一种基于状态转移模型的联合信道状态检测和译码方法技术

本发明专利技术公开了属于动中通卫星通信技术领域的一种基于状态转移模型的联合信道状态检测和译码方法。本发明专利技术利用断续信道结构信息构建断续信道状态转移模型，并采用和积算法，借助因子图结构使用信道转移概率函数更新信道状态变量节点消息，不断迭代计算得到信道状态分布和译码结果；使用信道转移概率函数更新信道状态变量节点消息，有效地减少了对信息符号长度的依赖，且在低信噪比下，对信道状态信息有良好的检测结果，本发明专利技术能以较高的检测精度达到与基于信号能量的信道状态信息检测算法同样的误检概率。本发明专利技术具有以下两个显著特点：检测精度高和检测和译码联合进行。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于动中通卫星通信
，特别涉及一种基于状态转移模型的联合信道状态检测和译码方法。
技术介绍
近年来，卫星通信发展迅速，承载的业务种类也不断增多。其中动中通(On-the-Move)是卫星通信中广受重视，发展迅速的一个领域。动中通技术是指在车辆、船舶或者飞行器等载体处于移动的过程中依然可以进行不间断宽带卫星通信的技术。载体移动过程中不可避免的会带来的天线指向抖动会造成随机中断。另外，载体在移动过程中往往会遇到障碍物对无线信号的遮挡，如穿越树林、楼宇会造成的随机遮挡。在直升机机载动中通中，由于天线安装位置受限，信号会受到直升机旋翼叶片带来的遮挡。因此，动中通系统中信道断续问题是对可靠高效通信的一大挑战。针对卫星断续信道下的通信难题，现有研究主要集中在两个方向，一是物理层可靠传输技术，二是链路层可靠传输技术。传统的断续信道下物理层传输技术，信道检测、解调和译码是单独进行的。研究表明，将信道检测、解调和译码级联，通过联合进行软信息迭代能够获得性能提升。传统的信道状态检测方法是基于信号能量的信道状态信息检测算法，在低信噪比场合，该算法无法兼顾误检概率和检测精度。同时在实际应用中，接收信号的信噪比不断变化会导致实际性能会进一步降低。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于状态转移模型的联合信道状态检测和译码方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，接收信号，采用LDPC码对发送信息比特编码；步骤2，初始化，发送符号概率分布；步骤3，更新信道状态分布序列；步骤4，更新信道状态变量节点的前向及反向消息；步骤5，更新信道状态变量节点、观测函数节点及发送符号变量节点的上行消息；步骤6，计算对数似然比；步骤7，解交织并输入译码器进行译码迭代，更新外信息序列和译码结果；步骤8，交织并更新接收符号概率分布：进入步骤9，或返回步骤3，重复上述3-8步骤过程，直到满足迭代次数；步骤9，输出译码结果序列和信道状态分布序列所述步骤2具体为将接收符号初始化：假设接收符号的个数为N，对每接收L个符号对信道状态进行一次检测，则所有接收到的N个符号被分为了H＝N/L组，采用QPSK(正交相移键控)调制，定义观测函数节点为f、信道状态变量节点为A、发送符号变量节点为x、符号映射函数节点为φ，用表示从符号映射函数节点到发送符号变量节点的消息，其余类似，其中i＝1…H，j＝1…L，表示第i组第j个发送的符号，H表示接收符号的分组个数；初始化 μ φ j i → x j i = 1 4 , x j i ∈ A , ]]>其中A表示QPSK调制符号集合；(这里的A与信道表示的字体不一样)所述步骤3具体为传递和更新消息，更新信道状态分布序列：在要求的迭代次数内，执行以下步骤：对于编号i＝1…H，表示发送符号变量节点到观测函数节点的消息，表示观测函数节点到信道状态变量节点Ai的消息，执行以下步骤更新所有与Ai连接的观测函数节点f到信道状态变量结点Ai的消息 μ x j i → f j i ( x j i ) = μ φ j i → x j i ( x j i ) , ]]> μ f j i → A i ( A i ) = Σ x j i f ( x j i , A i ) μ x j i → f j i ( x j i ) , ]]> μ f → A i ( A i ) = Π j = 1 L μ f j i → A i ( A i ) , ]]>其中σ2为信道加入的复高斯噪声的方差；所述步骤4具体包括：步骤4.1前向迭代，对于编号i＝1…H，根据已有信息，执行以下步骤更新前向消息传递，即从信道转移概率函数节点Δ到其右侧信道状态变量节点Ai的消息 μ Δ 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于状态转移模型的联合信道状态检测和译码方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，接收信号，采用LDPC码对发送信息比特编码；步骤2，初始化，发送符号概率分布；步骤3，更新信道状态分布序列；步骤4，更新信道状态变量节点的前向及反向消息；步骤5，更新信道状态变量节点、观测函数节点及发送符号变量节点的上行消息；步骤6，计算对数似然比步骤7，解交织并输入译码器进行译码迭代，更新外信息序列和译码结果；步骤8，交织并更新接收符号概率分布：进入步骤9，或返回步骤3，重复上述3‑8步骤过程，直到满足迭代次数；步骤9，输出译码结果序列和信道状态分布序列

