CN104849733A - 一种利用冗余法对导航电文误码进行纠错的方法 - Google Patents

Abstract

在弱信号、遮挡等恶劣环境下，低载噪比的导航电文中含有大量的误码，常用的编码技术不能有效地纠正子帧中多比特位上的误码。本发明提出一种利用冗余法对导航电文误码进行纠错的方法，在利用冗余法进行误码纠错时，将各比特位上的误码视为相互独立的，首先对单一比特位上的误码利用冗余法纠错进行研究，再将其扩展到对多比特位上的误码纠错情形上去。该方法依据少数服从多数的判别准则,选取不同数目的子帧样本，对同组子帧样本的各帧上相同比特位上的码元逐一进行比对的试验方式进行纠错试验，计算在不同载噪比、不同子帧样本数条件下进行冗余法纠错能够将各子帧中全部误码正确纠正的概率。

Description

一种利用冗余法对导航电文误码进行纠错的方法

技术领域

本发明旨在解决弱信号环境下的导航电文的利用率，具体的说是一种降低弱信号环境下导航电文的误码率的方法，其可运用在城市高楼、树林等遮挡环境及导航信号载噪比较低的环境的导航定位中。

背景技术

卫星导航系统中正确的导航电文是实现定位解算的基础。导航电文中含有时钟信息、卫星运行轨道、电离层延迟等用于定位的重要信息。在遮挡、干扰和弱信号或高动态等恶劣环境下，接收机接收到的信号的载噪比衰减可能会达到10-35dB，造成大量电文错误或被丢弃，进而可能导致某些定位参数数值的改变或缺失，使可用导航电文不足，导致定位结果的错误或无法进行定位解算，影响导航定位系统的定位性能及连续性。为应对传输过程中可能出现的导航电文误码的情况，传统的电文误码识别与纠错方法对电文误码的识别和纠错能力有限，存在不能将能够纠正的误码进行识别和纠正的可能。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提出一种利用冗余法对导航电文误码进行纠错的方法。

利用冗余法进行误码纠错的主要思想是：少数服从多数的原则。本发明在利用冗余法进行误码纠错时，将各比特位上的误码视为相互独立的，首先对单一比特位上的误码利用冗余法纠错进行研究，再将其扩展到对多比特位上的误码纠错情形上去。本发明的具体技术方案如下：

一种利用冗余法对导航电文误码进行纠错的方法，包括以下步骤：

步骤S1，利用冗余法对单一比特位上误码进行纠正，得出结论，用来指导对多比特位上误码纠正的情况；

首先，采用冗余法对单一比特位上误码的成功纠错情况：0为正确码元，1为误码，所取子帧样本数为n，若0的出现次数比1的出现次数至少多1，则认为此时该比特位上的码元为0，也即是能正确地将误码1纠正为0；否则，则视为不能正确纠正；具体方法如下：

所取子帧样本数n＝1时，单一比特位上码元为0时代表能正确纠正；

所取子帧样本数n＝2时，单一比特位上码元同时为0时，才能够纠正误码；

所取子帧样本数n＝3时，单一比特位上码元同时为0或者两个子帧上的为0，才能够纠正误码；

所取子帧样本数为n＝4时，单一比特位上码元同时为0或者三个子帧上的为0，才能够纠 正误码；

所取子帧样本数为n＝5时，单一比特位上码元同时为0、四个子帧上的为0或者三个子帧上的为0，才能够纠正误码；

同时，根据冗余法和上步骤结论能够计算出相应的纠正概率，当一载噪比所对应的理论误码率为p₁，则可得出：

所取子帧样本数n＝时，单一比特位上的误码能被正确纠正的理论概率：

$P_{\mathrm{Onebit}-\mathrm{TwoTimes}}=(1-C_1^1{p_1}^1)$

所取子帧样本数n＝时，单一比特位上的误码能被正确纠正的理论概率：

$P_{\mathrm{Onebit}-\mathrm{TwoTimes}}=\{1-C_2^2{p_1}^2-C_2^1{p}_1(1-p_1)\}$

所取子帧样本数n＝3时，单一比特位上的误码能被正确纠正的理论概率：

$P_{\mathrm{Onebit}-\mathrm{ThreeTimes}}=\{1-C_3^3{p_1}^3-C_3^2{p_1}^2(1-p_1)\}$

所取子帧样本数n＝4时，单一比特位上的误码能被正确纠正的理论概率：

$P_{\mathrm{Onebit}-\mathrm{FourTimes}}=\{1-C_4^4{p_1}^4-C_4^3{p_1}^3(1-p_1)-C_4^2{p_1}^2{(1-p_1)}^2\}$

