CN110868273B - 一种针对多路接收信号的联合译码方法 - Google Patents

一种针对多路接收信号的联合译码方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种针对多路接收信号的联合译码方法。在无线通信中，存在同一发射信号经历不同的信道传输，接收机收到多路独立接收信号的情况。此外在卫星通信中，多个波束的重叠覆盖区域同一发射信号经历不同的卫星波束转发，也会形成多路独立接收信号。本方法通过将多路信号按照信噪比进行排序，并结合信噪比和噪声方差计算最优权值，将信号进行两两联合，降低了运算的复杂度，可以有效提升信号的信噪比，降低误码率，提升了通信系统的可靠性。

Description

一种针对多路接收信号的联合译码方法
技术领域
本发明涉及无线通信、卫星通信等领域，尤其涉及信号接收和信道编译码问题。
背景技术
自香农提出信息论的概念以来，国内外学者在信道编码领域进行了深入的研究，使其获得了长足的发展。如何提升信道编码的增益，使得在低信噪比条件下也能进行可靠地信息传输一直是信道编码领域的研究重点，从早期的汉明码、BCH码、RS码、卷积码等到后来的Turbo码、LDPC码和Polar码等，信道编码的增益越来越接近香农极限。
在通信系统的发射功率一定的条件下，采用高增益的信道编码即可获得更低的误比特率，进而获得更加可靠稳定的通信性能。在实际无线通信中，信号的传输环境复杂多变，信号经历复杂的信道传输环境后，到达接收机的信噪比与理想情况相比会有较大程度降低，甚至会低于信道编码的译码门限，从而影响接收机对于正确信息的获取。
然而，同一发射信号在传输过程中，有可能会经历不同的信道，形成相互独立的多路信号。此外，在卫星通信中，多个卫星波束会有一定的重叠覆盖区域，在这些区域的发射信号可能会通过不同的卫星、不同的波束同时进行转发。这也会导致接收机会收到来自同一用户的多路彼此独立的信号。
这些独立的多路信号携带有同样的有效信息和不同的噪声，将其进行联合设计、联合译码，可以提升接收信号的有效信噪比，最终提升信息传输成功率。因此研究多路独立信号联合译码方法是十分必要的。
传统的方式是通过Rake接收等方法将最强径识别出来，本发明方法适用于同一发射信号在接收端有多路彼此独立接收信号的系统。基于信道编码增益与信噪比的关系，通过一定的优化设计和权值计算，将多路信号进行加权联合，提升信号的信噪比，从而降低误码率，提升通信的可靠性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对有多路彼此之间相互独立接收信号的通信系统，提出一种有效的联合译码方法。该方法将多路信号进行加权联合后再进行译码，相较于传统的单路信号译码，该方法可以提升接收信号的误码率，提升通信的可靠性。
本发明采用的技术方案为：
一种针对多路接收信号的联合译码方法，其具体步骤如下：
(1)将n路接收信号按照信噪比SNR由高到低进行排序为：y1,y2,…,yn，对应的噪声标准差为sigma1,sigma2,…,sigman，信噪比为SNR1,SNR2,…,SNRn；
(2)判断最高的信噪比SNR1是否满足门限要求，如果满足直接输出最高信噪比的信号y1进行译码，如果不满足则进行步骤(3)；
(3)将信噪比最高的两路信号进行联合，计算联合结果以及联合结果的噪声标准差和信噪比；
(4)判断联合结果的信噪比是否满足门限要求，若是，则停止联合计算，将联合结果输出进行译码；否则执行步骤(5)；
(5)将联合结果与剩余信噪比最高的信号进行联合，计算新的联合结果以及新的联合结果的噪声标准差和信噪比，返回步骤(4)。
其中，步骤(3)和(5)中联合结果yΣ的计算公式为：
Figure BDA0002294812590000031
联合结果的噪声标准差的计算公式为：
Figure BDA0002294812590000032
其中，yb为联合的两路信号中信噪比高的信号，ya为联合的两路信号中信噪比低的信号，sigmab为yb的噪声标准差，sigmaa为ya的噪声标准差。
本发明相比背景技术具有如下优点：
(1)本发明提出的一种针对多路接收信号的联合译码方法提升了通信系统的误码率，提升了通信可靠性。使用范围广，便于实现。
(2)本发明提出的一种针对多路接收信号的联合译码方法采用两两逐步优化的方式，运算量小，性能提升效果明显。
附图说明
图1是一种针对多路接收信号的联合译码方法的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细的说明。
