CN103475452B - 一种针对信道码与扰码复合的扰码抵消方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种针对信道码与扰码复合的扰码抵消方法，包括以下步骤：对解调后的数据进行分帧处理；统计每种帧长下的帧个数；每次从同一帧长下帧个数大于1的集合中提取出两帧，并提取该两帧的承载数据分别放到序列S₁以及序列S₂中；对序列S₁以及序列S₂进行异或得到去掉扰码的序列；基于去掉扰码的序列利用信道码识别方法进行信道码参数识别。本发明利用帧加扰位置相同、加扰序列相同的性质进行扰码抵消，提出了一种信道码与扰码复合的扰码抵消方法。再根据信道码码字间异或得到的码字仍属于原始码字空间的码字的性质，可以利用现有信道码识别方法进行信道码参数识别。

Description

一种针对信道码与扰码复合的扰码抵消方法

技术领域

本发明涉及非合作通信领域和同步扰码的识别解扰领域，具体涉及线性分组码或卷积码与扰码复合的扰码抵消技术。

技术背景

为了纠正传输过程中引入的错误和对传输信息进行加密，信道编码和加扰通常同时作用于通信系统，同步扰码是常用的加扰方式。对于合作通信，数据封装过程(如信道编码、加扰的参数和位置等)都是已知的，合作方只需对解调后的数据进行帧同步、逆向数据封装解析，最终还原信息。

通信系统数据封装格式整体上可以分为两种，如图1所示：(1)原始信息先加扰，再对加扰后的信息进行信道编码，最后得到输出数据流；(2)原始信息先进行信道编码，再对信道编码后的信息进行加扰，最后输出。

对于非合作通信，要在非授权接入的情况下尽可能的对接收到的解调信息进行理解，以分析其数据封装格式，并恢复更多的信息数据。当信道码与扰码复合时，由于信道编码后的输出数据0、1平衡性接近1/2，而现有同步扰码识别技术基于的前提是加扰序列的0、1不平衡(即扰码输入明文中含1概率上限)为0.20～0.25。

同步加扰如图2所示，每一帧用于数据加扰的扰码都是由相同线性反馈移位寄存器LFSR结构和相同初态产生的，每一帧只是根据帧承载的数据长度不同相应改变扰码的长度。为了确保通信系统的传输效率和帧的正确同步概率，帧头长度保持在通信信道可承受的通信效率范围内，可以选定其长度在10到200之间。

对于第一种数据封装格式，利用现有信道编码识别方法对接收数据进行信道编码识别并译码，能够得到原始信息；对于第二种数据封装格式，不满足现有扰码识别方法的条件，用现有的扰码识别方法无法对信道编码后再加扰的数据进行扰码识别和信道编码识别。因此现有扰码识别方法限制了非合作通信对信息的识别理解度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种非合作通信下，先信道编码再加扰数据封装格式的信道码扰码分离与参数提取方法。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是，一种针对信道码与扰码复合的扰码抵消方法，包括以下步骤：

步骤1对解调后的数据进行分帧处理；

步骤2统计每种帧长下的帧个数；

步骤3每次从同一帧长下帧个数大于1的集合中提取出两帧，并提取该两帧的承载数据分别放到序列S₁以及序列S₂中：

其中与分别表示相同帧长的不同2帧的承载数据，i＝1,…,s，以满足信道码识别数据量要求；

步骤4对序列S₁以及序列S₂进行异或得到去掉扰码的序列y，

步骤5基于去掉扰码的序列y利用信道码识别方法进行信道码参数识别。

设M为信道码的信息码，G为信道码的生成矩阵，C表示信道码的码字，线性分组码和卷积码的码字可以表示为：M·G＝C；当两组码字C₁、C₂进行异或，两个信息码的异或仍为信息码，其与生成矩阵相乘得到的码字仍为同种信道码码字空间里的码字。所以码字间异或得到的仍为码字空间中的码字，可以通过现有的信道码识别方法进行信道编码识别。

因此，本发明利用帧加扰位置相同、加扰序列相同的性质进行扰码抵消，提出了一种信道码与扰码复合的扰码抵消方法。再根据信道码码字间异或得到的码字仍属于原始码字空间的码字的性质，可以利用现有信道码识别方法进行信道码参数识别。

本发明的有益效果是，非合作通信下，针对原始信息进行信道编码后，再加扰的数据封装进行有效的扰码抵消，从而为信道码参数识别提供基础。

附图说明

图1：通信系统数据封装流程图；

图2：同步加扰图示；

图3：实施例信道码与扰码复合的信道码参数识别流程图；

图4：数据流中每帧起点位置图；

图5：数据流中帧长分布图。

具体实施方式

实施例流程如图3所示：

步骤1：对截获解调后长为L的数据data进行分帧，data＝(data₁,data₂,…,data_L)：

1-1对数据data进行(-1)^a变换(a的取值为数据比特取值0、1)，将0变为1，1变为-1；

1-2帧头长度搜索范围head_length为从L₁至L₂,其中，L₁>L₂，head_length从L₁开始取值，L₁为起始搜索长度，L₂为终止搜索长度；

1-3设待测帧头head＝(data₁,data₂,…,data_{head_length})，并将待测帧头起始位置(起始位置为location＝1)放入帧头起始位置向量Location；