所取子帧样本数n＝5时，单一比特位上的误码能被正确纠正的理论概率：

$P_{\mathrm{Onebit}-\mathrm{FiveTimes}}=\{1-C_5^5{p_1}^5-C_5^4{p_1}^4(1-p_1)-C_5^3{p_1}^3{(1-p_1)}^2\}$

步骤S2，利用冗余法对各子帧导航电文所有比特位上误码进行纠正，得出结果；

子帧的总比特数为m，各比特位上的码元是相互独立的，根据独立事件的乘法原理，所取子帧样本数为n时，根据冗余法纠错原理，则单一子帧上所有比特位上的误码全部能够被正确纠正的概率为：

P_AllRight＝(1-P₀)^m。

本发明的有益技术效果是：

 本发明方法能够达到同时纠正多比特位上误码的效果，比BCH、CRC仅能纠正少数比特位上的误码有明显的优势。

附图说明

图1为单一比特位上误码冗余法纠错的原理图。

图2为多比特导航电文冗余法误码纠错方法的流程图。

具体实施方式

一种利用冗余法对导航电文误码进行纠错的方法，包括以下步骤：

(1)单一比特位上误码冗余法纠错

首先，采用冗余法对单一比特位上误码的成功纠错情况。0为正确码元，1为误码，所取子帧样本数为n，若0的出现次数比1的出现次数至少多1，则可以认为此时该比特位上的码元为0，也即是能正确地将误码1纠正为0；否则，则视为不能正确纠正，该方法的主题思想如表1所示。

表1子帧样本为1～5时单一比特位码元分布及误码纠正情况

该方法具体阐述如下：

子帧样本数为1时，单一比特位上码元为0时代表能正确纠正；

子帧样本数为2时，单一比特位上码元同时为0时，才能够纠正误码；

子帧样本数为3时，单一比特位上码元同时为0或者两个子帧上的为0，才能够纠正误码；

子帧样本数为4时，单一比特位上码元同时为0或者三个子帧上的为0，才能够纠正误码；

子帧样本数为5时，单一比特位上码元同时为0、四个子帧上的为0或者三个子帧上的为0，才能够纠正误码。

对该方法进行扩展，由少数服从多数原则，随着参与对比的子帧样本数的不同，单一比特位上码元能否纠正的情形和概率计算也不尽相同。

该方法具体思想如图1所示。

同时，根据冗余法纠错原理和实例分析可以计算出相应的纠正概率，当某载噪比所对应的理论误码率为p₁，则可得出：

子帧样本总数为1时，单一比特位上的误码能被正确纠正的理论概率：

$P_{\mathrm{Onebit}-\mathrm{TwoTimes}}=(1-C_1^1{p_1}^1)$

子帧样本总数为2时，单一比特位上的误码能被正确纠正的理论概率：

$P_{\mathrm{Onebit}-\mathrm{TwoTimes}}=\{1-C_2^2{p_1}^2-C_2^1{p}_1(1-p_1)\}$

子帧样本总数为3时，单一比特位上的误码能被正确纠正的理论概率：

$P_{\mathrm{Onebit}-\mathrm{ThreeTimes}}=\{1-C_3^3{p_1}^3-C_3^2{p_1}^2(1-p_1)\}$

子帧样本总数为4时，单一比特位上的误码能被正确纠正的理论概率：

$P_{\mathrm{Onebit}-\mathrm{FourTimes}}=\{1-C_4^4{p_1}^4-C_4^3{p_1}^3(1-p_1)-C_4^2{p_1}^2{(1-p_1)}^2\}$

子帧样本总数为5时，单一比特位上的误码能被正确纠正的理论概率：

$P_{\mathrm{Onebit}-\mathrm{FiveTimes}}=\{1-C_5^5{p_1}^5-C_5^4{p_1}^4(1-p_1)-C_5^3{p_1}^3{(1-p_1)}^2\}$

