專利名稱：一種非歸零Turbo碼編碼參數(shù)的盲識別方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字通信系統(tǒng)中一種非歸零Turbo碼編碼參數(shù)的盲識別方法，適用于智能通信、信息處理等領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
Turbo碼在現(xiàn)代通信中應(yīng)用非常廣泛，隨著數(shù)字通信技術(shù)的發(fā)展，越來越多的領(lǐng)域都會產(chǎn)生對Turbo碼盲識別技術(shù)的需求，Turbo碼盲識別技術(shù)已成為當(dāng)今通信研究的前沿領(lǐng)域。Turbo碼的結(jié)構(gòu)如圖1所示，圖1中(a)為其一般編碼結(jié)構(gòu)，常用的經(jīng)典結(jié)構(gòu)如圖 1中的(b)所示，圖1中(b)的編碼器主要由兩個遞歸循環(huán)卷積編碼(RSC)并行級聯(lián)而成， 卷積編碼器之間用交織器相連，一般情況下，各RSC的編碼結(jié)構(gòu)相同。Turbo碼中由于使用了交織器，故對編碼數(shù)據(jù)要按幀處理，當(dāng)對每幀信息進行編碼時，編碼器的初始狀態(tài)和終止?fàn)顟B(tài)會不相同。Turbo碼的末狀態(tài)處理有多種方法，根據(jù)RSC 是否歸零可將Turbo碼分為歸零Turbo碼和非歸零Turbo碼。針對1/2碼率的卷積碼，已經(jīng)有不少盲識別的方法。中國專利CN101557233A于 2009年10月14日公開了一種容誤碼的卷積碼編碼參數(shù)盲識別方法，具體公開了一種基于 Walsh-Hadamard矩陣的盲識別法。該方法對待識別編碼參數(shù)構(gòu)造二元域的線性方程，然后通過對方程組做Walsh-Hadamard變換來求解容錯線性方程進而識別該卷積碼的編碼參數(shù)，僅通過通信內(nèi)容實現(xiàn)卷積碼編碼參數(shù)的盲識別。中國專利CN1713559A于2005年12月 28日公開了一種容誤碼的通信信道編碼參數(shù)盲識別方法，具體公開了一種基于BM快速合沖法的盲識別方法，該方法通過對關(guān)鍵方程進行推廣，構(gòu)造了一個齊次關(guān)鍵模方程。并用域 F上的兩個變元的多項式環(huán)的齊次理想刻畫該方程的解空間，證明了齊次關(guān)鍵模方程可以用來解決卷積碼的盲識別問題，利用該方法得到二元多項式齊次理想Grobner基的快速算法，給出了求解齊次關(guān)鍵模方程的快速算法。但對于并行級聯(lián)卷積碼結(jié)構(gòu)的Turbo碼，目前尚未見有關(guān)盲識別方面的資料，本發(fā)明主要解決非歸零Turbo碼的盲識別問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提出一種運算復(fù)雜度低，適用面廣的非歸零Turbo 碼編碼參數(shù)的盲識別方法。本發(fā)明方法通過線性變換在確定非歸零Turbo碼輸出碼長和輸出碼字起始點后，對矩陣進行分析，確定子編碼器RSC的生成多項式；在通過分析得到交織長度、交織起點的基礎(chǔ)上，恢復(fù)得到交織序列，進一步通過比對交織前序列和交織后序列的采樣重量，最終確定非歸零Turbo碼中的交織關(guān)系。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的非歸零Turbo碼編碼參數(shù)的盲識別方法， 包括如下步驟①根據(jù)接收的數(shù)據(jù)選取合適長度序列作為識別序列，確定將要排列的矩陣行數(shù)p，P大于非歸零Turbo碼的編碼約束度N ；②取定列數(shù)最大值和最小值，按列數(shù)變化將數(shù)據(jù)序列排成矩陣形式，對矩陣進行初等變換，計算各矩陣的秩，并記下單位化后左上角單位陣的維數(shù)，確定非歸零TurbO碼輸出碼長η;③設(shè)N'為②中的一個較小留存值，以N'為基取若干個列數(shù)，行數(shù)大于列數(shù)即可；將碼序列進行移位，對各矩陣分別求秩，記下η種移位情況(無移位和η-1種不同移位) 