CN109450460A - 一种rs码与卷积码的级联码的参数识别方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种RS码与卷积码的级联码的参数识别方法，其包括以下步骤：S1、获取待识别的编码数据，并获取RS码与卷积码的所有级联校验矩阵；S2、获取待识别编码数据与每个级联校验矩阵的正交概率值；S3、将正交概率值最大的级联校验矩阵所对应的级联码参数作为待识别编码数据的级联码参数，完成识别。本发明可以在对级联码的参数识别的基础上，降低算法的复杂度并有效提高鲁棒性，并且对于待识别的编码数据帧数的要求较低，最少可实现一帧大小的级联码参数识别；对有误码的编码数据也可识别，对CCSDS标准的级联码在误码率为10‑3时，参数识别的概率达到90％。

Description

一种RS码与卷积码的级联码的参数识别方法
技术领域
本发明涉及级联码参数的识别领域，具体涉及一种RS码与卷积码的级联码的参数识别方法。
背景技术
现有的级联码的参数识别方法主要是通过对级联码的分级识别实现，在识别过程中要对级联码译码，并且不同的级联编码方式需采用不同的识别算法估计参数，如先识别级联码的内码参数，利用内码参数译码，再识别数据的外码参数。
上述方法根本上是基于译码的方式，在算法的实现过程中对编码数据的帧数限制较高，算法复杂度较大，针对误码率较高的级联码，其识别算法的鲁棒性较差。
发明内容
针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种RS码与卷积码的级联码的参数识别方法解决了现有RS码与卷积码的级联码参数识别方法鲁棒性差的问题。
为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：
提供一种RS码与卷积码的级联码的参数识别方法，其包括以下步骤：
S1、获取待识别的编码数据，并获取RS码与卷积码的所有级联校验矩阵；
S2、获取待识别编码数据与每个级联校验矩阵的正交概率值；
S3、将正交概率值最大的级联校验矩阵所对应的级联码参数作为待识别编码数据的级联码参数，完成识别。
进一步地，步骤S1中获取RS码与卷积码的所有级联校验矩阵的具体方法包括以下步骤：
S1-1、根据不同RS码的生成矩阵得到与每个RS码一一对应的校验矩阵，即第m个RS码的生成矩阵对应的校验矩阵Hm；其中m∈(1,2,…,M)，M表示RS码的生成矩阵的总数；
S1-2、将不同卷积码的生成多项式表示为与之一一对应的二进制形式，得到与第n个卷积码生成多项式对应的二进制向量Ln；其中n∈(1,2,…,N)，N表示卷积码生成多项式的总数；
S1-3、建立一个列数与一帧编码数据长度相同的矩阵，将得到的二进制向量Ln从矩阵的第i行第i列放入，并用数字0对矩阵中空缺的位置进行填充，得到二进制向量Ln对应的半无穷生成矩阵Gn；其中矩阵Gn的每一列包含两位；矩阵的行数R≥(D-k)/2+1，其中D为列数，k为二进制向量Ln的长度；
S1-4、根据矩阵Gn获取其广义逆矩阵
S1-5、根据公式
得到第m个RS码的生成矩阵与第n个二进制向量对应的级联校验矩阵Hnm，即任一RS码的生成矩阵与任一卷积码的生成多项式对应的级联校验矩阵Hnm。
进一步地，步骤S2的具体方法包括以下步骤：
S2-1、按照从左至右、从上至下的顺序依次获取级联校验矩阵Hnm的非0元素的坐标(p，q)，得到非0元素的一维坐标矩阵；其中p表示第p行，q表示第q位；
S2-2、将非0元素一维坐标矩阵中的所有行坐标修改为1，得到修改后的坐标矩阵；
S2-3、根据修改后的坐标矩阵中的坐标取出待识别编码数据中的对应元素C(1，q)；
