CN104113907A - 无线通信系统以及无线通信系统中的帧同步方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无线通信系统以及无线通信系统中的帧同步方法。本发明在发送端，对信道编码后的调制前的编码数据，根据帧长用设计的同步码元进行间隔替换；然后在接收端，对解调后的数据根据设计的同步码元进行帧同步，以帧同步位置为基准，根据设计的同步码元与所编码的码字数据之间的位置关系，确定信道编码码字后，作为概率译码的数据，对概率译码的数据进行初始化，将初始化后的数据作为编码序列的先验软判决值输入到概率译码器中进行概率译码，得到译码结果。本发明的技术方案，在基本没有降低信道编码纠错能力的情况下，节省了一般通信中的帧同步码开销，大大提高了传输效率。

Description

无线通信系统以及无线通信系统中的帧同步方法

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别涉及一种无线通信系统以及无线通信系统中的帧同步方法。

背景技术

无线通信中数字信号传输的码元序列是有结构的，称之为帧同步结构。在接收端，只有从所接收的码元序列中正确识别一帧的起止后进行同步才能保证所传输信息的复原。

现有的无线通信系统中实现帧同步的方法通常有两种：一种为集中式插入同步码元，一种为间隔式插入同步码元。集中式插入同步码元是在每帧的开头集中插入帧同步码组，而间隔式插入同步码元是将同步码以分散的形式均匀插入到信息码流中。

同步码元的额外引入必然会带来通信效率的降低，如国际电信卫星组织(INTELSAT)在IESS系列标准中规定的同步开销达10％之多。如能有效降低通信中的同步开销，必将相应地提高信道利用率，增加通信传输效率。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种无线通信系统以及无线通信系统中的帧同步方法。

本发明公开了一种无线通信系统中的帧同步方法，所述方法包括：

在发送端，

对信道编码后的调制前的编码数据，根据帧长用设计的同步码元进行间隔替换，每帧中的同步码元组成帧同步码；其中，所采用的信道编码方式使得能够在接收端采用概率译码方式进行译码；

在接收端，

对解调后的数据根据设计的同步码元进行帧同步；

对完成帧同步后的数据，以帧同步位置为基准，根据设计的同步码元与所编码的码字数据之间的位置关系，确定信道编码码字后，作为概率译码的数据；

对概率译码的数据进行初始化，具体是将除帧同步码元替换位置以外的数据，依照实际接收软判决数据进行初始化，而将帧同步码元替换位置上的数据均初始化为0；

将初始化后的数据作为编码序列的先验软判决值输入到概率译码器中进行概率译码，得到译码结果。

可选地，所述对信道编码后的调制前的编码数据，根据照帧长用设计的同步码元进行间隔替换包括：

对于2^m进制调制系统，每次间隔替换的同步码元的比特数为m；

对于帧长为L，子帧长为l的编码数据，每帧中替换n次，直到形成全部的帧同步码，帧同步码的比特数为n×m；每帧中有n个子帧分别有m比特数据被一个同步码元替换，每帧中未被替换的子帧数为L/l-n。

可选地，所述对解调后的数据根据设计的同步码元进行帧同步包括：

帧同步的过程分为三个状态：搜索态、捕获检验态和同步态；

在开始时刻或未同步时为搜索态，在数据码流中搜索同步码字时允许同步码字存在一定的误差位数，若接收数据与帧同步码的不同位数之和小于设定容错位数，则认为找到了同步码字，进入捕获检验态；若连续N帧同步码确认正确，则转入同步状态，否则是假同步，需要返回搜索态重新对帧同步码进行搜索；同步态时，若没有出现连续M帧数据未同步，则保持在同步状态，当有连续M帧数据未同步时返回搜索态。

可选地，所述概率译码器为Viterbi最大似然译码器，或者为采用迭代译码方法的概率译码器。

可选地，当所述概率译码器为采用迭代译码方法的概率译码器时，该方法进一步包括：

采用迭代译码方法的概率译码器包括多个软输入软输出SISO译码器；一个SISO译码器的输入是编码序列的先验软判决值和信息序列的先验软判决值，输出是编码序列的后验软判决值和信息序列的后验软判决值；