時不同維數(shù)下矩陣的秩，分析確定非歸零Turbo碼的輸出起始點；④從③中分析的非歸零Turbo碼起始點開始，取非歸零Turbo碼的信息序列和第1 路校驗序列組合成待識別的1/2卷積碼識別序列，對該新序列進行1/2碼率的卷積碼識別， 得到非歸零Turbo碼中RSC的編碼器生成多項式；⑤從③中分析的非歸零Turbo碼起始點開始，取含交織的校驗序列，對該序列進行自同步加擾以恢復(fù)RSC中加法器后的節(jié)點數(shù)據(jù)序列，進而恢復(fù)交織序列，同時分析確定交織長度和交織起點；⑥在已知交織前序列、交織后序列和交織長度、交織起點后，通過不斷比對交織前序列和交織后序列的采樣重量，最終確定非歸零Turbo碼中的交織關(guān)系。優(yōu)選地，本發(fā)明上述非歸零Turbo碼編碼參數(shù)的盲識別方法中，非歸零Turbo碼輸出碼長的確定對1/n碼率，碼長為η的非歸零Turbo碼所構(gòu)成的pXq矩陣(p > q，q > N)，若q為η的整數(shù)倍，則單位化后其左上角單位陣的維數(shù)相等，且此時矩陣的秩不等于列數(shù)優(yōu)選地，本發(fā)明上述非歸零Turbo碼編碼參數(shù)的盲識別方法中，非歸零Turbo碼輸出起始點的確定對1/n非歸零的Turbo碼所構(gòu)成的pXq矩陣(P > q，q > N)，若q為 η的整數(shù)倍，如Turbo碼輸出分組起點與矩陣每行起點重合，則單位化后其左上角單位陣的維數(shù)最小。優(yōu)選地，本發(fā)明上述非歸零Turbo碼編碼參數(shù)的盲識別方法中，非歸零Turbo碼中卷積碼識別序列的確定取非歸零Turbo碼的信息序列和第1路不含交織的校驗序列進行組合即可得到1/2碼率卷積碼序列。優(yōu)選地，本發(fā)明上述非歸零Turbo碼編碼參數(shù)的盲識別方法中，自同步擾碼初態(tài)和非歸零Turbo碼交織長度的確定對Turbo碼輸出中的信息序列和交織序列交叉組成的新序列，如交織長度為L，那么對于該序列所組成的ρ X ρ (P為2L的a倍)方陣，則單位化后其左上角單位陣維數(shù)必不大于+ 。優(yōu)選地，本發(fā)明上述非歸零Turbo碼編碼參數(shù)的盲識別方法中，非歸零Turbo碼交織起點的確定對Turbo碼輸出中的信息序列和交織序列交叉組成的新序列，如交織長度為L，那么對于該序列所組成的ρXp (ρ為2L的a倍)方陣，當(dāng)交織幀起點和方陣每行起點重合時，其秩最小(相應(yīng)解空間維數(shù)最大)。優(yōu)選地，本發(fā)明上述非歸零Turbo碼編碼參數(shù)的盲識別方法中，非歸零Turbo碼交織關(guān)系的確定在計算出連續(xù)多幀的L路采樣數(shù)據(jù)重量后，根據(jù)交織前后各點重量的前后比對可大致確定交織置換關(guān)系，對于重量相等難以對照交織關(guān)系的少數(shù)點，可通過改變采樣幀數(shù)或選擇幾幀交織前后數(shù)據(jù)進行對應(yīng)值具體比對來確定。本發(fā)明方法通過線性變換在確定非歸零Turbo碼輸出碼長和輸出碼字起始點后，對矩陣進行分析，確定子編碼器RSC的生成多項式；在通過分析得到交織長度、交織起點的基礎(chǔ)上，恢復(fù)得到交織序列，進一步通過比對交織前序列和交織后序列的采樣重量，最終確定非歸零Turbo碼中的交織關(guān)系。本發(fā)明較好地解決了非歸零Turbo碼輸出碼長確定，輸出碼字起始點確定，交織長度確定，交織起點確定及交織關(guān)系確定等問題。僅通過通信內(nèi)容即可實現(xiàn)非歸零Turbo碼編碼參數(shù)的盲識別，具有算法簡捷，過程清晰，識別速度快等特點。


