CN112003626B - 一种基于导航电文已知比特的ldpc译码方法、系统和介质 - Google Patents

一种基于导航电文已知比特的ldpc译码方法、系统和介质 Download PDF

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    • H03M13/1105—Decoding

Abstract

本发明涉及一种基于导航电文已知比特的LDPC译码方法、系统和介质，获取发送端的码元序列，根据码元序列得到接收端的原始接收信号序列；根据原始接收信号序列计算得到原始硬判决比特序列、修正幅值和修正信息阈值；获取已知比特序列，根据已知比特序列、原始硬判决比特序列和修正信息阈值得到修正条件序列；根据修正条件序列和修正幅值，对原始接收信号序列进行修正得到修正接收信号序列，并根据修正接收信号序列得到修正硬判决比特序列；根据修正接收信号序列和修正硬判决比特序列计算得到置信度向量序列，并根据置信度向量序列完成LDPC译码。本发明运用导航电文已知比特对接收信号进行修正，进而得到更加准确的置信度向量序列，大大降低了误码率。

Description

一种基于导航电文已知比特的LDPC译码方法、系统和介质
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种基于导航电文已知比特的LDPC译码方法、系统和介质。
背景技术
根据《北斗卫星导航系统空间信号接口控制文件_公开服务信号B1C/B2a/B2b》，可以知道北斗三号卫星的B1C、B2a和B2b频段，均采用的是64进制的LDPC编码。而北斗三号卫星的导航电文中的星历和时间等信息在短时间内是相同的或者有规律的，因此在卫星导航与无线通信技术领域，发送端将导航电文经过LDPC编码和BPSK调制后的发送信号，向接收机发送，接收机对该发送信号进行解析，可以根据上一时刻解析到的导航电文，对当前时刻处于相同位置处或有规律的位置处的比特信息进行预测。
因此，可以认为导航电文在当前时刻下，这些处于相同位置处或有规律的位置处的比特信息是已知的，称为已知比特，这些已知比特在LDPC译码中具有重要意义。
在传统的LDPC译码过程中，以B1C频段为例，发送端导航电文经过64进制LDPC编码和BPSK调制后的发送信号经过信道到达接收端，对接收信号进行硬判决，接收信号大于0则硬判决比特为1，反之则为0。若需要LDPC译码，则通过硬判决比特和接收信号进行LDPC的置信度向量初始化，然后通过译码得到译码比特。可以看出，在传统的LDPC译码方法中，导航电文中的已知比特均未参与到LDPC的置信度向量初始化中。
因此，需要一种能有效运用到导航电文的已知比特的LDPC译码方法，能基于导航电文已知比特，对接收信号进行修正，提高LDPC的置信度向量的准确率，进而利用这些已知比特有效降低LDPC译码过程中的误比特率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种基于导航电文已知比特的LDPC译码方法、系统和介质，能充分运用导航电文中的已知比特，对接收信号进行修正，在LDPC的置信度向量初始化过程中，通过修正后的接收信号计算得到更加准确LDPC的置信度向量序列，进而有效提升LDPC译码性能，降低LDPC译码的误比特率。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种基于导航电文已知比特的LDPC译码方法，包括以下步骤：
步骤1：获取当前时刻下发送端发出的码元序列，根据所述码元序列得到接收端接收到的原始接收信号序列；
步骤2：根据所述原始接收信号序列计算得到原始硬判决比特序列、修正幅值和修正信息阈值；
步骤3：获取所述原始接收信号序列中的已知比特序列，根据所述已知比特序列、所述原始硬判决比特序列和所述修正信息阈值，计算得到修正条件序列；
步骤4：根据所述修正条件序列和所述修正幅值，对所述原始接收信号序列进行修正，得到修正接收信号序列，并根据所述修正接收信号序列得到修正硬判决比特序列；
步骤5：根据所述修正接收信号序列和所述修正硬判决比特序列计算得到置信度向量序列，并根据所述置信度向量序列完成LDPC译码。
