CN115801186B - 一种基于反馈迭代的突发通信Turbo译码方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于突发通信及Turbo译码处理技术领域，公开了一种基于反馈迭代的突发通信Turbo译码方法，利用两次数据解调和Turbo译码，最终得到译码结果。本发明在低信噪比下，不需要加长数据脉冲中分散导频的长度，避免了由于增加分散导频而导致的信息冗余和传输效率降低，节省了***时隙资源和频率资源，保证了***的资源有效利用率；通过反馈迭代，利用数据脉冲中的有效数据进行积累，获得较高的和矢量信噪比，提升了数据解调的准确性、降低了解调和译码后的误码率，有效提升了***的接收灵敏度。

Description

一种基于反馈迭代的突发通信Turbo译码方法
技术领域
本发明属于突发通信及Turbo译码处理技术领域，涉及一种基于反馈迭代的突发通信Turbo译码方法。
背景技术
无线通信中，通常使用编译码实现低信噪比下的数据可靠传输，Turbo编码作为一种常用的前向纠错(Forward Error Correction,FEC)技术，其将卷积码和随机交织器结合，在实现随机编码的同时，通过交织器实现了短码构造长码，并采用软输出迭代译码来逼近最大似然译码。Turbo码充分利用了Shannon信道编码定理的基本条件，得到了接近Shannon极限的性能，因此获得了较为广泛的应用。
对处于复杂电磁环境下的突发通信，一般采用在数据脉冲中***分散导频的方式实现信道参数估计，利用分散导频和矢量与数据共轭匹配，实现对数据的解调。军事通信中，为了节省分散导频带来的额外开销，提高信号的传输效率，通常将分散导频长度设置较短，而分散导频和矢量的信噪比与其积累长度正相关，与信号解调误码率负相关，由此带来了突发通信中传输效率与解调门限相矛盾的问题，即便使用极低码率的Turbo编译码，也无法在低信噪比、较短长度分散导频的情况下实现高灵敏度的解调、译码。
发明内容
(一)发明目的
本发明的目的是：针对传统突发通信中分散导频信噪比不足导致的解调、译码效果较差的缺陷，提出一种无需增加分散导频长度、接收端通过Turbo码反馈迭代、利用数据符号与分散导频统一求取和矢量的方法，在保证***传输效率的前提下，有效提高***接收灵敏度。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于反馈迭代的突发通信Turbo译码方法，具体包括以下步骤：
步骤一、接收机接收信号后进行下变频及采样；
其中，下变频输出为带有数据调制的复信号，采样率为fs，采样结果为带有数据和分散导频调制的基带采样序列，可以用如下公式(1)表示：
其中，n代表第n个采样点，N＝Nc+Nd为单个数据脉冲采样点数，Nc为分散导频采样点数，Nd为有效数据采样点数；ts＝1/fs为时域采样间隔，D(nts)代表nts采样时刻的调制信号，为二进制数据，其中包含分散导频c(ncts)和有效数据d(ndts)，nc和nd分别表示分散导频和有效数据对应的采样点位置；exp代表以e为底的幂级数；j代表虚数单位；为射频载波初始相位；n0表示接收信号中存在的高斯白噪声。
步骤二、依据收发两端约定位置，选择数据脉冲中的分散导频，与本地伪随机序列匹配后求取和矢量；
其中，假设分散导频位于数据脉冲前Nc个采样点，将其与本地伪随机序列c(n)进行对应采样点相乘后消除分散导频极性，求取矢量和如下公式(2)表示：
其中，为利用分散导频求得受到噪声影响下的射频载波初始相位估计值。
步骤三、对步骤二所得和矢量求取共轭，并与Nd个采样点的有效数据进行匹配，完成数据解调，如下公式(3)表示：
其中，(·)*表示求取共轭，为对有效数据完成解调后的数据估计值。
步骤四、对步骤三所得解调数据进行Turbo译码，得到译码后的原始信息比特估计结果d0。
步骤五、对步骤四译码后的原始信息比特估计结果d0按照相应的编码方式重新进行编码，获得编码后数据d′并存储。
步骤六、将重新编码后的数据d′与步骤三所得解调数据进行逐符号比对，寻找并存储极性相同的位置，记录为Ld。
步骤七、按照记录位置Ld，选择数据脉冲r(n)中位于该位置的有效数据，并与相同位置处的编码后数据d′逐点相乘，求取矢量和如下公式(4)表示：
其中，为利用数据符号求得受到噪声影响下的射频载波初始相位估计值。
步骤八、对利用分散导频和数据符号两次和矢量Cs、Ds相加，求取最终和矢量并求取共轭，与Nd个采样点的有效数据进行匹配，完成数据反馈迭代解调，如下公式(5)表示：
其中，为最终射频载波初始相位估计值。
步骤九、对步骤八所得解调数据进行再次Turbo译码，得到译码后的原始信息比特估计结果d0′。
(三)有益效果
上述技术方案所提供的基于反馈迭代的突发通信Turbo译码方法，与传统的突发通信解调、译码方式相比，具有如下有益效果：
1、低信噪比下，不需要加长数据脉冲中分散导频的长度，避免了由于增加分散导频而导致的信息冗余和传输效率降低，节省了***时隙资源和频率资源，保证了***的资源有效利用率；
2、通过反馈迭代，利用数据脉冲中的有效数据进行积累，获得较高的和矢量信噪比，提升了数据解调的准确性、降低了解调和译码后的误码率，有效提升了***的接收灵敏度。
附图说明
图1为本发明基于反馈迭代的突发通信Turbo译码方法的原理框图；
图2为本发明基于反馈迭代的突发通信Turbo译码方法在不同信噪比下，与传统解调、译码方法的误码率仿真统计对比图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