圖1為本發(fā)明Turbo碼的一般結(jié)構(gòu)圖。圖2為本發(fā)明非歸零Turbo碼編碼參數(shù)盲識別的基本流程圖。圖3為本發(fā)明非歸零Turbo碼輸出碼長確定流程圖。圖4為本發(fā)明非歸零Turbo碼輸出碼字起點確定流程圖。圖5為本發(fā)明非歸零Turbo碼中RSC編碼器結(jié)構(gòu)圖。圖6為本發(fā)明基于采樣重量的交織關(guān)系分析圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。這些實施例應(yīng)理解為僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的保護范圍。在閱讀了本發(fā)明記載的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等效變化和修飾同樣落入本發(fā)明權(quán)利要求所限定的范圍。本發(fā)明以下優(yōu)選實施例旨在提出一種便于實現(xiàn)的非歸零Turbo碼盲識別方法，在確定非歸零Turbo碼輸出碼長和輸出碼字起點后，通過對RSC模型的變換，為利用背景技術(shù)中1/2碼率卷積碼的盲識別方法創(chuàng)造條件；在分析得到RSC的生成多項式后，進一步通過分析得到交織長度、交織起點；在恢復(fù)得到交織序列后，通過比對交織前序列和交織后序列的采樣重量，最終確定非歸零Turbo碼中的交織關(guān)系。如圖2所示，本發(fā)明優(yōu)選實施例提供的非歸零Turbo碼編碼參數(shù)的盲識別方法，包括如下步驟①根據(jù)接收的數(shù)據(jù)選取合適長度序列作為識別序列，確定將要排列的矩陣行數(shù)p， P大于非歸零Turbo碼的編碼約束度N ；本實施例中為了保證②中非歸零Turbo碼輸出碼長確定的有效性，矩陣行數(shù)ρ應(yīng)大于非歸零Turbo碼的編碼約束度N。②取定列數(shù)最大值和最小值，按列數(shù)變化將數(shù)據(jù)序列排成矩陣形式，對矩陣進行初等變換，計算各矩陣的秩，并記下單位化后左上角單位陣的維數(shù)，確定非歸零Turbo碼輸出碼長η;本實施例中將數(shù)據(jù)序列排成ρ行q列的矩陣形式，其中q > N，p > q，對每個矩陣進行初等變換，計算并記下其秩和單位化后左上角單位陣的維數(shù)。確定本實施例中非歸零 Turbo碼輸出碼長的定理1為對1/n碼率，碼長為η的非歸零Turbo碼所構(gòu)成的pXq矩陣(p > q，q > N)，若q為η的整數(shù)倍，則單位化后其左上角單位陣的維數(shù)相等，且此時矩陣的秩不等于列數(shù)q。對定理1的證明如下對1/n碼率，碼長為η的非歸零Turbo碼，從后面④中對RSC模型的分析可知，其信息序列和不含交織的校驗序列就是普通1/2卷積碼的輸出。對含交織的校驗序列，則和此卷積碼無關(guān)，對整個1/n碼率的非歸零Turbo碼輸出序列，如以η的倍數(shù)為矩陣列數(shù)排列矩陣，單位化后其矩陣之秩必不為矩陣列數(shù)。當(dāng)非歸零Turbo碼排成 P X q矩陣(P > q，q > N)，若q為η的整數(shù)倍，對ρ X q矩陣而言，每行至少存在1個位置完全對齊的完整非歸零Turbo碼碼組，此時矩陣的秩必定小于q，單位化后左上角單位陣的維數(shù)相等。同理，當(dāng)q與η沒有倍數(shù)關(guān)系時，每行要么不存在完整的編碼約束長度內(nèi)碼組，要么雖然存在完整的非歸零Turbo碼碼組，但其位置卻是沒對齊的，對矩陣而言，就是各列線性無關(guān)，其秩必然為列數(shù)q。此時非歸零Turbo碼中構(gòu)造卷積碼的輸出就是Turbo碼的信息序列和不含交織的校驗序列，故其單位化后左上角單位陣維數(shù)應(yīng)該唯一，據(jù)此也可判定此Turbo碼為非歸零 Turbo碼。故只需對留存的列值取最大公約數(shù)即可得到非歸零Turbo碼的碼長η和碼率1/ η。如圖3所示即為非歸零Turbo碼輸出碼長確定流程圖。③設(shè)N'為②中的一個較小留存值，以N'為基取若干個列數(shù)，行數(shù)大于列數(shù)即可。