CN109831278A - 一种ccsk-rs级联码的错误码元删除方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种CCSK‑RS级联码的错误码元删除方法，计算每一个信噪比仿真点的相关峰比值，当小于门限时，在RS译码时不删除该码元；否则，在RS译码时删除该码元，取各个信噪比仿真点的最佳门限值的均值为该RS编码对应的最佳门限值，在获得接收信号之后，计算CCSK相关峰比值R，在RS译码时不删除该码元；否则，在RS译码时删除该码元，再进行纠错译码。本发明对于受噪声影响译码的情况，能够根据相关峰比值检测并删除由噪声导致检测错误的码元，从而有效地提升RS译码正确的概率，提高接收机的信号接收灵敏度，对于受到强干扰影响的情况，能够有效地检测并删除受到强干扰的码元，剔除干扰的影响，提高系统的抗干扰能力。

Description

一种CCSK-RS级联码的错误码元删除方法

技术领域

本发明涉及采用CCSK-RS级联码的通信系统领域，尤其涉及接收信号的译码处理过程。

背景技术

在许多发送突发消息的专用通信系统中，其编码方式往往采用内码为纠错码、外码为扩频码的短码级联编码方式。例如，美军的Link16数据链波形就采用了RS(31,15)/RS(16,7)编码为内码、32位的循环移位键控(CCSK)码为外码的编码方式。而对于RS编码来说，其自身的删除能力强于纠错能力。例如，RS(31,15)编码最多支持删除16个错误码元，或最多支持纠正8个错误码元；RS(16,7)编码最多支持删除9个错误码元，或最多支持纠正4个错误码元。因此，为提高译码的正确率，应尽可能地准确识别并删除错误码元，以减轻纠错的压力。黄海燕等在“纠错纠删RS译码数据链系统性能研究”(现代电子技术,pp.35-37,2016)中，提出了基于CCSK阈限值的RS译码错误码元删除方法，指出在高斯白噪声下，当CCSK阈值在整数区间[-32,32]之内取整数14时进行删除，能够提高RS译码的性能。然而，上述方法仅适用于先进行解调硬判决、再进行CCSK译码的方式，CCSK译码输入为解调输出的硬判决信息。对于解调和CCSK译码联合进行的情况，译码后的输出并非[-32,32]之内的整数，而是大小受信号强度、信道噪声等因素影响的软信息，目前对于这种情况还没有有效的错误码元检测和删除方法。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种CCSK-RS级联码的错误码元删除方法，以CCSK相关值为依据，针对特定的RS编译码、CCSK编译码和调制方式，通过仿真选取相关值阈值来设定错误码元删除门限，检测并删除受到干扰或较大噪声影响的码元，从而提高RS译码的正确概率，该方法适用于解调和CCSK译码联合进行的情况。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：

步骤1，以当前接收机灵敏度对应接收信号信噪比EbN0_s的±1dB范围为最佳删除门限的仿真搜索范围；计算每一个信噪比仿真点的相关峰比值R＝Cor_β/Cor_α，其中Cor_α表示解调和CCSK译码联合进行时，所得到的CCSK相关值的最大值；Cor_β表示除Cor_α之外的相关值的最大值；当R小于门限时，在RS译码时不删除该码元；否则，在RS译码时删除该码元；取各个信噪比仿真点的最佳门限值的均值为该RS编码对应的最佳门限值R_th；

步骤2，在获得接收信号之后，计算CCSK相关峰比值R，当R<R_th时，在RS译码时不删除该码元；否则，在RS译码时删除该码元，再进行纠错译码。

本发明的有益效果是：

(1)本发明提出的CCSK-RS级联码的错误码元删除方法，对于受噪声影响译码的情况，能够根据相关峰比值检测并删除由噪声导致检测错误的码元，从而有效地提升RS译码正确的概率，提高接收机的信号接收灵敏度。

(2)对于受到强干扰影响的情况，本发明提出方法能够有效地检测并删除受到强干扰的码元，剔除干扰的影响，提高系统的抗干扰能力。

附图说明

图1为采用本发明错误码元删除方法的通信系统框图。

图2为各信噪比点相关门限值取值变化时对应的误包率图。

图3为高斯白噪声信道下采用本发明后的误包率性能图。

图4为受干扰情况下采用本发明后的误包率性能图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明包括但不仅限于下述实施例。

