}_a\left(u_k\right).$

本发明提供了一种Turbo编码和BFSK调制的FFH通信***的MAP解调译码方法，其主要创新是通过对BFSK软解调输出的条件概率密度函数的推导，并结合针对QAM、PSK等调制方式的已有的MAP译码算法，充分考虑MAP译码作为迭代译码的特点，提出了适合采用BFSK非相干解调***的MAP解调译码方法，并且针对接收端是否已知CSI信息，分两种分别给出了具体的分量译码过程。本发明使得采用BFSK调制的***(比如常见的快速跳频***)可以采用Turbo码作为其信道编码方案，和原有的卷积码相比，在复杂度相当的情况下，采用本专利提出的译码方法有更大的编码增益。同时，接收端未知CSI时的MAP译码算法适合于对算法复杂度要求较小、冗余度要求较小的***；而接收端已知CSI时的MAP译码算法适合于可以允许较大的算法复杂度和冗余度，但对性能有较高要求的***，从而使得***可以根据具体情况灵活选择译码方法。

Claims (3)

1.一种Turbo编码和BFSK调制的FFH通信***的MAP解调译码方法，包括以下步骤：

步骤1：在发送端，设需要发送的数字化二进制信源数据中一帧数据为U＝(u₁，u₂，…，u_k，…u_N)，其中k＝1、2、…、N，N为帧大小，信源数据u_k依次经过Turbo编码和BFSK调制后，通过FH调制器产生跳频信号

F_h为当前t时刻的跳频频率；最后经过天线发射出去；

步骤2：设发送信号经过频率选择性慢衰落信道，接收信号为B(t)*s(t)+n(t)，其中，A为发送端复信号的幅度，B(t)为复高斯随机过程，f_i(i＝0，1)为BFSK调制的两个调制频点f₀、f₁；原始接收信号经解跳后得到中频信号

步骤3：对步骤2所得的中频信号

进行频域软解调，得到软解调输出信息Z。具体方法是，先将中频信号

分成两路，一路经中心频率为f₀的带通滤波和|FFT|²变换后得到功率信号s₀，另一路经中心频率为f₁的带通滤波和|FFT|²变换后得到功率信号s₁；然后将两个功率信号s₀和s₁相减，得到频域软解调输出信息Z，且Z＝(z₁、z₂、…z_k、…、z_N)，k＝1、2、…、N；

步骤4：对步骤3所得的频域软解调输出信息Z进行最大后验概率译码，即MAP译码；设与发送端信源数据帧u_k对应的软解调输出信息z_k中，

为信道信息，

为校验信息1，为校验信息2，其中k＝1、2、…、N，N为帧大小，具体译码过程为：

步骤4-1：将信道信息与校验信息1

输入第一分量译码器；同时对信道信息进行与发送端Turbo编码过程中相同的交织处理，将信道信息

经与发送端Turbo编码过程中相同的交织处理后的信息与校验信息2

输入第二分量译码器；

步骤4-2：设置N位全零的初始化先验信息1，并将先验信息1输入第一分量译码器；

步骤4-3：采用第一分量译码器，联合先验信息1、信道信息与校验信息1

进行分量译码，得到外信息1；然后对外信息1进行与发送端Turbo编码过程中相同的交织处理，得到先验信息2，并将先验信息2输入第二分量译码器；

步骤4-4：采用第二分量译码器，联合先验信息2、信道信息

经与发送端Turbo编码过程中相同的交织处理后的信息与校验信息2

进行分量译码，得到外信息2和信道信息

对应的MAP译码软信息；

步骤4-5：判断第一或第二分量译码器对软解调输出信息Z进行分量译码的迭代次数是否达到预设的迭代次数，如果没有达到，则将步骤4-4得到的外信息2经过与发送端Turbo编码过程中相对应的解交织处理后的信息作为新的先验信息1，并返回步骤4-3；如果达到，则执行步骤4-6；

步骤4-6：将步骤4-4所得信道信息

对应的MAP译码软信息进行解交织、判决，得到最终译码结果。

2.根据权利要求1所述的Turbo编码和BFSK调制的FFH通信***的MAP解调译码方法，其特征在于，步骤4-3和步骤4-4中所述分量译码过程相同，若信道信息CSI为已知，则具体分量译码过程包括以下步骤：

步骤A：计算步骤3所得的频域软解调输出信息Z的条件对数似然值和条件对数似然比；

由于Z＝(z₁、z₂、…z_k、…、z_N)，所以计算频域软解调输出信息Z的条件对数似然值和条件对数似然比就是分别计算z_k(k＝1、2、…、N)的条件对数似然值Λ(z_k|0)、Λ(z_k|1)和条件对数似然比L(z_k)；其中：