当各SISO译码器迭代概率译码进行到预设次数后，对第一级SISO译码器进行状态调整，具体为：将第一级SISO译码器当前输出的信息序列的后验软判决值进行归1化后，作为第一级SISO译码器下一次迭代的信息序列的先验软判决值，以及将第一级SISO译码器当前输出的编码序列的后验软判决值进行归1化后，作为第一级SISO译码器下一次迭代的编码序列的先验软判决值；

其中，所述信息序列的后验软判决值进行归1化具体为：找出信息序列的后验软判决值中的最大值，用该最大值去除每个信息序列的后验软判决值；

所述编码序列的后验软判决值进行归1化具体为：找出编码序列的后验软判决值中的最大值，用该最大值去除同步码元替换位置以外的每个编码序列的后验软判决值，同步码元替换位置上的数值不变；

对第一级SISO译码器进行状态调整完毕后，继续进行迭代译码，直到满足迭代译码停止条件时停止译码，输出译码结果。

本发明还公开了一种无线通信系统，该无线通信系统包括：发送端设备和接收端设备；

发送端设备包括：信道编码单元和同步码添加单元；

信道编码单元，用于对发送数据进行信道编码，所采用的信道编码方式使得能够在接收端采用概率译码方式进行译码；

同步码添加单元，用于对信道编码后的调制前的编码数据，根据帧长用设计的同步码元进行间隔替换，每帧中的同步码元组成帧同步码；

接收端设备包括：帧同步单元、编码数据获取单元、译码初始化单元和概率译码单元；

帧同步单元，用于对解调后的数据根据设计的同步码元进行帧同步；

编码数据获取单元，用于对完成帧同步后的数据，以帧同步位置为基准，根据设计的同步码元与所编码的码字数据之间的位置关系，确定信道编码码字后，作为概率译码的数据；

译码初始化单元，用于对概率译码的数据进行初始化，具体是将除帧同步码元替换位置以外的数据，依照实际接收软判决数据进行初始化，而将帧同步码元替换位置上的数据均初始化为0；

概率译码单元，用于以初始化后的数据作为编码序列的先验软判决值进行概率译码，得到译码结果。

可选地，所述同步码添加单元，用于对于2^m进制调制系统，设置每次间隔替换的同步码元的比特数为m；用于对于帧长为L，子帧长为l的编码数据，每帧中替换n次，直到形成全部的帧同步码，帧同步码的比特数为n×m；每帧中有n个子帧分别有m比特数据被一个同步码元替换，每帧中未被替换的子帧数为L/l-n。

可选地，所述帧同步单元，用于将帧同步的过程分为三个状态：搜索态、捕获检验态和同步态；在开始时刻或未同步时为搜索态，在数据码流中搜索同步码字时允许同步码字存在一定的误差位数，若接收数据与帧同步码的不同位数之和小于设定容错位数，则认为找到了同步码字，进入捕获检验态；若连续N帧同步码确认正确，则转入同步状态，否则是假同步，需要返回搜索态重新对帧同步码进行搜索；同步态时，若没有出现连续M帧数据未同步，则保持在同步状态，当有连续M帧数据未同步时返回搜索态。

可选地，所述概率译码单元为Viterbi最大似然译码器，或者为采用迭代译码方法的概率译码器。

可选地，所述概率译码单元为采用迭代译码方法的概率译码器，包括多个软输入软输出SISO译码器；一个SISO译码器的输入是编码序列的先验软判决值和信息序列的先验软判决值，输出是编码序列的后验软判决值和信息序列的后验软判决值；

所述概率译码单元还包括SISO译码器状态调整模块；

SISO译码器状态调整模块，用于当各SISO译码器迭代概率译码进行到预设次数后，对第一级SISO译码器进行状态调整，具体为：将第一级SISO译码器当前输出的信息序列的后验软判决值进行归1化后，作为第一级SISO译码器下一次迭代的信息序列的先验软判决值，以及将第一级SISO译码器当前输出的编码序列的后验软判决值进行归1化后，作为第一级SISO译码器下一次迭代的编码序列的先验软判决值；