本发明适用于采用了CCSK-RS级联码的通信系统的接收信号处理过程，提供了一种译码时错误码元的检测和删除方法，能够根据预先设定的CCSK相关峰值门限，识别并删除受到干扰或较大噪声影响的码元，利用RS译码自身删除能力高于纠错能力的特点，提高译码的正确概率。

解调和CCSK译码联合进行是指在对接收信号进行采样之后，不直接对采样点进行解调，而是将本地经过CCSK编码之后的信号经过采样之后，与接收信号进行相关操作，与最大相关值，即相关峰对应的就是解调和译码判决结果。

设RS码为(N,k)码，即k个码元经过RS编码后对应N个码元。CCSK码为(M,j)码，即j比特信息经过CCSK编码后对应M个比特。设接收信号为y，本地信号与CCSK码的M个状态对应，共有M种本地信号，记为x_i，i＝1…M。M种本地信号与接收信号按照如下公式计算相关值：

Cor_i＝|y×x_i*|，i＝1…M，(1)

其中x_i*表示对信号x_i取共轭，运算符||表示取模。定义CCSK相关峰比值为

R＝Cor_β/Cor_α，R∈(0,1]，(2)

其中Cor_α表示解调和CCSK译码联合进行时，所得到的CCSK相关值的最大值，即相关值主峰，相关值主峰对应的CCSK码的状态就是解调和CCSK译码联合进行的输出值；Cor_β表示除Cor_α之外的相关值的最大值，即相关值次峰。需要通过仿真来确定最佳的相关峰比值门限R_th。当接收信号的相关峰比值小于门限时，在RS译码时不删除该码元；否则，当接收信号的相关峰值大于等于门限时，在RS译码时需要删除该码元。

本发明所采用的具体技术方案可描述为以下几个步骤。

【步骤1】生成RS译码删除门限R_th

针对特定的RS编译码、CCSK编译码和调制方式，通过仿真确定译码的最佳删除门限R_th。

【步骤1.1】以当前接收机灵敏度对应接收信号信噪比EbN0_s的±1dB范围为最佳删除门限的仿真搜索范围。EbN0_s即接收机误包率为0.1％左右时对应的接收信号信噪比。通常可设置5个信噪比仿真点，即EbN0_s-1dB、EbN0_s-0.5dB、EbN0_s、EbN0_s+0.5dB、EbN0_s+1dB。

【步骤1.2】针对每一个信噪比仿真点，设置不同的CCSK相关峰比值门限，通过蒙特卡洛仿真确定最佳的门限值。在仿真时按照公式(2)计算相关峰比值R，当R小于门限时，在RS译码时不删除该码元；否则，当接收信号的相关峰值大于等于门限时，在RS译码时需要删除该码元。以使误码率最小的门限值作为该信噪比仿真点对应的最佳门限值。根据经验，最佳门限值的搜索范围在(0.8,1)之间。因此对应5个信噪比仿真点，共得到5个最佳门限值R_th1、R_th2、R_th3、R_th4、R_th5。

【步骤1.3】该RS编码对应的最佳门限值为R_th＝(R_th1+R_th2+R_th3+R_th4+R_th5)/5。

【步骤2】最佳删除门限R_th的运用。

在RS译码时，可根据所选取的最佳删除门限R_th，删除错误码元，提高正确译码的概率。

【步骤2.1】在获得接收信号之后，根据公式(1)计算CCSK相关峰比值R。

【步骤2.2】当R<R_th时，在RS译码时不删除该码元；否则，当R≥R_th时，在RS译码时需要删除该码元，再进行纠错译码。

附图1为采用本发明错误码元删除方法的通信系统框图。消息在发送时会经过RS编码、CCSK编码和调制，发射后的信号通过信道时会受到噪声和干扰的影响，出现错误码元；在接收信号后，会联合进行解调和CCSK译码，之后会采用本发明错误码元删除方法删除可能出现错误的码元，然后再进行RS译码，还原出原始消息。下面以RS(16,7)编译码、CCSK(32,5)编译码和MSK调制为例，说明本发明所采用的具体技术方案，可以描述为以下几个步骤。