参照图1和图2所示，本实施例基于反馈迭代的突发通信Turbo译码方法具体包括以下步骤：
步骤一、接收机接收信号后进行下变频及采样；
其中，下变频输出为带有数据调制的复信号，采样率为fs，采样结果为带有数据和分散导频调制的基带采样序列，可以用如下公式(1)表示：
其中，n代表第n个采样点，N＝Nc+Nd为单个数据脉冲采样点数，Nc为分散导频采样点数，Nd为有效数据采样点数；ts＝1/fs为时域采样间隔，D(nts)代表nts采样时刻的调制信号，为二进制数据，其中包含分散导频c(ncts)和有效数据d(ndts)，nc和nd分别表示分散导频和有效数据对应的采样点位置；exp代表以e为底的幂级数；j代表虚数单位；为射频载波初始相位；n0表示接收信号中存在的高斯白噪声。
步骤二、依据收发两端约定位置，选择数据脉冲中的分散导频，与本地伪随机序列匹配后求取和矢量；
其中，假设分散导频位于数据脉冲前Nc个采样点，将其与本地伪随机序列c(n)进行对应采样点相乘后消除分散导频极性，求取矢量和如下公式(2)表示：
其中，为利用分散导频求得受到噪声影响下的射频载波初始相位估计值。
步骤三、对步骤二所得和矢量求取共轭，并与Nd个采样点的有效数据进行匹配，完成数据解调，如下公式(3)表示：
其中，(·)*表示求取共轭，为对有效数据完成解调后的数据估计值。
步骤四、对步骤三所得解调数据进行Turbo译码，得到译码后的原始信息比特估计结果d0。
步骤五、对步骤四译码后的原始信息比特估计结果d0按照相应的编码方式重新进行编码，获得编码后数据d′并存储。
步骤六、将重新编码后的数据d′与步骤三所得解调数据进行逐符号比对，寻找并存储极性相同的位置，记录为Ld。
步骤七、按照记录位置Ld，选择数据脉冲r(n)中位于该位置的有效数据，并与相同位置处的编码后数据d′逐点相乘，求取矢量和如下公式(4)表示：
其中，为利用数据符号求得受到噪声影响下的射频载波初始相位估计值。
步骤八、对利用分散导频和数据符号两次和矢量Cs、Ds相加，求取最终和矢量并求取共轭，与Nd个采样点的有效数据进行匹配，完成数据反馈迭代解调，如下公式(5)表示：
其中，为最终射频载波初始相位估计值。
步骤九、对步骤八所得解调数据进行再次Turbo译码，得到译码后的原始信息比特估计结果d0′。
至此，从步骤一到步骤九完成了一种基于反馈迭代的突发通信Turbo译码方法。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种基于反馈迭代的突发通信Turbo译码方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、接收机接收信号后进行下变频及采样；
步骤二、依据收发两端约定位置，选择数据脉冲r(n)中的分散导频，与本地伪随机序列匹配后求取和矢量；
步骤三、对步骤二所得和矢量求取共轭，并与Nd个采样点的有效数据进行匹配，完成数据解调；
步骤四、对步骤三所得解调数据进行Turbo译码，得到译码后的原始信息比特估计结果d0；
步骤五、对步骤四译码后的原始信息比特估计结果d0按照相应的编码方式重新进行编码，获得编码后数据d′并存储；
步骤六、将重新编码后的数据d′与步骤三所得解调数据进行逐符号比对，寻找并存储极性相同的位置，记录为Ld；
步骤七、按照记录位置Ld，选择数据脉冲r(n)中位于该位置的有效数据，并与相同位置处的编码后数据d′逐点相乘，求取和矢量；
步骤八、对步骤二和步骤七两次求取的和矢量相加，求取最终和矢量并求取共轭，与Nd个采样点的有效数据进行匹配，完成数据反馈迭代解调；
步骤九、对步骤八所得解调数据进行再次Turbo译码，得到译码后的原始信息比特估计结果d′0；
步骤一中，下变频输出为带有数据调制的复信号，采样率为fs，采样结果为带有数据和分散导频调制的基带采样序列；
步骤一中，基带采样序列用如下公式(1)表示：
其中，n代表第n个采样点，N＝Nc+Nd为单个数据脉冲采样点数，Nc为分散导频采样点数，Nd为有效数据采样点数；ts＝1/fs为时域采样间隔，D(nts)代表nts采样时刻的调制信号，为二进制数据，其中包含分散导频c(ncts)和有效数据d(ndts)，nc和nd分别表示分散导频和有效数据对应的采样点位置；exp代表以e为底的幂级数；j代表虚数单位；为射频载波初始相位；n0表示接收信号中存在的高斯白噪声；
步骤二中，假设分散导频位于数据脉冲前Nc个采样点，将其与本地伪随机序列c(n)进行对应采样点相乘后消除分散导频极性，求取矢量和如下公式(2)表示：
其中，为利用分散导频求得受到噪声影响下的射频载波初始相位估计值。
2.如权利要求1所述的基于反馈迭代的突发通信Turbo译码方法，其特征在于，步骤三中，解调数据如下公式(3)表示：
其中，(·)*表示求取共轭，为对有效数据完成解调后的数据估计值。
3.如权利要求2所述的基于反馈迭代的突发通信Turbo译码方法，其特征在于，步骤七中，求取和矢量如下公式(4)表示：
其中，为利用数据符号求得受到噪声影响下的射频载波初始相位估计值。
4.如权利要求3所述的基于反馈迭代的突发通信Turbo译码方法，其特征在于，步骤八中，解调数据如下公式(5)表示：
其中，为最终射频载波初始相位估计值。
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