一种采用卷积码的差分脉冲位置调制的迭代检测方法技术

本发明专利技术属于数字通信差错控制编码领域，公开了一种采用卷积码的差分脉冲位置调制(DPPM)的迭代检测方法。该方法利用不同的比特序列经DPPM调制后码片长度不等这一特点，生成若干候选的检测序列，在软判决检测和基于扩展网格图的卷积码译码之间进行迭代，直到这些候选序列经信道译码、重编码和调制得到的码片序列与接收序列的长度相等或达到最大的迭代次数。本发明专利技术可有效改善采用卷积码的DPPM传输系统的误帧率。

【技术实现步骤摘要】
一种采用卷积码的差分脉冲位置调制的迭代检测方法
本专利技术属于数字通信差错控制编码领域，具体涉及一种采用卷积码的差分脉冲位置调制的迭代检测方法。
技术介绍
脉冲位置调制(PPM)是一类重要的调制方式，可应用在无线光通信技术中，提高其功率效率与带宽利用率。差分脉冲位置调制(DPPM)是PPM的一种改进形式，提高了功率效率与带宽利用率。但是，DPPM调制后符号的码片长度并不确定，导致由加性噪声引起的码片翻转会造成相应的接收符号的同步错误以及后续接收符号的替代错误。具体说明一下，同步错误包括插入错误和删节错误；插入错误是指在检测后的数据流中存在符号或者比特的插入；删节错误是在检测后的数据流中存在符号或者比特的删节。因此，在DPPM系统中，无法采用传统的前向纠错码来保证传输的可靠性，限制了DPPM调制方式在实际通信系统中的应用。针对该问题，一类解决方法是通过有效的检测技术纠正DPPM系统中的插入错误和删节错误。例如，针对DPPM系统的最优检测算法是最大似然序列检测算法(MLSD)，可以纠正这类同步错误。但是，这种算法的计算复杂度随每帧码片长度的增长呈指数增长，因此并不实用。Sethakaset和Gulliver提出一种改进软判决检测算法，该算法首先对接收序列进行硬判决，然后根据信道接收值的大小消去连“0”个数不符合要求的符号，同时保证收端符号个数与发端符号个数相等，即接收序列中码片“1”的个数与发端符号数相等。软判决检测算法的性能与MLSD算法相近，但是复杂度远远小于MLSD算法。然而，该检测算法仅仅可以纠正可检测的同步错误，无法纠正替代错误以及插入、删节数目相等时的同步错误，存在很大的局限性。另一类解决方法是引入可纠正同步错误的纠错码。Sethakaset和Gulliver首先提出使用Marker码来识别DPPM符号的边界，纠正系统中的同步错误和替代错误，之后又提出一种改进的级联码方案。然而，这两种方案均存在码率较低的缺点。另一种纠错码方案是采用卷积码，该方法以基于扩展网格图的改进维特比译码算法为基础，根据DPPM系统中错误类型的特殊性，对卷积码的扩展网格图中的禁用路径进行删剪，得到一种基于删剪网格图的卷积码译码方法。该方法可以纠正DPPM系统中由于码片翻转而造成的同步错误和替代错误。与Marker码方案相比，该方法可在码率相同时获得更优的性能。进一步，该方法允许系统采用码率更高的编码方案，且不需要改变现有的卷积码编码器的结构，具有更好的兼容性。为进一步提升采用卷积码的DPPM系统的性能，本专利技术以DPPM符号序列的软判决检测方法和可纠正同步错误的卷积码译码方法为基础，提供了一种针对采用卷积码的DPPM系统的迭代检测译码算法。本专利技术借助发端符号个数和码片长度已知这一条件，充分利用不同的比特序列经DPPM调制后码片长度不等这一特点，生成若干候选的检测序列，在软判决检测和卷积码译码之间进行迭代，可有效降低系统误帧率，提高整体性能。
技术实现思路
本专利技术的目的是为采用卷积码的差分脉冲位置调制(DPPM)系统提供一种迭代检测译码方法，该方法可有效降低系统的误帧率，同时具有较低的实现复杂度。本专利技术的特征在于利用不同的比特序列经DPPM调制后码片长度不等这一特点，以DPPM符号序列的软判决检测方法和可纠正同步错误的卷积码译码方法为基础，设计了一种联合检测译码的迭代算法。本专利技术提供的DPPM系统中的迭代检测译码方法的特征在于迭代检测译码方法包括以下5个步骤：(1)采用逐符号软判决检测方法对接收到的码片信道观测值序列rk进行检测，得到发送码片序列的初步估计值和卷积码编码序列的估计值(2)依据rk电平值的大小，按照一定准则分别对进行码片翻转，共得到Q2个候选序列，将和这些候选序列按照生成的先后顺序放置于集合M中，令迭代译码次数i＝0，则i<Q2+1；(3)使用基于删剪网格图的维特比译码算法对进行译码，得到信息序列的估计值(4)对进行卷积码编码和DPPM调制，得到码片序列比较rk和的长度，如果长度相等，判定译码正确，迭代检测译码结束，译码器输出为否则迭代检测译码次数i＝i+1；(5)判断i与Q2+1的大小，若i<Q2+1，则令M[i]为集合M中的第i个元素，解调得到卷积码编码序列估计值执行步骤(3)，否则迭代结束，判定译码失败，译码器输出为所述的步骤(1)采用逐符号软判决检测方法对接收到的差分脉冲位置调制(DPPM)码片信道观测值序列rk进行检测，得到发送码片序列的初步估计值和卷积码编码序列的估计值具体为：(1.1)逐个码片的硬判决，即将码片信道观测值序列rk与判决门限θ进行比较，得到发送码片序列的初始估计值判决门限θ根据发送码片“0”和“1”的功率确定；(1.2)根据rk和码片的硬判决结果纠正非法的符号，即纠正中连“0”的个数大于L-1的码片序列片段，其中L为DPPM调制符号的最大码片数目；(1.3)比较中的符号个数与发送符号的个数，记中码片“1”的个数为Ns，发送符号的个数为Nt，若Ns＝Nt，执行步骤(1.5)，否则执行步骤(1.4)；(1.4)根据rk，根据码片出错概率的大小调整中“1”的个数，依次翻转出错概率最高的码片“0”或者“1”，保证Ns＝Nt，并且不出现非法的码片序列；(1.5)输出DPPM符号所对应的比特序列所述的步骤(1.4)中，调整中“1”的个数的步骤为：如果Ns<Nt，找到与中码片“0”所对应的信道观测值的电平值最大的Nt-Ns个码片位置，将的这些位置的码片进行翻转；如果Ns>Nt，找到与中码片“1”所对应信道观测值的电平值最小的Nt-Ns个码片位置，该位置应同时满足此位置码片翻转后不会出现连续0的个数大于L-1，将该位置的码片进行翻转，同时令rk该位置的电平值为1。所述的步骤(2)中对进行码片翻转，得到Q2个候选序列的步骤包括：(2.1)针对中的码片“0”，选出rk中对应位置处的电平值最大的Q个位置，并按从大到小的顺序放置于集合A中；(2.2)令外循环控制变量j1＝0，其中j1∈[0,Q)；(2.3)翻转码片“0”，即令c[A[j1]]＝1，同时令rk[A[j1]]＝MAX，MAX为设定的最大常数，以保证步骤(2.5)不会选中该码片所在位置；(2.4)令内循环控制变量j2＝0，其中j2∈[0,Q)；(2.5)针对中的码片“1”，选出rk中对应位置处的电平值最小的位置；(2.6)判断此位置的码片翻转后是否会出现连“0”的个数大于L-1的情况，如果出现这种情况，则令rk在该位置处的电平值为1且设置标志保证下次循环中步骤(2.5)不选择此码片，跳转到步骤(2.5)；否则，则将该位置存放于集合B，翻转此位置的码片，即令c[B[j2]]＝0，同时，令rk该位置处的电平值设定为MAX，即rk[B[j2]]＝MAX；(2.7)j2＝j2+1，判断是否满足j2<Q，若不满足则跳转到步骤(2.5)；(2.8)j1＝j1+1，判断是否满足j1<Q，若不满足则跳转到步骤(2.3)，否则流程结束，输出得到的Q2个不同的候选码片序列。本专利技术基于不同比特序列经DPPM调制后得到的码片数目不等这一特点，设计了一种可以纠正采用卷积码的DPPM系统中的同步错误的迭代检测译码方法。该方法以译码器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用卷积码的差分脉冲位置调制的迭代检测方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)采用逐符号软判决检测方法对接收到的差分脉冲位置调制DPPM码片信道观测值序列r

