CN102916774A - 一种容误码的ldpc码编码码长和码率的识别方法 - Google Patents

Abstract

一种容误码的LDPC码编码码长和码率的识别方法，属于智能通信、深空通信、卫星通信和通信侦察等技术领域。其特征是将目标系统中LDPC码的各种码长、码率逐一用作测试码长和测试码率，利用与二者对应的校验矩阵分别计算接收码流中自首比特起长度与测试码长相同的一段测试码流的伴随式，并用测试码长对伴随式中非零元素的个数做归一化处理。若该归一化值为零，则相应的测试码长和测试码率即为待识别LDPC码的码长和码率；否则，在测试结束时将所得各归一化值中的最小者对应的测试码长和测试码率确定为待识别LDPC码的码长和码率。本发明的效果和益处是实现算法简单，识别性能稳健，容误码性好，适用于各类LDPC码编码码长和码率的识别。

Description

一种容误码的LDPC码编码码长和码率的识别方法

技术领域

本发明属于智能通信、深空通信、卫星通信和通信侦察等技术领域，涉及到信道编码参数的识别，特别涉及到容误码的低密度奇偶校验码（英文为：Low Density Parity Check，简称LDPC）编码码长和码率的识别方法。

背景技术

在智能通信、深空通信和卫星通信中，由于信道、时延等因素的影响，可能会导致信息不能实时、准确地到达接收方。为了保证通信的可靠性，信息发送方需要适时地变换信道编码参数以适应信道传输环境的变化。在这种通信体制下，通信双方无法通过协议实现有关信道编码参数变化的同步联络，因而要求信息接收方具有独立识别信道编码参数的能力。在通信侦察等非协作通信领域中，由于侦收方无法事先确知通信双方所采用的信道编码参数，因而需要首先根据侦收码流识别出相关信道编码的参数，以便为获取通信内容信息或进一步展开通信侦察提供技术依据。

针对上述技术需求，陆佩忠、邹艳发明了一种基于齐次关键模方程求解的通信信道编码参数盲识别方法，公开号为CN1713559。该方法存在以下两个问题：其一，通信信道编码的种类众多，编码机制也各不相同，该方法只是针对卷积码参数的盲识别进行了说明，并没有指出其能否用于且如何用于对其它类型信道编码的参数识别；其二，该方法虽然给出了一种求解齐次关键模方程的快速算法，但其求解过程仍然非常繁琐，而且计算复杂度为O(N²)，N为接收码流的长度，可见，随着码长的增加，计算复杂度将呈非线性增长，这就有可能导致相关齐次模方程无法有效求解，从而导致识别失败。张永光等人发明了一种基于矩阵求秩的线性分组码编码参数盲识别方法，公开号为CN102201882A。这种方法存在的问题是：当待识别码字的码长较大时，不仅难以确定用于码长识别的矩阵，而且码长越长，构建矩阵和矩阵求秩的复杂度就越高。因此，发明人将该方法在具体实施时的适用码长限定为不大于255比特。

LDPC码是一种基于稀疏校验矩阵的纠错码，它已成为数字卫星电视、深空通信和移动宽带无线接入等应用领域的信道编码标准。使用长码和多码率是LDPC码在应用中的两个重要特征。例如，数字卫星电视新标准DVB-S2中采用了16200比特和64800比特两种码长及21种码率；由空间数据系统咨询委员会制订的深空通信标准则采用了9种码长和3种码率，其中最短码长为1280比特，最长码长为32768比特。然而，目前国内外尚没有针对LDPC码的码长和码率进行识别的方案或方法提出。随着LDPC码应用的逐渐普及，如何识别LDPC码的编码码长和码率已成为智能通信、卫星通信、深空通信和通信侦察等技术领域进一步完善信道编码参数识别体系所必须解决的主要问题之一。

发明内容

本发明的目的是提供一种容误码的LDPC码编码码长和码率的识别方法，解决智能通信、深空通信、卫星通信和通信侦察等应用技术领域中对多码长、多码率LDPC码的识别问题。

本发明的技术方案包括以下步骤：

步骤一：根据目标系统中不同码长、码率组合下LDPC码校验矩阵的构造准则，构建相应的校验矩阵库，并将库中各校验矩阵的索引号与相关码长、码率的索引号建立一一对应的关系；

步骤二：根据目标系统中各码长的索引号，按自然数递增的顺序，每次选择一种码长作为测试码长；若各码长均已被用作测试码长，则转至步骤七执行最终识别结果处理；

步骤三：自接收二进制码流的首比特位起，截取一段长度等于测试码长的码流作为测试码字；

步骤四：根据目标系统中各码率的索引序号，按自然数递增的顺序，每次选择一种码率作为测试码率；若同一测试码长下各码率均已被用作测试码率，则转至步骤二执行测试码长更新；