有多路彼此之间相互独立接收信号的通信系统中，同一个发送信号有多个接收信号，该方法可以充分利用这些信号，增强信噪比，提升传输的可靠性，尤其在任何一路信号的信噪比都较低，不足以保证解出可靠信息的情况下，该方法将起到重要作用。
一种针对多路接收信号的联合译码方法，其具体步骤如下：
图1是本发明方法的实现流程图。本发明方法流程如下：
(1)同一个发送信号，在接收端有n路彼此相互独立的接收信号。每一路的信噪比都可以测算出来。将n路接收信号按照信噪比SNR由高到低进行排序为：y1,y2,…,yn，对应的噪声标准差为sigma1,sigma2,…,sigman，信噪比为SNR1,SNR2,…,SNRn。SNR，即SignalNoise Ratio指的是信号功率和噪声功率的比值即信噪比，sigma指的是接收信号的噪声标准差，反应噪声的功率。
(2)判断y1的信噪比是否满足门限要求，如果满足直接输出进行译码，如果不满足则进行下一步。
(3)将y1,y2进行联合，设
Figure BDA0002294812590000041
计算联合结果yΣ1以及联合结果的标准差sigmaΣ1和信噪比SNRΣ1；
Figure BDA0002294812590000042
判断是否满足信噪比门限要求，如果满足直接输出译码，否则继续与y3进行联合。
(4)将y1,y2联合的结果yΣ1与y3进行联合，设
Figure BDA0002294812590000043
计算联合结果yΣ2以及联合结果的标准差sigmaΣ2和信噪比SNRΣ2。
Figure BDA0002294812590000051
判断是否满足信噪比门限要求，如果满足直接输出译码，否则继续与y4进行联合。
(5)以此类推，当联合后的信号满足SNRΣi≥信噪比门限时，停止联合计算。将yΣi送入译码器。
基于上述步骤(1)～(5)即可完成多路彼此独立的接收信号的联合译码。
其中，开展上述步骤之前，应该根据该通信系统采用的信道编码方式与系统设计的误码率计算出信噪比门限，该门限作为步骤(5)中判断联合计算结束的标志。
其中，步骤(4)中，需要将y3和联合信号yΣ1进行联合。经过联合后，yΣ1的信噪比将高于y1。由于y1,y2,…,yn是按照信噪比由高到底排列，因此yΣ1的信噪比也将高于y3。该结论可以用于计算(k2,yΣ2,sigmaΣ2,SNRΣ2)。
其中，步骤(5)中，思想是以此将y1,y2,…,yn进行联合，y1和y2联合得到yΣ1，yΣ1在和y3联合得到yΣ2，直到yΣi的信噪比满足门限时结束。继续联合会进一步提升性能，但是也会增加计算复杂度。门限的设定是为了在满足性能要求的基础上，减少联合运算的次数，降低运算复杂度。门限的设定需要在满足系统的误比特率要求的基础上，根据信道编码的性能进行确定。因此选择一个合适的门限是十分必要的。
卫星通信中，在波束多重覆盖区域，地面的同一发射信号会经过多个卫星波束进行转发，在接收端形成多路独立信号。通过本方法可以将多路信号进行联合，获得更高的信噪比，提升通信可靠性。

Claims (1)

1.一种针对多路接收信号的联合译码方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将n路接收信号按照信噪比SNR由高到低进行排序为：y1,y2,…,yn，对应的噪声标准差为sigma1,sigma2,…,sigman，信噪比为SNR1,SNR2,…,SNRn；
(2)判断最高的信噪比SNR1是否满足门限要求，如果满足则直接输出最高信噪比的信号y1进行译码，如果不满足则进行步骤(3)；
(3)将信噪比最高的两路信号进行联合，计算联合结果以及联合结果的噪声标准差和信噪比；
(4)判断联合结果的信噪比是否满足门限要求，若是，则停止联合计算，将联合结果输出进行译码；否则执行步骤(5)；
(5)将联合结果与剩余信噪比最高的信号进行联合，计算新的联合结果以及新的联合结果的噪声标准差和信噪比，返回步骤(4)；
其中，步骤(3)和(5)中联合结果yΣ的计算公式为：
Figure FDA0003341523920000011
联合结果的噪声标准差的计算公式为：
Figure FDA0003341523920000012
其中，yb为联合的两路信号中信噪比高的信号，ya为联合的两路信号中信噪比低的信号，sigmab为yb的噪声标准差，sigmaa为ya的噪声标准差。
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