S2-4、将取出元素中的1替换为-1、将0替换为1；
S2-5、获取公式
的后验概率的对数似然比，Rnm即任一级联校验矩阵Hnm与待识别编码数据的正交概率值；其中Cf表示第f个从待识别编码数据中取出的元素，F表示从待识别编码数据中取出的元素的总数量；为异或运算。
本发明的有益效果为：
本发明可以在对级联码的参数识别的基础上，降低算法的复杂度并有效提高鲁棒性，并且对于待识别的编码数据帧数的要求较低，最少可实现一帧大小的级联码参数识别；对有误码的编码数据也可识别，对国际空间数据***咨询委员会(CCSDS)标准的级联码在误码率为10-3时，参数识别的概率达到90％。
本发明利用级联码的分级编码的原理计算出级联校验矩阵，由于级联码与级联校验矩阵正交，基于后验概率的对数似然比(LLR)估计待识别的编码数据校验方程成立的概率，所以针对误码率较高的数据可以达到较好的识别效果，并且最少只需一帧数据即可实现参数识别。
附图说明
图1为本发明的流程示意图。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
如图1所示，该RS码与卷积码的级联码的参数识别方法包括以下步骤：
S1、获取待识别的编码数据，并获取RS码与卷积码的所有级联校验矩阵；
S2、获取待识别编码数据与每个级联校验矩阵的正交概率值；
S3、将正交概率值最大的级联校验矩阵所对应的级联码参数作为待识别编码数据的级联码参数，完成识别。
步骤S1中获取RS码与卷积码的所有级联校验矩阵的具体方法包括以下步骤：
S1-1、根据不同RS码的生成矩阵得到与每个RS码一一对应的校验矩阵，即第m个RS码的生成矩阵对应的校验矩阵Hm；其中m∈(1,2,…,M)，M表示RS码的生成矩阵的总数；
S1-2、将不同卷积码的生成多项式表示为与之一一对应的二进制形式，得到与第n个卷积码生成多项式对应的二进制向量Ln；其中n∈(1,2,…,N)，N表示卷积码生成多项式的总数；
S1-3、建立一个列数与一帧编码数据长度相同的矩阵，将得到的二进制向量Ln从矩阵的第i行第i列放入，并用数字0对矩阵中空缺的位置进行填充，得到二进制向量Ln对应的半无穷生成矩阵Gn；其中矩阵Gn的每一列包含两位；矩阵的行数R≥(D-k)/2+1，其中D为列数，k为二进制向量Ln的长度；
S1-4、根据矩阵Gn获取其广义逆矩阵
S1-5、根据公式
得到第m个RS码的生成矩阵与第n个二进制向量对应的级联校验矩阵Hnm，即任一RS码的生成矩阵与任一卷积码的生成多项式对应的级联校验矩阵Hnm。
步骤S2的具体方法包括以下步骤：
S2-1、按照从左至右、从上至下的顺序依次获取级联校验矩阵Hnm的非0元素的坐标(p，q)，得到非0元素的一维坐标矩阵；其中p表示第p行，q表示第q位；
S2-2、将非0元素一维坐标矩阵中的所有行坐标修改为1，得到修改后的坐标矩阵；
S2-3、根据修改后的坐标矩阵中的坐标取出待识别编码数据中的对应元素C(1，q)；
S2-4、将取出元素中的1替换为-1、将0替换为1；
S2-5、获取公式
的后验概率的对数似然比，Rnm即任一级联校验矩阵Hnm与待识别编码数据的正交概率值；其中Cf表示第f个从待识别编码数据中取出的元素，F表示从待识别编码数据中取出的元素的总数量；⊕为异或运算。
在本发明的一个实施例中，以卷积码(2,1,7)为例，卷积码(2,1,7)的生成多项式表示为二进制形式后得到的二进制向量为[1,1,1,0,1,1,1,1,0,0,0,1,1,1]；将二进制向量从矩阵的第i行第i列放入，并用数字0对矩阵中空缺的位置进行填充，得到该二进制向量对应的半无穷生成矩阵：