【技术特征摘要】
1.一种基于状态转移模型的联合信道状态检测和译码方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，接收信号，采用LDPC码对发送信息比特编码；步骤2，初始化，发送符号概率分布；步骤3，更新信道状态分布序列；步骤4，更新信道状态变量节点的前向及反向消息；步骤5，更新信道状态变量节点、观测函数节点及发送符号变量节点的上行消息；步骤6，计算对数似然比步骤7，解交织并输入译码器进行译码迭代，更新外信息序列和译码结果；步骤8，交织并更新接收符号概率分布：进入步骤9，或返回步骤3，重复上述3-8步骤过程，直到满足迭代次数；步骤9，输出译码结果序列和信道状态分布序列2.根据权利要求1所述基于状态转移模型的联合信道状态检测和译码方法，其特征在于，所述步骤2具体为将接收符号初始化：假设接收符号的个数为N，对每接收L个符号就对信道状态进行一次检测，则所有接收到的N个符号被分为了H＝N/L组，采用QPSK调制，定义观测函数节点为f、信道状态变量节点为A、发送符号变量节点为x、符号映射函数节点为φ，用表示从符号映射函数节点到发送符号变量节点的消息，其余类似，其中i＝1…H，j＝1…L，表示第i组第j个发送的符号，H表示接收符号的分组个数；初始化 μ φ j i → x j i = 1 4 , x j i ∈ A , ]]>其中A表示QPSK调制符号集合；QPSK表示正交相移键控。3.根据权利要求1所述基于状态转移模型的联合信道状态检测和译码方法，其特征在于，所述步骤3具体为传递和更新消息，更新信道状态分布序列：在要求的迭代次数内，执行以下步骤：对于编号i＝1…H，表示发送符号变量节点到观测函数节点的消息，表示观测函数节点到信道状态变量节点Ai的消息，执行以下步骤更新所有与Ai连接的观测函数节点f到信道状态变量结点Ai的消息 μ x j i → f j i ( x j i ) = μ φ j i → x j i ( x j i ) , ]]> μ f j i → A i ( A i ) = Σ x j i f ( x j i , A i ) μ x j i → f j i ( x j i ) , ]]> μ f → A i ( A i ) = Π j = 1 L μ f j i → A i ( A i ) , ]]>其中σ2为信道加入的复高斯噪声的方差。4.根据权利要求1所述基于状态转移模型的联合信道状态检测和译码方法，其特征在于，所述步骤4具体包括：步骤4.1前向迭代，对于编号i＝1…H，根据已有信息，执行以下步骤更新前向消息传递，即从信道转移概率函数节点Δ到其右侧信道状态变量节点Ai的消息 μ Δ → A i ( A i ) = Σ A i - 1 μ f → A i - 1 ( A i - 1 ) μ Δ → A i - 1 ( A i - 1 ) · p ( A i | A i - 1 ) , ]]>其中Δ为信道转移函数节点；步骤4.2，反向迭代，对于编号i＝1…H，根据已有信息，执行以下步骤更新反向消息传递，即从信道转移概率函数节点Δ到其左侧信道状态变量节点Ai的消息 μ A i ← Δ ( A i ) = Σ A i + 1 μ f → A i + 1 ( A i + 1 ) μ A i + 1 ← Δ ( A i + 1 ) · p ( A i + 1 | A i ) . ]]>5.根据权利要求1所述基于状态转移模型的联合信道状态检测和译码方法，其特征在于，所述步骤5具体包括：更新信道状态变量节点、观测函数节点及发送符号变量节点的上行消息：对于编号i＝1…H和j＝1…L，表示信道状态变量节点Ai到观测函数节点的消息，表示观测函数节点到发送符号节点的消息，表示发送符号变量节点到调制映射函数节点的消息，根据已有信息，执行以下步骤更新和 μ A i → f j i ( A i ) = μ Δ → A i ( A i ) · μ ...

【专利技术属性】
技术研发人员：倪祖耀，张晋华，贾浩歌，匡麟玲，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11