(2)多比特位上误码冗余法纠错方法

子帧的总比特数为m，各比特位上的码元是相互独立的，根据独立事件的乘法原理，所取子帧样本总数为n时，根据冗余法纠错原理，则单一子帧上所有比特位上的误码全部能够被正确纠正的概率为：

P_AllRight＝(1-P₀)^m

多比特导航电文冗余法误码纠错方法的整体设计步骤如图2所示。

本发明依据少数服从多数的判别准则,选取不同数目的子帧样本，对同组子帧样本的各帧上相同比特位上的码元逐一进行比对的试验方式进行纠错试验，然后计算不同载噪比、不同子帧样本数条件下进行冗余法纠错能够将各子帧中全部误码正确纠正的概率，例如，在子帧样本数为5，载噪比30dBHz时，整个子帧上的误码被全部纠正的概率高达96.64％；以及采用冗余法处理对降低误码率的效果，例如，在子帧样本数为5，纠错处理后的误码率比理论误码率降低2个数量级。

综上所述，虽然本发明已以较佳实施揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书界定的范围为准。

Claims (1)

1.一种利用冗余法对导航电文误码进行纠错的方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤S1，利用冗余法对单一比特位上误码进行纠正，得出结论，用来指导对多比特位上误码纠正的情况；

首先，采用冗余法对单一比特位上误码的成功纠错情况：0为正确码元，1为误码，所取子帧样本数为n，若0的出现次数比1的出现次数至少多1，则认为此时该比特位上的码元为0，也即是能正确地将误码1纠正为0；否则，则视为不能正确纠正；具体方法如下：

所取子帧样本数n＝1时，单一比特位上码元为0时代表能正确纠正；

所取子帧样本数n＝2时，单一比特位上码元同时为0时，才能够纠正误码；

所取子帧样本数n＝3时，单一比特位上码元同时为0或者两个子帧上的为0，才能够纠正误码；

所取子帧样本数为n＝4时，单一比特位上码元同时为0或者三个子帧上的为0，才能够纠正误码；

所取子帧样本数为n＝5时，单一比特位上码元同时为0、四个子帧上的为0或者三个子帧上的为0，才能够纠正误码；

同时，根据冗余法和上步骤结论能够计算出相应的纠正概率，当一载噪比所对应的理论误码率为p₁，则可得出：

子帧样本总数为1时，单一比特位上的误码能被正确纠正的理论概率：

$P_{\mathrm{Onebit}-\mathrm{TwoTimes}}=(1-C_1^1{p_1}^1)$

子帧样本总数为2时，单一比特位上的误码能被正确纠正的理论概率：

$P_{\mathrm{Onebit}-\mathrm{TwoTimes}}=\{1-C_2^2{p_1}^2-C_2^1{p}_1(1-p_1)\}$

子帧样本总数为3时，单一比特位上的误码能被正确纠正的理论概率：

$P_{\mathrm{Onebit}-\mathrm{ThreeTimes}}=\{1-C_3^3{p_1}^3-C_3^2{p_1}^2(1-p_1)\}$

子帧样本总数为4时，单一比特位上的误码能被正确纠正的理论概率：

$P_{\mathrm{Onebit}-\mathrm{FourTimes}}=\{1-C_4^4{p_1}^4-C_4^3{p_1}^3(1-p_1)-C_4^2{p_1}^2{(1-p_1)}^2\}$

子帧样本总数为5时，单一比特位上的误码能被正确纠正的理论概率：

$P_{\mathrm{Onebit}-\mathrm{FiveTimes}}=\{1-C_5^5{p_1}^5-C_5^4{p_1}^4(1-p_1)-C_5^3{p_1}^3{(1-p_1)}^2\}$

步骤S2，利用冗余法对各子帧导航电文所有比特位上误码进行纠正，得出结果；

子帧的总比特数为m，各比特位上的码元是相互独立的，根据独立事件的乘法原理，所取子帧样本数为n时，根据冗余法纠错原理，则单一子帧上所有比特位上的误码全部能够被正确纠正的概率为：

P_AllRight＝(1-P₀)^m。