。
本发明在具体实施过程中，由于将非0元素一维坐标矩阵中的所有行坐标修改为1，因此行坐标对取出待识别编码数据中的对应元素并不影响，故相同的位坐标会取出同一个待识别编码数据中的对应元素。
在本发明的一个实施例中，若待识别编码数据为[1,0,1,1]，获取的级联校验矩阵的非0元素的坐标依次为(1,2)、(1,3)、(1,4)和(2,3)，则待识别编码数据中的对应元素依次为0、1、1和1。
综上所述，本发明可以在对级联码的参数识别的基础上，降低算法的复杂度并有效提高鲁棒性，并且对于待识别的编码数据帧数的要求较低，最少可实现一帧大小的级联码参数识别；对有误码的编码数据也可识别，对CCSDS标准的级联码在误码率为10-3时，参数识别的概率达到90％。
本发明利用级联码的分级编码的原理计算出级联校验矩阵，由于级联码与级联校验矩阵正交，基于后验概率的LLR估计待识别的编码数据校验方程成立的概率，所以针对误码率较高的数据可以达到较好的识别效果，并且最少只需一帧数据即可实现参数识别。

Claims (3)

1.一种RS码与卷积码的级联码的参数识别方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、获取待识别的编码数据，并获取RS码与卷积码的所有级联校验矩阵；
S2、获取待识别编码数据与每个级联校验矩阵的正交概率值；
S3、将正交概率值最大的级联校验矩阵所对应的级联码参数作为待识别编码数据的级联码参数，完成识别。
2.根据权利要求1所述的RS码与卷积码的级联码的参数识别方法，其特征在于：所述步骤S1中获取RS码与卷积码的所有级联校验矩阵的具体方法包括以下步骤：
S1-1、根据不同RS码的生成矩阵得到与每个RS码一一对应的校验矩阵，即第m个RS码的生成矩阵对应的校验矩阵Hm；其中m∈(1,2,…,M)，M表示RS码的生成矩阵的总数；
S1-2、将不同卷积码的生成多项式表示为与之一一对应的二进制形式，得到与第n个卷积码生成多项式对应的二进制向量Ln；其中n∈(1,2,…,N)，N表示卷积码生成多项式的总数；
S1-3、建立一个列数与一帧编码数据长度相同的矩阵，将得到的二进制向量Ln从矩阵的第i行第i列放入，并用数字0对矩阵中空缺的位置进行填充，得到二进制向量Ln对应的半无穷生成矩阵Gn；其中矩阵Gn的每一列包含两位；矩阵的行数R≥(D-k)/2+1，其中D为列数，k为二进制向量Ln的长度；
S1-4、根据矩阵Gn获取其广义逆矩阵
S1-5、根据公式
得到第m个RS码的生成矩阵与第n个二进制向量对应的级联校验矩阵Hnm，即任一RS码的生成矩阵与任一卷积码的生成多项式对应的级联校验矩阵Hnm。
3.根据权利要求2所述的RS码与卷积码的级联码的参数识别方法，其特征在于：所述步骤S2的具体方法包括以下步骤：
S2-1、按照从左至右、从上至下的顺序依次获取级联校验矩阵Hnm的非0元素的坐标(p，q)，得到非0元素的一维坐标矩阵；其中p表示第p行，q表示第q位；
S2-2、将非0元素一维坐标矩阵中的所有行坐标修改为1，得到修改后的坐标矩阵；
S2-3、根据修改后的坐标矩阵中的坐标取出待识别编码数据中的对应元素C(1，q)；
S2-4、将取出元素中的1替换为-1、将0替换为1；
S2-5、获取公式
的后验概率的对数似然比，Rnm即任一级联校验矩阵Hnm与待识别编码数据的正交概率值；其中Cf表示第f个从待识别编码数据中取出的元素，F表示从待识别编码数据中取出的元素的总数量；为异或运算。
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