依据本发明的另一方面，还提供了一种基于导航电文已知比特的LDPC译码系统，应用于本发明的基于导航电文已知比特的LDPC译码方法中，包括包括接收信号获取模块、第一计算模块、第二计算模块、修正模块、第三计算模块和译码模块；
所述接收信号获取模块，用于获取当前时刻下发送端发出的码元序列，根据所述码元序列得到接收端接收到的原始接收信号序列；
所述第一计算模块，用于根据所述原始接收信号序列计算得到原始硬判决比特序列、修正幅值和修正信息阈值；
所述第二计算模块，用于获取所述原始接收信号序列中的已知比特序列，根据所述已知比特序列、所述原始硬判决比特序列和所述修正信息阈值，计算得到修正条件序列；
所述修正模块，用于根据所述修正条件序列和所述修正幅值，对所述原始接收信号序列进行修正，得到修正接收信号序列，并根据所述修正接收信号序列得到修正硬判决比特序列；
所述第三计算模块，用于根据所述修正接收信号序列和所述修正硬判决比特序列计算得到置信度向量序列；
所述译码模块，用于根据所述置信度向量序列完成LDPC译码。
依据本发明的另一方面，提供了一种基于导航电文已知比特的LDPC译码系统，包括处理器、存储器和存储在所述存储器中且可运行在所述处理器上的计算机程序，所述计算机程序运行时实现本发明中的基于导航电文已知比特的LDPC译码方法中的步骤。
依据本发明的另一方面，提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质包括：至少一个指令，在所述指令被执行时实现本发明的基于导航电文已知比特的LDPC译码方法中的步骤。
本发明的基于导航电文已知比特的LDPC译码方法、系统和介质的有益效果是：由于当发送端发出的导航电文经过LDPC编码和BPSK调制后的发送信号(即码元序列)经过信道到达接收端，对接收信号进行硬判决，接收信号大于0则硬判决比特为1，反之则为0；当对接收信号进行LDPC译码，则通过硬判决比特和接收信号计算得到置信度向量，再根据该置信度向量进行LDPC的置信度向量初始化，然后通过LDPC译码实现译码；因此，首先获取当前时刻下发送端的码元序列(即发送端在当前时刻下发出的卫星信号经过LDPC编码和BPSK调制后的导航电文)，再根据该码元序列得到接收端实际接收到的原始接收信号序列，便于后续基于已知比特的信息对该原始接收信号序列进行修正；根据该原始接收信号序列可以对应得到原始硬判决比特、修正幅值和修正信息阈值，便于后续计算出描述信号如何进行修正的修正条件序列(包括多个修正条件值)，以便对原始接收信号序列进行修正得到修正接收信号序列，进而便于得到用于初始化的置信度向量序列；由于已知比特序列是根据上一时刻的导航电文在相同位置处或有相同规律的位置处得到的比特信息，因此基于该已知比特序列，以及前述步骤得到的原始硬判决比特序列和修正信息阈值，可以更加准确地计算出原始接收信号进行修正的修正条件序列，便于后续根据该准确的修正条件序列和修正幅值对原始接收信号序列进行修正，得到更准确的修正接收信号序列；修正后的修正接收信号序列同样可以得到对应的修正硬判比特序列，该修正接收信号序列和修正硬判决比特序列参与到LDPC置信度向量的初始化计算过程中，得到更加准确的置信度向量序列(包括多个置信度向量)，以便基于该更加准确的置信度向量序列，实现LDPC译码，并有效提升LDPC译码性能，大幅度地降低了LDPC译码后的误码率；
本发明的基于导航电文已知比特的LDPC译码方法、系统和介质，充分运用了导航电文中的已知比特的信息，对接收信号进行修正，在LDPC的置信度向量初始化过程中，通过修正后的接收信号计算得到更加准确LDPC的置信度向量序列，进而有效提升LDPC译码性能，降低LDPC译码的误比特率。
附图说明
图1为本发明实施例一中一种基于导航电文已知比特的LDPC译码方法的流程示意图；
图2为本发明实施例一中得到原始接收信号序列的流程示意图；
图3为本发明实施例一中原始接收信号序列的电文特征图；
图4为本发明实施例一中计算原始硬判决比特序列、修正幅值和修正信息阈值的流程示意图；
图5为本发明实施例一中计算修正条件序列的流程示意图；