將碼序列進行移位，對各矩陣分別求秩，記下η種移位情況(無移位和η-1種不同移位)時不同維數(shù)下矩陣的秩，分析確定非歸零Turbo碼的輸出起始點；本實施例中確定非歸零Turbo碼輸出起始點的定理2為對1/n非歸零的Turbo 碼所構(gòu)成的ρ X q矩陣(P > q，q > N)，若q為η的整數(shù)倍。如Turbo碼輸出分組起點與矩陣每行起點重合，則單位化后其左上角單位陣的維數(shù)最小。對定理2的證明如下對ρ X q矩陣(P > q)而言，當(dāng)q為η倍數(shù)時，每行碼組內(nèi)位置必定是一一對齊的，若矩陣的每行起點恰好為非歸零的Turbo碼的起點，則每行從起點開始必存在最多個完整的非歸零Turbo碼組，這樣單位化后其左上角單位陣的維數(shù)必定最故當(dāng)記下矩陣移位的η種情況(無移位和η-1種不同移位)時，則當(dāng)各矩陣中左上角單位陣維數(shù)最小時的移位即為非歸零Turbo碼的起點。如圖4所示即為非歸零Turbo碼輸出起始點確定流程圖。④從③中分析的非歸零Turbo碼起始點開始，取非歸零Turbo碼的信息序列和第1 路校驗序列組合成待識別的1/2卷積碼識別序列，對該新序列進行1/2碼率的卷積碼識別， 得到非歸零Turbo碼中RSC的編碼器生成多項式；本實施例中考慮非歸零Turbo碼中RSC的一般編碼結(jié)構(gòu)，如圖5所示。由圖可以看出，該碼為一個系統(tǒng)碼，包含反饋結(jié)構(gòu)，該反饋結(jié)構(gòu)保證了 RSC較之于一般的卷積碼記憶性更長。從圖中可以看出編碼器的生成多項式gl = {g10, gn, L, gi( ,_!), glm} ⑴g2 = {g20, g2i' L' g2(m-i)' g2m} (2)其中g(shù)1(l指加法器前的支路，總為1 指加法器和第一個寄存器之間的節(jié)點。對于該系統(tǒng)碼，RSC中寄存器的內(nèi)容受&的影響，設(shè)RSC的輸入數(shù)據(jù)為dk，加法器后的節(jié)點數(shù)據(jù)為uk，當(dāng)對信息數(shù)據(jù)進行編碼時x\ = dk(3)
權(quán)利要求
1.一種非歸零Turbo碼編碼參數(shù)的盲識別方法，其特征在于，該方法包括如下步驟①根據(jù)接收的數(shù)據(jù)選取合適長度序列作為識別序列，確定將要排列的矩陣行數(shù)P，P大于非歸零Turbo碼的編碼約束度N ；②取定列數(shù)最大值和最小值，按列數(shù)變化將數(shù)據(jù)序列排成矩陣形式，對矩陣進行初等變換，計算各矩陣的秩，并記下單位化后左上角單位陣的維數(shù)，確定非歸零Turbo碼輸出碼長η;③設(shè)N'為②中的一個較小留存值，以N'為基取若干個列數(shù)，行數(shù)大于列數(shù)即可；將碼序列進行移位，對各矩陣分別求秩，記下η種移位情況時不同維數(shù)下矩陣的秩，確定非歸零Turbo碼的輸出起始點；④從③中分析的非歸零Turbo碼起始點開始，取非歸零Turbo碼的信息序列和第1路校驗序列組合成待識別的1/2卷積碼識別序列，對該新序列進行1/2碼率的卷積碼識別，得到非歸零Turbo碼中RSC的編碼器生成多項式；⑤從③中分析的非歸零Turbo碼起始點開始，取含交織的校驗序列，對該序列進行自同步加擾以恢復(fù)RSC中加法器后的節(jié)點數(shù)據(jù)序列，進而恢復(fù)交織序列，同時分析確定交織長度和交織起點；⑥在已知交織前序列、交織后序列和交織長度、交織起點后，通過不斷比對交織前序列和交織后序列的采樣重量，最終確定非歸零Turbo碼中的交織關(guān)系。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，非歸零Turbo碼輸出碼長的確定對1/n碼率，碼長為η的非歸零Turbo碼所構(gòu)成的ρ X q矩陣，ρ > q，q > N，若q為η的整數(shù)倍，則單位化后其左上角單位陣的維數(shù)相等，且此時矩陣的秩不等于列數(shù)q。