【步骤1】生成RS(16,7)译码删除门限R_th

针对RS(16,7)编译码、CCSK(32,5)编译码和MSK调制，通过仿真确定译码的最佳删除门限R_th。

【步骤1.1】以当前接收机灵敏度对应接收信号信噪比EbN0_s的±1dB范围为最佳删除门限的仿真搜索范围。对应该编译码和调制方式，误包率为0.1％左右时对应的EbN0_s约为7dB。设置5个信噪比仿真点，即6dB、6.5dB、7dB、7.5dB、8dB。

【步骤1.2】针对每一个信噪比仿真点，设置最佳门限值的搜索范围在(0.8,1)之间，通过蒙特卡洛仿真确定最佳的门限值。在仿真时按照公式(2)计算相关峰比值R，当R小于门限时，在RS译码时不删除该码元；否则，当接收信号的相关峰值大于等于门限时，在RS译码时需要删除该码元。以使误码率最小的门限值作为该信噪比仿真点对应的最佳门限值。因此对应5个信噪比仿真点，共得到5个最佳门限值R_th1＝0.89、R_th2＝0.88、R_th3＝0.86、R_th4＝0.85、R_th5＝0.85。

附图2为各信噪比点相关门限值取值变化时对应的误包率。如图所示，在各个信噪比仿真点，当采用不同的相关门限值时，会影响接收的误包率，其中*号标记对应的误包率最低。因此，通过选取最佳的相关门限值，能够提高系统的误码率性能。

【步骤1.3】该RS编码对应的最佳门限值为R_th＝(R_th1+R_th2+R_th3+R_th4+R_th5)/5＝0.866。

【步骤2】最佳删除门限R_th的运用。

在进行RS(16,7)译码时，根据所选取的最佳删除门限R_th＝0.866，删除错误码元，提高正确译码的概率。

【步骤2.1】在获得接收信号之后，根据公式(1)计算CCSK相关峰比值R。

【步骤2.2】当R<0.866时，在RS译码时不删除该码元；否则，当R≥0.866时，在RS译码时需要删除该码元，再进行纠错译码。

附图3为高斯白噪声信道下采用本发明后的误包率性能，编码方式为RS(16,7)编译码和CCSK(32,5)编译码，调制方式为MSK。如图所示，在采用本发明的删除方法之后，在0.1％的误包率左右，信噪比性能能够改善约0.5dB。

附图4为受干扰情况下采用本发明后的误包率性能，编码方式为RS(16,7)编译码和CCSK(32,5)编译码，调制方式为MSK，随机干扰16个RS码元中的5个码元。如图所示，由于RS(16,7)编码最多支持纠正4个错误码元，因此，当不采用删除直接进行纠错时，不管信噪比有多高，误包率都维持在接近100％，即不管接收的信号是大信号还是小信号，都无法正确进行译码；而在采用本发明的删除方法之后，误包率会随着信噪比的提高而下降，即信号越大，误包率越低。采用本方法有效地改善了系统的抗干扰能力。

Claims (1)

1.一种CCSK-RS级联码的错误码元删除方法，其特征在于包括下述步骤：

步骤1，以当前接收机灵敏度对应接收信号信噪比EbN0_s的±1dB范围为最佳删除门限的仿真搜索范围；计算每一个信噪比仿真点的相关峰比值R＝Cor_β/Cor_α，其中Cor_α表示解调和CCSK译码联合进行时，所得到的CCSK相关值的最大值；Cor_β表示除Cor_α之外的相关值的最大值；当R小于门限时，在RS译码时不删除该码元；否则，在RS译码时删除该码元；取各个信噪比仿真点的最佳门限值的均值为该RS编码对应的最佳门限值R_th；

步骤2，在获得接收信号之后，计算CCSK相关峰比值R，当R<Rth时，在RS译码时不删除该码元；否则，在RS译码时删除该码元，再进行纠错译码。