图6为本发明实施例一中得到修正接收信号序列和修正硬判决比特序列的流程示意图；
图7为本发明实施例一中计算置信度向量序列并完成LDPC译码的流程示意图；
图8为本发明实施例一中基于导航电文已知比特的LDPC译码方法的完整流程的模型图；
图9为本发明实施例二中一种基于导航电文已知比特的LDPC译码系统的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
下面结合附图，对本发明进行说明。
实施例一、如图1所示，一种基于导航电文已知比特的LDPC译码方法，包括以下步骤：
S1：获取当前时刻下发送端发出的码元序列，根据所述码元序列得到接收端接收到的原始接收信号序列；
S2：根据所述原始接收信号序列计算得到原始硬判决比特序列、修正幅值和修正信息阈值；
S3：获取所述原始接收信号序列中的已知比特序列，根据所述已知比特序列、所述原始硬判决比特序列和所述修正信息阈值，计算得到修正条件序列；
S4：根据所述修正条件序列和所述修正幅值，对所述原始接收信号序列进行修正，得到修正接收信号序列，并根据所述修正接收信号序列得到修正硬判决比特序列；
S5：根据所述修正接收信号序列和所述修正硬判决比特序列计算得到置信度向量序列，并根据所述置信度向量序列完成LDPC译码。
LDPC(Low Density Parity Check Code，低密度奇偶校验码)译码是一种最接近于香农限的纠错码译码方法，其典型的译码方法主要是置信传播译码方法，即基于置信度向量所进行的译码方法。
本实施例中为实现LDPC译码，首先获取当前时刻下发送端的码元序列(即发送端在当前时刻下发出的卫星信号经过LDPC编码和BPSK调制后的导航电文)，再根据该码元序列得到接收端实际接收到的原始接收信号序列，便于后续基于已知比特的信息对该原始接收信号序列进行修正；根据该原始接收信号序列可以得到对应的原始硬判决比特、修正幅值和修正信息阈值，便于后续计算出描述原始接收信号序列如何进行修正的修正条件序列(修正条件序列包括多个修正条件值，根据每个修正条件值对对应的比特位进行修正)，以便对原始接收信号序列进行修正得到修正接收信号序列，进而便于得到用于初始化的置信度向量序列；由于已知比特序列是根据上一时刻的导航电文在相同位置处或有相同规律的位置处得到的比特信息，因此基于该已知比特序列，以及前述步骤得到的原始硬判决比特序列和修正信息阈值，可以更加准确地计算出原始接收信号进行修正的修正条件序列，便于后续根据该准确的修正条件序列和修正幅值对原始接收信号序列进行修正，得到更准确的修正接收信号序列；修正后的修正接收信号序列同样可以得到对应的修正硬判比特序列，该修正接收信号序列和修正硬判决比特序列参与到LDPC置信度向量的初始化计算过程中，得到更加准确的置信度向量序列(包括多个置信度向量)，以便基于该更加准确的置信度向量序列，实现LDPC译码，并有效提升LDPC译码性能，大幅度地降低了LDPC译码后的误码率；
本实施例的基于导航电文已知比特的LDPC译码方法、系统和介质，充分运用了导航电文中的已知比特的信息，对接收信号进行修正，在LDPC的置信度向量初始化过程中，通过修正后的接收信号计算得到更加准确LDPC的置信度向量序列，进而有效提升LDPC译码性能，降低LDPC译码的误比特率。
需要说明的是，发送端发出的码元序列中为经过LDPC编码生成的序列信号，即导航电文，其中包含多个发送码元，而每个发送码元均包含多个发送信息比特；因此，得到的原始接收信号序列中包含与发送码元数量相同的原始接收符号(每个原始接收符号均包含一组原始符号信息)，每个原始接收符号均包含与发送信息比特数量相同的原始符号信息。对应地，后续得到的原始硬判决比特序列中的原始硬判决比特向量的数量与原始接收符号的数量相同，原始硬判决比特的数量与原始符号信息的数量相同。