其中，所述信息序列的后验软判决值进行归1化具体为：找出信息序列的后验软判决值中的最大值，用该最大值去除每个信息序列的后验软判决值；

所述编码序列的后验软判决值进行归1化具体为：找出编码序列的后验软判决值中的最大值，用该最大值去除同步码元替换位置以外的每个编码序列的后验软判决值，同步码元替换位置上的数值不变；

各SISO译码器在第一级SISO译码器的状态调整完毕后，继续进行迭代译码，直到满足迭代译码停止条件时停止译码，输出译码结果。

本发明这种在发送端，对信道编码后的调制前的编码数据，根据帧长用设计的同步码元进行间隔替换；然后在接收端，对解调后的数据根据设计的同步码元进行帧同步，以帧同步位置为基准，根据设计的同步码元与所编码的码字数据之间的位置关系，确定信道编码码字后，作为概率译码的数据，对概率译码的数据进行初始化，将初始化后的数据作为编码序列的先验软判决值输入到概率译码器中进行概率译码，得到译码结果的技术方案，由于通过间隔替换引入同步码，因此节省了一般通信中的帧同步码开销，并且针对同步码替换造成的误码，在接收端采用概率译码方式，并对译码数据进行了特殊的初始化过程，因此基本没有降低信道编码纠错能力。

附图说明

图1是本发明实施例中的一种无线通信系统中的帧同步方法的流程图；

图2是本发明实施例中的帧同步码形成的示意图；

图3是本发明实施例中的帧同步过程状态转移图；

图4是本发明实施例中的采用Viterbi译码时接收端的处理流程图；

图5是本发明实施例中的采用迭代概率译码时的接收端的处理流程图；

图6是本发明实施例中的一种无线通信系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

图1是本发明实施例中的一种无线通信系统中的帧同步方法的流程图。如图1所示，该方法包括：

步骤S110，在发送端，对信道编码后的调制前的编码数据，根据帧长用设计的同步码元进行间隔替换，每帧中的同步码元组成帧同步码；其中，所采用的信道编码方式使得能够在接收端采用概率译码方式进行译码；

步骤S120，在接收端，对解调后的数据根据设计的同步码元进行帧同步；

步骤S130，对完成帧同步后的数据，以帧同步位置为基准，根据设计的同步码元与所编码的码字数据之间的位置关系，确定信道编码码字后，作为概率译码的数据；

步骤S140，对概率译码的数据进行初始化，具体是将除帧同步码元替换位置以外的数据，依照实际接收软判决数据进行初始化，而将帧同步码元替换位置上的数据均初始化为0；

步骤S150，将初始化后的数据作为编码序列的先验软判决值输入到概率译码器中进行概率译码，得到译码结果。

图1所示的方法主要解决一般无线通信系统中帧同步开销大，传输效率不高的问题。具体是通过对信号编码后发射前的通信数据的间隔替换来引入帧同步码，解决帧同步开销大的问题，然后针对通信数据替换所可能引入的已知位置误码问题，接收端完成帧同步获取编码数据后，以帧同步码元的替换位置为基础进行译码初始化，然后进行概率译码，以进行误码纠错。相比于现有的帧同步方法，本发明在略微降低接收端信道译码纠错能力的基础上大大提高了传输效率，适用于无线数字通信领域，特别是卫星通信和移动通信中的帧同步处理。

为了使得图1所示的方法更加清楚，以下对各步骤进行详细说明：

一、发送端的帧同步码的形成

对进行信道编码后的调制发射前数据，按照设计的帧长L，子帧长l对编码数据进行间隔替换，替换内容即为帧同步码元，以替换的码元组合作为接收端的帧同步码。

在本发明的实施例中对于2^m进制调制系统，每次间隔替换的同步码元的比特数为m。如对BPSK和FSK，m＝1；对QPSK，m＝2。

图2是本发明实施例中的帧同步码形成的示意图。参见图2，对于帧长为L，子帧长为l的编码数据，每帧中替换n次，直到形成全部的帧同步码，帧同步码的比特数为n×m；每帧中有n个子帧分别有m比特数据被一个同步码元替换，每帧中未被替换的子帧数为L/l-n。