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，非歸零Turbo碼輸出起始點的確定對1/n 非歸零的Turbo碼所構(gòu)成的pXq矩陣，p>q，q>N，Sq*n的整數(shù)倍，如非歸零Turbo 碼輸出分組起點與矩陣每行起點重合，則單位化后其左上角單位陣的維數(shù)最小。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，非歸零Turbo碼中卷積碼識別序列的確定 取非歸零Turbo碼的信息序列和第1路不含交織的校驗序列進行組合即可得到1/2碼率卷積碼序列。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，對交織數(shù)據(jù)進行自同步擾碼恢復(fù)時的初態(tài)驗證和非歸零Turbo碼交織長度的確定對Turbo碼輸出中的信息序列和信息序列交織后序列交叉組成的新序列，如交織長度為L，那么對于該序列所組成的pXp方陣，ρ為2L的a 倍，則單位化后其左上角單位陣維數(shù)必不大于|(1 +女)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，非歸零Turbo碼交織起點的確定對Turbo 碼輸出中的信息序列和交織序列交叉組成的新序列，如交織長度為L，那么對于該序列所組成的pXp方陣，P為2L的a倍，當(dāng)交織幀起點和方陣每行起點重合時，其秩最小，相應(yīng)解空間維數(shù)最大。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，非歸零Turbo碼交織關(guān)系的確定在計算出連續(xù)多幀的L路采樣數(shù)據(jù)重量后，根據(jù)交織前后各點重量的前后比對可大致確定交織置換關(guān)系，對于重量相等難以對照交織關(guān)系的少數(shù)點，可通過改變采樣幀數(shù)或選擇幾幀交織前后數(shù)據(jù)進行對應(yīng)值具體比對來確定。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，非歸零Turbo碼含交織校驗路RSC中加法器后節(jié)點數(shù)據(jù)的恢復(fù)從非歸零Turbo碼組起點開始，取含交織的校驗序列，對該序列進行自同步加擾。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述方法，其特征在于，非歸零Turbo碼中交織關(guān)系的確定方法同樣適用于其他已知交織前序列和已知交織后序列情況下交織關(guān)系的確定。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種非歸零Turbo碼編碼參數(shù)的盲識別方法。該方法通過線性變換在確定非歸零Turbo碼輸出碼長和輸出碼字起始點后，對矩陣進行分析，確定子編碼器RSC的生成多項式；在通過分析得到交織長度、交織起點的基礎(chǔ)上，恢復(fù)得到交織序列，進一步通過比對交織前序列和交織后序列的采樣重量，最終確定非歸零Turbo碼中的交織關(guān)系。本發(fā)明較好地解決了非歸零Turbo碼輸出碼長確定，輸出碼字起始點確定，交織長度確定，交織起點確定及交織關(guān)系確定等問題。僅通過通信內(nèi)容即可實現(xiàn)非歸零Turbo碼編碼參數(shù)的盲識別，具有算法簡捷，過程清晰，識別速度快等特點。本發(fā)明適用于智能通信、信息處理等領(lǐng)域。
文檔編號H04L1/00GK102244553SQ201010171909
公開日2011年11月16日 申請日期2010年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月11日
發(fā)明者張永光, 金強 申請人:中國電子科技集團公司第三十六研究所