而已知比特的具体信息是根据上一时刻的导航电文在相同位置处或有相同规律的位置处得到的比特信息，对于未处于相同位置处或不同规律的位置处的比特信息是未知的，但是为便于后续进行统一分析和修正，将这些未处于相同位置处或不同规律的位置处的比特信息(即未知比特)按照预设赋值方法进行赋值(例如赋值为-1，与已知比特的赋值0或1不同)，且将其与实际的已知比特均并入到已知比特序列中，只是在后续修正处理时，将赋值为-1对应的位置处的原始接收信号符号比特维持原值(即不进行修正)，其他已知比特对应的位置处的原始接收信号符号比特则按照计算得到的相应的修正条件值与修正幅值进行修正；因此，本实施例的已知比特序列中已知比特向量的数量与原始接收信符号的数量也相同，已知比特的数量与原始符号信息的数量也相同(即在本实施例中将未知比特也暂时并入到已知比特序列中)。例如，对于当前时刻，如果比特处在相同或有规律的位置，则可以根据上一时刻导航电文子帧中的比特R′j,b得到当前时刻的已知比特Rj,b＝R′j,b∈{0,1}(即比特值为0或-1)；如果不处在上述位置，则当前时刻的比特值位置，但将当前时刻的比特值记为Rj,b＝-1，与当前时刻的已知比特进行区分，这些赋值为0、1和-1的比特均为已知比特序列中的比特。
优选地，如图2所示，S1具体包括：
S11：获取当前时刻下所述发送端发送的所述码元序列；
S12：对所述码元序列进行BPSK调制，得到所述接收端接收到的所述原始接收信号序列；
所述原始接收信号序列的表达式具体为：
其中，y为所述原始接收信号序列，y0,y1,…,yj,…,yn-1均为所述原始接收信号序列中的原始接收符号，c为所述码元序列，c0,c1,…,cj,…,cn-1均为所述码元序列中的发送码元，n为所述发送码元的数量和/或所述原始接收符号的数量，GF(q)代表伽罗华域，q代表所述码元序列所采用的进制数，BPSK(c)代表对所述码元序列进行BPSK调制，nnoise为所述原始接收信号序列中的噪声信号序列，yj,0,yj,1,…,yj,b,…,yj,r-1均为所述原始接收信号序列的第j个所述原始接收符号中的原始符号信息，r为每个所述原始接收符号向量所含的原始符号信息的数量。
码元序列为发送端的发送信号经过LDPC编码后的信号序列，再经过BPSK调制(Binary Phase Shift Keying，二进制相移键控调制方法，是把模拟信号转换成数据值的转换方式之一，利用偏离相位的复数波浪组合来表现信息键控移相方式，BPSK使用了基准的正弦波和相位反转的波浪，使一方为0，另一方为1，从而可以同时传送接受2值的信息)得到原始接收信号序列，便于后续计算修正条件序列并进行修正，进而实现降低LDPC译码过程中的译码率。
具体地，以北斗三号卫星的B1C为例，子帧2通过64进制(即q为64，伽罗华域为GF(64))的LDPC编码以及BPSK调制后产生校验位，编码及调制后得到的原始接收信号序列的电文的特征如图3所示；上一时刻解析得到的导航电文子帧的比特为R′j,b，真实的已知比特的位置如3图所示的灰色区域所示，即这个区域即为有规律的位置，在这些位置上的比特Rj,b＝R′j,b，为便于后续计算，其余位置对应的比特赋值为Rj,b＝-1。子帧2使用的GF(64)-LDPC编码的H阵为H(100,200)，在发送端，码字序列c中包含n＝200个发送码元，每个发送码元有r＝6个发送码元信息，且第j个发送码元cj可以表示为0～63(000000～111111)，是伽罗华域GF(64)中的元素；则在接收端，其对应的原始接收信号序列为y，原始接收信号序列的第j个所述原始接收符号yj中有6个原始符号信息yj,b，yj表示为(yj,0,yj,1,…,yj,r-1)，其中r＝6。
优选地，如图4所示，S2具体包括：
S21：在所述原始接收信号序列的第j个所述原始接收信号符号向量中任选一个原始符号信息，获取选取的原始符号信息对应的原始硬判决比特；
S22：遍历第j个所述原始接收符号中的每个原始符号信息，得到第j个所述原始接收符号中每个原始符号信息一一对应的原始硬判决比特；
S23：根据第j个所述原始接收符号中的所有原始硬判决比特，得到第j个所述原始接收符号对应的原始硬判决比特向量；
第j个所述原始接收符号对应的原始硬判决比特向量的表达式具体为：
其中，为第j个所述原始接收符号对应的原始硬判决比特向量，均为第j个所述原始接收符号对应的原始硬判决比特向量中的原始硬判决比特；
S24：遍历所述原始接收信号序列中的每个原始接收符号，得到每个原始接收符号一一对应的原始硬判决比特向量，并根据所有原始硬判决比特向量，得到所述原始硬判决比特序列；