例如在图2中，对于QPSK系统，m＝2，帧长L为140比特，子帧长l为14比特，一个码元为2比特。n＝3，且对于每一帧其前三个子帧的第一个码元被同步码元替换，其余的七个子帧未被替换，则进行替换的这三个同步码元组成帧同步码。

当然，在本发明的其他实施例中还可以设计其他形式的帧同步码进行替换，都在本发明的保护范围之内。

另外在本发明的实施例中要求发送端所采用的信号编码限定为接收端能采用概率译码方法的编码，如卷积码、Turbo码(含TPC码)、LDPC码等。

发送端的其他操作与现有技术中相同，这里不再赘述。

二、接收端的帧同步

接收端对信息码元进行检测，当收到第一个与帧同步码相同的码元时，开始进行同步搜索，如果之后的码字全部符合帧同步码元规律，则完成一次帧同步码检测。当连续检测帧同步码次数达到要求时接收端即完成帧同步。

图3是本发明实施例中的帧同步过程状态转移图。参见图3，帧同步的过程分为三个状态：搜索态、捕获检验态和同步态；

在开始时刻或未同步时为搜索态，在数据码流中搜索同步码字时允许同步码字存在一定的误差位数，若接收数据与帧同步码的不同位数之和小于设定容错位数，则认为找到了同步码字，进入捕获检验态；若连续N帧同步码确认正确，则转入同步状态，否则是假同步，需要返回搜索态重新对帧同步码进行搜索；同步态时，若没有出现连续M帧数据未同步，则保持在同步状态，当有连续M帧数据未同步时返回搜索态。

三、编码数据获取

对完成帧同步后的数据，以帧同步位置为基准，根据设计的同步码元与所编码的码字数据之间的位置关系，确定信道编码码字后，作为概率译码的数据。

例如在图2中，对于QPSK系统，m＝2，帧长L为140比特，子帧长l为14比特，n＝3，每一帧其前三个子帧的第一个码元被同步码元替换，其余的七个子帧未被替换，替换的三个同步码元组成帧同步码。如一个信道编码码字为70比特，每帧含2个编码码字，其中第1个码字的第1比特为第1个子帧的第1比特，后面依次排列。接收端在完成帧同步后，就可以帧同步位置为基准，从帧同步码的第1比特开始，取本数据帧中的前70比特数据作为第1个信道编码码字，取后70比特数据作为第2个信道编码码字。

四、译码初始化

对概率译码的数据进行初始化，具体是将除帧同步码元替换位置以外的数据，依照实际接收软判决数据进行初始化，而将帧同步码元替换位置上的数据均初始化为0。

在本发明的实施例中，接收端采用概率译码，可以是Viterbi最大似然译码，也可以是采用迭代译码的概率译码方法，如Turbo码和LDPC码等。

对采用Viterbi最大似然译码法的卷积码，对接收到的软判决编码数据，除帧同步码元的替换位置外，均按照实际接收软判决数据情况进行初始化；对帧同步码元替换位置的译码初始化值，编码序列先验软判决值一律设为0。

对采用迭代译码方法的Turbo码和LDPC码等，概率译码采用通用的软判决译码法，该方法包含多个SISO(软输入软输出)译码器，SISO采用常用的前向后向算法；对接收到的软判决编码数据，除帧同步码元的替换位置外，其余部分均采用常用的SISO译码初始化方法，依照实际接收软判决数据情况进行初始化；对帧同步码元替换位置的译码初始化值，编码序列先验软判决值一律设为0。

本实施例中软判决值定义为接收端收到1的概率和收到0的概率的比值的对数。先验软判决值取0表示本处数据进行了模糊处理，收到1或0的概率相等，均为1/2。对帧同步码元替换位置的数据，初始化先验软判决值为0后，在概率译码的过程中，通过替换位置相邻软判决数据概率译码的前后相关增益，可以消除初始化的模糊性，使得译码后的后验软判决值向正确值靠近，降低引入同步码元所带来的误码率。