1-4余下的数据(data_{head_length+1},data_{head_length+2},…,data_L)从位置i(i的初值为head_length+1)开始判断是否满足i≤L-head_length+1，如否，进入步骤1-5；如是，进入步骤1-6；

1-5判断帧头起始位置向量Location的长度是否大于1，如否，即起始位置location长度为1，说明head_length不是帧头长度，设置head_length＝head_length-1，返回步骤1-3；如是，则认为帧头长度为head_length，每一帧的起始位置为location相应元素的值，并结束帧头长度的遍历，进入步骤1-7；

1-6开始抽取帧头长度head_length的数据J与帧头head相乘得到结果R，R＝head·J^T，T表示转置，如帧头长度head_length与帧头起始位置与真实情况完全符合时R＝head_length，实际判断时，设当R≥head_length-2，记录起始位置location＝location+1放入帧头起始位置向量Location，否则不记录其位置，更新i＝i+1，返回步骤1-4；

1-7假设识别出的帧头起始位置向量Location的长度为n，则对应的帧长集合frame_len为：

frame_len＝(f₁,f₂,…,f_n),

f₁＝location(2)-location(1)

f₂＝location(3)-location(2)

f_n＝L-location(n)+1

location(l)表示帧头起始位置向量Location中第l个元素，即第l帧的起始位置，l＝1,…,n；

实施例中的分帧方法为申请人提出的新的分帧方法，通过将数据变为1、-1，再利用相关检测得到帧长与帧起始位置信息。申请人也可以使用现有其它的分帧方法实现。

步骤2：对帧按帧长从小到大进行排序，并统计每种帧长的帧个数，假设统计结果为cou₁,cou₂,cou₃,…,cou_k；按从小到大的帧长，每次从统计帧长数大于1的帧长中提取出两帧提取帧承载数据分别放到两个序列中，分别表示同种帧长的不同帧，

步骤3：对两个序列进行异或操作得到序列y，

步骤4：由步骤3的异或操作去掉了两个序列的相同扰码部分，得到信道码的异或码字，再利用现有的信道码识别方法进行信道码参数识别。

以线性分组码以(7,4)汉明码为例：生成矩阵为码字起点为1；扰码的生成多项式为g(x)＝X⁸+X⁴+X³+X²+1，初态(1,1,1,1,1,1,1,1)，帧头的十六进制表示为(5 6 0 8 1 C 9 7 1 A A 7 3 D 3 E)，截取22帧数据，为仿真实际情况产生的帧数据循环移位40比特。每个帧长有两帧，帧长间隔20比特，误码率为0.0009，帧头检测门限概率为L-2，L为帧头长。

对截获的含噪数据流，用实施例中帧头盲识别的方法进行帧头识别，分帧。可得每一帧起始位置(如图4所示)以及帧长(如图5所示)。

通过从每个帧长的抽取出两帧并去掉帧头，按顺序分别放在两个S序列中，最终构造出两个S序列。对两个S序列进行异或运算得到序列y。

对序列y进行信道编码识别结果为：为未交织汉明码，码字起点为1，码长为7，码率为0.57143(也就是4/7)，生成矩阵为：

可见，本发明方法通过对信道码进行加扰的数据封装进行有效的扰码抵消实现信道码参数识别。

Claims (3)

1.一种针对信道码与扰码复合的扰码抵消方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：对解调后的数据进行分帧处理；

步骤2：统计每种帧长下的帧个数；

步骤3：每次从同一帧长下帧个数大于1的集合中提取出两帧，并提取该两帧的承载数据分别放到序列S₁以及序列S₂中：

$S_1=({\mathrm{frame}}_{{\mathrm{cou}}_1},{\mathrm{frame}}_{{\mathrm{cou}}_2},...,{\mathrm{frame}}_{{\mathrm{cou}}_s})$

$S_2=({{\mathrm{frame}}^{\′}}_{{\mathrm{cou}}_1},{{\mathrm{frame}}^{\′}}_{{\mathrm{cou}}_2},...,{{\mathrm{frame}}^{\′}}_{{\mathrm{cou}}_s})$

其中与分别表示相同帧长的不同2帧的帧体，i＝1,…,s；

步骤4：对序列S₁以及序列S₂进行异或得到去掉扰码的序列y，y＝S₁⊕S₂；

步骤5：基于去掉扰码的序列y利用信道码识别方法进行信道码参数识别。

2.如权利要求1所述一种针对信道码与扰码复合的扰码抵消方法，其特征在于，步骤3，按从小到大的帧长，从同一帧长下帧个数大于1的集合中提取出两帧，并提取该两帧的帧分别放到序列S₁以及序列S₂中。

3.如权利要求1所述一种针对信道码与扰码复合的扰码抵消方法，其特征在于，所述步骤1对解调后的数据进行分帧处理为：

通过将解调后的数据由0变为1，由1变为-1，再利用自相关检测得到帧长与帧起始位置，从而完成分帧。