步骤五：确定测试码长与测试码率所对应的校验矩阵，利用测试码字与该校验矩阵的乘积计算测试码流的伴随式，并利用当前测试码长对伴随式中非零元素的个数做归一化处理；

步骤六：若当前伴随式中非零元素个数的归一化值等于零，则当前的测试码长、测试码率即为接收码流中LDPC码的码长和码率，输出识别结果，中止识别过程；否则，转至步骤四执行测试码率更新；

步骤七：通过比较确定识别过程中所得各伴随式非零元素个数的归一化值的最小值，该最小值所对应的测试码长和测试码率即为接收码流中LDPC码的码长和码率，输出识别结果，结束识别过程。

本发明的效果和益处是：① 能够识别各种多码长、多速率的LDPC码，可识别的最大码长为64800比特；② 识别算法实现简单，计算复杂度为O(N)，N为编码码长；③ 容误码性好，识别性能稳健，针对包括DVB-S2标准在内的多种LDPC码的识别实验表明，当接收码流的误比特率小于10^-4时，对码长、码率的识别准确率为100%；当接收码流的误比特率小于10^-3时，对码长的识别准确率为100%，对码率的识别准确率为93%；④ 适用于智能通信、深空通信、卫星通信和通信侦察等技术领域中各类LDPC码编码参数的识别。

具体实施方式

以下结合技术方案详细叙述本发明的具体实施方式。

(1)  根据先验信息确定目标系统所用LDPC码的码长集L={l₁, l₂,l₃, …, l_M}和码率集R={r₁, r₂, r₃, …, r_K}。识别过程启动后，将L和R载入内存。

(2)  利用目标系统LDPC码校验矩阵的生成规则生成与各码长、码率相对应的校验矩阵库H={h_ij | i=1, 2, 3, …, M; j=1, 2, 3, …, K}，其中，h_ij表示对应于码长l_i、码率r_j的校验矩阵。识别过程启动后，校验矩阵库H被载入内存。

(3)  从接收码流中截取长度为N的一段码流，要求N≥max(l₁, l₂, l₃, …, l_M)。该段码流记为C，识别过程启动后将其载入内存。

(4)  识别过程的初始化设置：识别结果存储数组E[3]。其中，E[0]用于存储识别过程中的最小归一化值，其初始化值为1；E[1]、E[2]用于存储对应的码长和码率，其初始化值均为0。

测试码长的初始序号i=1；

测试码率初始序号j=1。

(5)  计算伴随式：

。其中，S_ij表示对应于校验矩阵h_ij 所得到的伴随式；C_i表示测试码字，它是自码流C的首比特起截取的一段长为l_i的二进制码流；运算符“·”表示内积。

(6)  统计S_ij中非零元素的个数，将其记为d，利用测试码长l_i计算d的归一化值D，即D=d/l_i。

(7)  识别中止判断：若D等于零，则此时校验矩阵对应的测试码长l_i和测试码率r_j即为测试码流中LDPC码的码长和码率，设置E[0]=D，E[1]=l_i，E[2]=r_j，转至(11)输出识别结果。否则，继续识别过程。

(8)  更新识别结果存储数组：若D<E[0]，则E[0]=D，E[1]=l_i，E[2]=r_j。

(9)  更新测试码率：将码率索引序号j的值加1，此时，若j≤K，则转至(5)继续执行识别；否则，将j的值重置为1，继续识别过程。

(10) 更新测试码长：将码长索引序号i的值加1，此时，若i≤M，则转至(5)继续执行识别。否则，继续识别过程。

(11) 输出识别结果：码长为E[1]，码率为E[2]。

完成容误码的LDPC码编码码长和码率的识别。

Claims (1)

1.一种容误码的LDPC码编码码长和码率的识别方法，其特征包括以下步骤：

步骤一：根据目标系统中不同码长、码率组合下LDPC码校验矩阵的构造准则，构建相应的校验矩阵库，并将库中各校验矩阵的索引号与相关码长、码率的索引号建立一一对应的关系；

步骤二：根据目标系统中各码长的索引号，按自然数递增的顺序，每次选择一种码长作为测试码长；若各码长均已被用作测试码长，则转至步骤七执行最终识别结果处理；

步骤三：自接收二进制码流的首比特位起，截取一段长度等于测试码长的码流作为测试码字；

步骤四：根据目标系统中各码率的索引序号，按自然数递增的顺序，每次选择一种码率作为测试码率；若同一测试码长下各码率均已被用作测试码率，则转至步骤二执行测试码长更新；

步骤五：确定测试码长与测试码率所对应的校验矩阵，利用测试码字与该校验矩阵的乘积计算测试码流的伴随式，并利用当前测试码长对伴随式中非零元素的个数做归一化处理；

步骤六：若当前伴随式中非零元素个数的归一化值等于零，则当前的测试码长、测试码率即为接收码流中LDPC码的码长和码率，输出识别结果，中止识别过程；否则，转至步骤四执行测试码率更新；

步骤七：通过比较确定识别过程中所得各伴随式非零元素个数的归一化值的最小值，该最小值所对应的测试码长和测试码率即为接收码流中LDPC码的码长和码率，输出识别结果，结束识别过程。