五、概率译码

概率译码所采用的译码器为Viterbi最大似然译码器，或者为采用迭代译码方法的概率译码器，如Turbo码译码器和LDPC码译码器等。

对采用Viterbi最大似然译码法的卷积码，直接进行概率译码，最后判决输出译码结果。

而对于采用迭代译码方法的概率译码器，本发明的实施例中还进一步在迭代的过程中对译码器的状态进行调整，具体说明如下：

采用迭代译码方法的概率译码器包括多个软输入软输出SISO译码器；一个SISO译码器的输入是编码序列的先验软判决值和信息序列的先验软判决值，通过计算输出的是编码序列的后验软判决值和信息序列的后验软判决值；在每次概率译码过程中译码器得到的不仅有信息序列的软判决值更新，同时也有编码序列的软判决值更新。

当各SISO译码器迭代概率译码进行到预设次数(如8～10次)后，对第一级SISO译码器进行状态调整，具体为：将第一级SISO译码器当前输出的信息序列的后验软判决值进行归1化后，作为第一级SISO译码器下一次迭代的信息序列的先验软判决值，以及将第一级SISO译码器当前输出的编码序列的后验软判决值进行归1化后，作为第一级SISO译码器下一次迭代的编码序列的先验软判决值。

其中，所述信息序列的后验软判决值进行归1化具体为：找出信息序列的后验软判决值中的最大值，用该最大值去除每个信息序列的后验软判决值。

所述编码序列的后验软判决值进行归1化具体为：找出编码序列的后验软判决值中的最大值，用该最大值去除同步码元替换位置以外的每个编码序列的后验软判决值，同步码元替换位置上的数值不变。

对第一级SISO译码器进行状态调整完毕后，继续进行迭代译码，直到满足迭代译码停止条件时停止译码，输出译码结果。

本实施例中通过预设次数的迭代概率译码后，由于迭代译码增益，帧同步码元替换位置的后验软判决值已经比较接近正确值，通过对第一级SISO译码器进行状态调整，将归1化后的后验软判决值作为其先验软判决值，可以进一步消除替换位置数据的模糊性，同时防止后续迭代译码过程中出现数据溢出情况。

六、译码完成

对采用迭代译码方法的Turbo码和LDPC码等，当满足译码迭代停止条件时，停止译码，输出译码结果。本实施例中迭代停止采用通用的停止准则，如硬判决准则，软判决准则，交叉熵准则，CRC准则等。

综上所述，采用Viterbi译码时接收端的处理如图4所示，采用迭代译码时接收端的处理如图5所示。

图4是本发明实施例中的采用Viterbi译码时接收端的处理流程图。参见图4，该流程主要包括：进行帧同步，如果帧同步完成则根据同步结果获取编码数据，对编码数据进行译码初始化，然后进行Viterbi译码，输出译码结果。

图5是本发明实施例中的采用迭代概率译码时的接收端的处理流程图。参见图5，该流程主要包括：进行帧同步，如果帧同步完成则根据同步结果获取编码数据，对编码数据进行译码初始化，然后开始迭代译码，迭代一定次数后以译码结果为基础进行译码器的状态调整，继续迭代译码，迭代译码停止条件满足时，停止迭代，输出译码结果。

当然，需要说明的是，本发明中对接收端的处理也只是对本发明所改进的部分进行了说明，其他的如解调等步骤以及具体的Viterbi译码方法和Turbo码或LDPC码译码方法均与现有技术相同，这里不再赘述。

相比于现有的集中式插入和间隔式插入帧同步码的方法，本发明采用的对通信数据进行间隔替换来形成帧同步码的技术方案，通过特殊的译码流程来解决数据替换所可能造成的误码问题，在不降低信道编码纠错能力的基础上节省了一般通信中的帧同步码开销，大大提高了传输效率。