$\mathrm{\Λ}\left(z_k\right|0)=-\frac{h_0{A}^2}{{4\mathrm{\σ}}_{\mathrm{\ω}}^2}+\frac{z_k}{{2\mathrm{\σ}}_{\mathrm{\ω}}^2}+{\ln Q}_1(\sqrt{h_0\frac{A^2}{{2\mathrm{\σ}}_{\mathrm{\ω}}^2}},\sqrt{\left|\frac{{4z}_k}{{2\mathrm{\σ}}_{\mathrm{\ω}}^2}\right|})\·u\left(z_k\right)---\left(1\right)$

$\mathrm{\Λ}\left(z_k\right|1)=-\frac{h_1{A}^2}{{4\mathrm{\σ}}_{\mathrm{\ω}}^2}-\frac{z_k}{{2\mathrm{\σ}}_{\mathrm{\ω}}^2}+{\ln Q}_1(\sqrt{h_1\frac{A^2}{{2\mathrm{\σ}}_{\mathrm{\ω}}^2}},\sqrt{\left|\frac{{4z}_k}{{2\mathrm{\σ}}_{\mathrm{\ω}}^2}\right|})\·u\left({-z}_k\right)---\left(2\right)$

上述三式中，h₀、h₁分别表示在采样时间内，接收信号分别在f₀、f₁处的功率衰落因子，A²表示发送信号的理想功率，

表示一个基带调制频点间隔内的噪声平均功率，u(·)表示阶跃函数，Q₁(·，·)表示一阶马库姆函数；

步骤B：计算分支转移概率γ_k(e)和全部的译码软信息L(u_k)：

其中：

$M_{s,i}={\ln Q}_1(\sqrt{h_{k,i}^s\frac{A^2}{{2\mathrm{\σ}}_{\mathrm{\ω}}^2}},\sqrt{\left|\frac{{4z}_k^s}{{2\mathrm{\σ}}_{\mathrm{\ω}}^2}\right|})\·u(y_k^s\·x_k^s),i=\mathrm{0,1};$

$M_{p,i}={\ln Q}_1(\sqrt{\frac{g\left(x_k^p\right)}{{2\mathrm{\σ}}_{\mathrm{\ω}}^2}},\sqrt{\left|\frac{{4z}_k^p}{{2\mathrm{\σ}}_{\mathrm{\ω}}^2}\right|})\·u(y_k^p\·x_k^p),i=\mathrm{0,1};$

$x_k^s=1-{2\·u}_k;$

表示第k个信道信息在频点f_i+F_h处的功率衰落因子，

表示第k个校验信息在频点f_i+F_h处的功率衰落因子，i＝0，1；

表示信源数据u_k经Turbo编码后的信道信息，表示信源数据u_k经Turbo编码后的校验信息，

表示软解调输出信息z_k中的信道信息，

表示软解调输出信息z_k中的校验信息；

$L\left(u_k\right)=\mathrm{\Λ}\left(z_k^s\right|u_k)+{\mathrm{\Λ}}_a\left(u_k\right)+{\mathrm{\Λ}}_e\left(u_k\right)---\left(5\right)$

(5)式等号右边第一项

表示信道信息

对应的MAP译码软信息，第二项Λ_a(u_k)表示先验信息，第三项Λ_e(u_k)为产生的外信息；

步骤C：提取外信息 ${\mathrm{\Λ}}_e\left(u_k\right)=L\left(u_k\right)-\mathrm{\Λ}\left(z_k^s\right|u_k)-{\mathrm{\Λ}}_a\left(u_k\right).$

3.根据权利要求1所述的Turbo编码和BFSK调制的FFH通信***的MAP解调译码方法，其特征在于，步骤4-3和步骤4-4中所述分量译码过程相同，若信道信息CSI为未知，则具体分量译码过程包括以下步骤：

步骤D：计算步骤3所得的频域软解调输出信息Z的条件对数似然值和条件对数似然比；

由于Z＝(z₁、z₂、…z_k、…、z_N)，所以计算频域软解调输出信息Z的条件对数似然值和条件对数似然比就是分别计算z_k(k＝1、2、…、N)的条件对数似然值Λ(z_k|0)、Λ(z_k|1)和条件对数似然比L(z_k)；其中：

步骤E：计算分支转移概率γ_k(e)和全部的译码软信息L(u_k)：

其中：

$g\left(x\right)=\left\{\begin{array}{cc}{h}_{k,0}^p\·A^2,& x>0,\\ h_{k,1}^p\·A^2,& x\≤0;\end{array}\right.$

$L\left(u_k\right)=\mathrm{\Λ}\left(z_k^s\right|u_k)+{\mathrm{\Λ}}_a\left(u_k\right)+{\mathrm{\Λ}}_e\left(u_k\right)---\left(6\right)$

(5)式等号右边第一项

表示信道信息

对应的MAP译码软信息，第二项Λ_a(u_k)表示先验信息，第三项Λ_e(u_k)为产生的外信息；

步骤F：提取外信息 ${\mathrm{\Λ}}_e\left(u_k\right)=L\left(u_k\right)-\mathrm{\Λ}\left(z_k^s\right|u_k)-{\mathrm{\Λ}}_a\left(u_k\right).$

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