【技术特征摘要】
1.一种采用卷积码的差分脉冲位置调制的迭代检测方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)采用逐符号软判决检测方法对接收到的差分脉冲位置调制DPPM码片信道观测值序列rk进行检测，得到发送码片序列的初步估计值和卷积码编码序列的估计值(2)依据rk电平值的大小，按照差分脉冲位置调制码片出错概率从高到低的原则分别对进行码片翻转，共得到Q2个候选序列，将和这些候选序列按照先后顺序放置于集合M中，令迭代译码次数i＝0；(3)使用基于删剪网格图的维特比译码算法对进行译码，得到信息序列的估计值(4)对进行卷积码编码和DPPM调制，得到码片序列比较rk和的长度，如果长度相等，判定译码正确，迭代检测译码结束，译码器输出否则迭代检测译码次数i＝i+1；(5)判断i与Q2+1的大小，若i<Q2+1，则令M[i]为集合M中的第i个元素，解调得到卷积码编码序列估计值执行步骤(3)，否则迭代结束，判定译码失败，译码器输出为2.根据权利要求1所述的一种采用卷积码的差分脉冲位置调制的迭代检测方法，其特征在于，所述的采用逐符号软判决检测方法对接收到的差分脉冲位置调制DPPM码片信道观测值序列rk进行检测，得到发送码片序列的初步估计值和卷积码编码序列的估计值的步骤具体为：(1.1)逐个码片的硬判决，即将码片信道观测值序列rk与判决门限θ进行比较，得到发送码片序列的初始估计值判决门限θ根据发送码片“0”和“1”的功率确定；(1.2)根据rk和码片的硬判决结果纠正非法的符号，即纠正中连“0”的个数大于L-1的码片序列片段，其中L为DPPM调制符号的最大码片数目；(1.3)比较中的符号个数与发送符号的个数，记中码片“1”的个数为Ns，发送...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈为刚，高树立，柳元，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12