如对1/2码率的(2,1,7)卷积码经过QPSK调制，通过AWGN信道，接收端采用Viterbi概率译码方法进行译码，对通信数据进行间隔替换，每次间隔替换的比特数为2，仿真结果表明，数据替换时子帧长l所取数值越大，纠错性能越接近于未进行替换的情况，如帧长L取800，子帧长l取80，每个子帧均进行替换不间断。采用改进译码流程的性能较之未进行替换的情况，Viterbi译码性能恶化不大于0.3dB。由于无额外同步码元，必将提高传输效率，如IESS采用本发明中的帧同步方法，传输效率将可提高10％之多。

图6是本发明实施例中的一种无线通信系统的结构示意图。如图6所示，该无线通信系统包括：发送端设备610和接收端设备620。

发送端设备610包括：信道编码单元611和同步码添加单元612；

信道编码单元611，用于对发送数据进行信道编码，所采用的信道编码方式使得能够在接收端采用概率译码方式进行译码；

同步码添加单元612，用于对信道编码后的调制前的编码数据，根据帧长用设计的同步码元进行间隔替换，每帧中的同步码元组成帧同步码。

接收端设备620包括：帧同步单元621、编码数据获取单元622、译码初始化单元623和概率译码单元624；

帧同步单元621，用于对解调后的数据根据设计的同步码元进行帧同步；

编码数据获取单元622，用于对完成帧同步后的数据，以帧同步位置为基准，根据设计的同步码元与所编码的码字数据之间的位置关系，确定信道编码码字后，作为概率译码的数据；

译码初始化单元623，用于对概率译码的数据进行初始化，具体是将除帧同步码元替换位置以外的数据，依照实际接收软判决数据进行初始化，而将帧同步码元替换位置上的数据均初始化为0；

概率译码单元624，用于以初始化后的数据作为编码序列的先验软判决值进行概率译码，得到译码结果。

在本发明的一个实施例中，所述同步码添加单元612，用于对于2^m进制调制系统，设置每次间隔替换的同步码元的比特数为m；用于对于帧长为L，子帧长为l的编码数据，每帧中替换n次，直到形成全部的帧同步码，帧同步码的比特数为n×m；每帧中有n个子帧分别有m比特数据被一个同步码元替换，每帧中未被替换的子帧数为L/l-n。

在本发明的一个实施例中，所述帧同步单元621，用于将帧同步的过程分为三个状态：搜索态、捕获检验态和同步态；在开始时刻或未同步时为搜索态，在数据码流中搜索同步码字时允许同步码字存在一定的误差位数，若接收数据与帧同步码的不同位数之和小于设定容错位数，则认为找到了同步码字，进入捕获检验态；若连续N帧同步码确认正确，则转入同步状态，否则是假同步，需要返回搜索态重新对帧同步码进行搜索；同步态时，若没有出现连续M帧数据未同步，则保持在同步状态，当有连续M帧数据未同步时返回搜索态。

在本发明的实施例中，所述概率译码单元624为Viterbi最大似然译码器，或者为采用迭代译码方法的概率译码器。

在本发明的一个实施例中，所述概率译码单元624为采用迭代译码方法的概率译码器，包括多个软输入软输出SISO译码器；一个SISO译码器的输入是编码序列的先验软判决值和信息序列的先验软判决值，输出是编码序列的后验软判决值和信息序列的后验软判决值；

所述概率译码单元还包括SISO译码器状态调整模块，在图6中没有画出。

SISO译码器状态调整模块，用于当各SISO译码器迭代概率译码进行到预设次数后，对第一级SISO译码器进行状态调整，具体为：将第一级SISO译码器当前输出的信息序列的后验软判决值进行归1化后，作为第一级SISO译码器下一次迭代的信息序列的先验软判决值，以及将第一级SISO译码器当前输出的编码序列的后验软判决值进行归1化后，作为第一级SISO译码器下一次迭代的编码序列的先验软判决值；

其中，所述信息序列的后验软判决值进行归1化具体为：找出信息序列的后验软判决值中的最大值，用该最大值去除每个信息序列的后验软判决值；

所述编码序列的后验软判决值进行归1化具体为：找出编码序列的后验软判决值中的最大值，用该最大值去除同步码元替换位置以外的每个编码序列的后验软判决值，同步码元替换位置上的数值不变；

各SISO译码器在第一级SISO译码器的状态调整完毕后，继续进行迭代译码，直到满足迭代译码停止条件时停止译码，输出译码结果。

综上所述，本发明这种在发送端，对信道编码后的调制前的编码数据，根据帧长用设计的同步码元进行间隔替换；然后在接收端，对解调后的数据根据设计的同步码元进行帧同步，以帧同步位置为基准，根据设计的同步码元与所编码的码字数据之间的位置关系，确定信道编码码字后，作为概率译码的数据，对概率译码的数据进行初始化，将初始化后的数据作为编码序列的先验软判决值输入到概率译码器中进行概率译码，得到译码结果的技术方案，由于通过间隔替换引入同步码，因此节省了一般通信中的帧同步码开销，并且针对同步码替换造成的误码，在接收端采用概率译码方式，并对译码数据进行了特殊的初始化过程，因此基本没有降低信道编码纠错能力。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种无线通信系统中的帧同步方法，其特征在于，所述方法包括：

在发送端，

对信道编码后的调制前的编码数据，根据帧长用设计的同步码元进行间隔替换，每帧中的同步码元组成帧同步码；其中，所采用的信道编码方式使得能够在接收端采用概率译码方式进行译码；

在接收端，

对解调后的数据根据设计的同步码元进行帧同步；

对完成帧同步后的数据，以帧同步位置为基准，根据设计的同步码元与所编码的码字数据之间的位置关系，确定信道编码码字后，作为概率译码的数据；

对概率译码的数据进行初始化，具体是将除帧同步码元替换位置以外的数据，依照实际接收软判决数据进行初始化，而将帧同步码元替换位置上的数据均初始化为0；

将初始化后的数据作为编码序列的先验软判决值输入到概率译码器中进行概率译码，得到译码结果。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对信道编码后的调制前的编码数据，根据照帧长用设计的同步码元进行间隔替换包括：

对于2^m进制调制系统，每次间隔替换的同步码元的比特数为m；

对于帧长为L，子帧长为l的编码数据，每帧中替换n次，直到形成全部的帧同步码，帧同步码的比特数为n×m；每帧中有n个子帧分别有m比特数据被一个同步码元替换，每帧中未被替换的子帧数为L/l-n。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述对解调后的数据根据设计的同步码元进行帧同步包括：

帧同步的过程分为三个状态：搜索态、捕获检验态和同步态；

在开始时刻或未同步时为搜索态，在数据码流中搜索同步码字时允许同步码字存在一定的误差位数，若接收数据与帧同步码的不同位数之和小于设定容错位数，则认为找到了同步码字，进入捕获检验态；若连续N帧同步码确认正确，则转入同步状态，否则是假同步，需要返回搜索态重新对帧同步码进行搜索；同步态时，若没有出现连续M帧数据未同步，则保持在同步状态，当有连续M帧数据未同步时返回搜索态。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，

所述概率译码器为Viterbi最大似然译码器，或者为采用迭代译码方法的概率译码器。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，当所述概率译码器为采用迭代译码方法的概率译码器时，该方法进一步包括：

采用迭代译码方法的概率译码器包括多个软输入软输出SISO译码器；一个SISO译码器的输入是编码序列的先验软判决值和信息序列的先验软判决值，输出是编码序列的后验软判决值和信息序列的后验软判决值；

当各SISO译码器迭代概率译码进行到预设次数后，对第一级SISO译码器进行状态调整，具体为：将第一级SISO译码器当前输出的信息序列的后验软判决值进行归1化后，作为第一级SISO译码器下一次迭代的信息序列的先验软判决值，以及将第一级SISO译码器当前输出的编码序列的后验软判决值进行归1化后，作为第一级SISO译码器下一次迭代的编码序列的先验软判决值；

其中，所述信息序列的后验软判决值进行归1化具体为：找出信息序列的后验软判决值中的最大值，用该最大值去除每个信息序列的后验软判决值；

所述编码序列的后验软判决值进行归1化具体为：找出编码序列的后验软判决值中的最大值，用该最大值去除同步码元替换位置以外的每个编码序列的后验软判决值，同步码元替换位置上的数值不变；

对第一级SISO译码器进行状态调整完毕后，继续进行迭代译码，直到满足迭代译码停止条件时停止译码，输出译码结果。

6.一种无线通信系统，其特征在于，该无线通信系统包括：发送端设备和接收端设备；

发送端设备包括：信道编码单元和同步码添加单元；

信道编码单元，用于对发送数据进行信道编码，所采用的信道编码方式使得能够在接收端采用概率译码方式进行译码；

同步码添加单元，用于对信道编码后的调制前的编码数据，根据帧长用设计的同步码元进行间隔替换，每帧中的同步码元组成帧同步码；

接收端设备包括：帧同步单元、编码数据获取单元、译码初始化单元和概率译码单元；

帧同步单元，用于对解调后的数据根据设计的同步码元进行帧同步；

编码数据获取单元，用于对完成帧同步后的数据，以帧同步位置为基准，根据设计的同步码元与所编码的码字数据之间的位置关系，确定信道编码码字后，作为概率译码的数据；

译码初始化单元，用于对概率译码的数据进行初始化，具体是将除帧同步码元替换位置以外的数据，依照实际接收软判决数据进行初始化，而将帧同步码元替换位置上的数据均初始化为0；

概率译码单元，用于以初始化后的数据作为编码序列的先验软判决值进行概率译码，得到译码结果。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，

所述同步码添加单元，用于对于2^m进制调制系统，设置每次间隔替换的同步码元的比特数为m；用于对于帧长为L，子帧长为l的编码数据，每帧中替换n次，直到形成全部的帧同步码，帧同步码的比特数为n×m；每帧中有n个子帧分别有m比特数据被一个同步码元替换，每帧中未被替换的子帧数为L/l-n。

8.根据权利要求6或7所述的系统，其特征在于，

所述帧同步单元，用于将帧同步的过程分为三个状态：搜索态、捕获检验态和同步态；在开始时刻或未同步时为搜索态，在数据码流中搜索同步码字时允许同步码字存在一定的误差位数，若接收数据与帧同步码的不同位数之和小于设定容错位数，则认为找到了同步码字，进入捕获检验态；若连续N帧同步码确认正确，则转入同步状态，否则是假同步，需要返回搜索态重新对帧同步码进行搜索；同步态时，若没有出现连续M帧数据未同步，则保持在同步状态，当有连续M帧数据未同步时返回搜索态。

9.根据权利要求6或7所述的系统，其特征在于，

所述概率译码单元为Viterbi最大似然译码器，或者为采用迭代译码方法的概率译码器。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，

所述概率译码单元为采用迭代译码方法的概率译码器，包括多个软输入软输出SISO译码器；一个SISO译码器的输入是编码序列的先验软判决值和信息序列的先验软判决值，输出是编码序列的后验软判决值和信息序列的后验软判决值；

所述概率译码单元还包括SISO译码器状态调整模块；

SISO译码器状态调整模块，用于当各SISO译码器迭代概率译码进行到预设次数后，对第一级SISO译码器进行状态调整，具体为：将第一级SISO译码器当前输出的信息序列的后验软判决值进行归1化后，作为第一级SISO译码器下一次迭代的信息序列的先验软判决值，以及将第一级SISO译码器当前输出的编码序列的后验软判决值进行归1化后，作为第一级SISO译码器下一次迭代的编码序列的先验软判决值；

其中，所述信息序列的后验软判决值进行归1化具体为：找出信息序列的后验软判决值中的最大值，用该最大值去除每个信息序列的后验软判决值；

所述编码序列的后验软判决值进行归1化具体为：找出编码序列的后验软判决值中的最大值，用该最大值去除同步码元替换位置以外的每个编码序列的后验软判决值，同步码元替换位置上的数值不变；

各SISO译码器在第一级SISO译码器的状态调整完毕后，继续进行迭代译码，直到满足迭代译码停止条件时停止译码，输出译码结果。