S25：获取所述原始接收信号序列中的每个原始符号信息一一对应的原始信息幅值，根据所有原始信息幅值中的最大幅值分别计算得到所述修正幅值和所述修正信息阈值；
计算所述修正幅值和所述修正信息阈值的具体公式分别为：
Am＝β·max{|yj,b|},0<β≤1；
yT＝α·max{|yj,b|},0<α＜1；
其中，|yj,b|为原始符号信息yj,b对应的原始信息幅值，Am为所述修正幅值，yT为所述修正信息阈值，α为第一幅值系数，β为第二幅值系数。
由于原始接收信号序列中包含n个原始接收符号，包含n×r个原始符号信息，因此通过遍历原始接收信号序列中的每个原始接收符号，并在每个原始接收符号中遍历每个原始符号信息，可以得到每个原始符号信息一一对应的原始硬判决比特，这些每个原始接收符号中的原始硬判决比特即构成每个原始接收符号一一对应的原始硬判决比特向量，而所有的原始硬判决比特向量则构成了原始硬判决比特序列；原始接收信号序列中的每个原始符号信息都存在一个对应的原始信息幅值，因此基于所有原始信息幅值中的最大幅值计算出的修正信息阈值和修正幅值，再结合上述得到的原始硬判决比特序列便于后续计算出描述原始接收信号序列如何进行修正的修正条件序列，进而便于实现后续的修正和置信度向量序列的计算。
具体地，以j＝0对应的原始接收符号y0进行说明，S25中原始接收信号序列中的最大幅值为3.5694，令α＝1/4，β＝1/2，根据公式计算可求得：yT＝0.8924，Am＝1.7847，S23中原始接收符号y0及其对应的原始硬判决比特向量分别为：
y0＝(y0,0,y0,1,…,y0,5)＝(-1.9803,-0.9429,1.8281,-0.6590,-0.2325,-1.4263)；
优选地，S21的具体实现为：
对选取的原始符号信息进行硬判决，得到选取的原始符号信息对应的原始硬判决比特；
得到选取的原始符号信息yj,b对应的原始硬判决比特的具体公式为：
其中，yj,b为所述原始接收信号序列的第j个所述原始接收符号中选取的原始符号信息，为选取的原始符号信息yj,b对应的原始硬判决比特。
本实施例中采用上述硬判决得到每个原始符号信息对应的原始硬判决比特的方法，方法简单有效，且快速准确。
具体地，发送端发送的发送码元c0＝(0,0,1,0,1,0)经过BSPK调制后为(-1,-1,1,-1,1,-1)，接收端接收的原始接收符号为：y0＝(-1.9803,-0.9429,1.8281,-0.6590,-0.2325,-1.4263)，对于其中的yj,0，按照公式得到其对应的原始硬判决比特同理分别得到/> 和/>即/>与发送码元c0相比，错误了1个比特。
优选地，如图5所示，S3具体包括：
S31：获取所述原始接收信号序列中的所述已知比特序列；
所述已知比特序列的表达式具体为：
其中，R为所述已知比特序列，R0,R1,…,Rj,…,Rn-1均为所述已知比特序列中的已知比特向量，Rj,0,Rj,1,…,Rj,b,…,Rj,r-1均为第j个已知比特向量Rj中的已知比特；
S32：按照第j个所述原始接收符号中选取的原始符号信息，在所述已知比特序列的第j个已知比特向量中选取与选取的原始符号信息对应的已知比特，根据所述修正信息阈值、选取的已知比特以及与选取的原始符号信息对应的原始硬判决比特和原始信息幅值计算得到选取的原始符号信息对应的修正条件值；
计算选取的原始符号信息yj,b对应的修正条件值的逻辑表达式为：
其中，fj,b为原始符号信息yj,b对应的修正条件值，XOR为异或运算符号，OR为或运算符号；
S33：遍历所述原始接收信号序列中的每个原始符号信息，得到每个原始符号信息一一对应的修正条件值，并根据所有修正条件值得到所述修正条件序列。
在接收端，当发送信号被噪声干扰，其对应的原始接收信号的原始信息幅值|yj,b|可能在0附近，这种情况会导致原始符号信息yj,b的置信度的损失，即由于|yj,b|靠近0，其可信度较低；严重的情况下，可能与Rj,b相反，从而导致比特硬判时出错。因此，本实施例基于已知比特序列中的已知比特Rj,b修正原始符号信息yj,b，能充分运用已知比特的信息，提高原始符号信息yj,b的置信度。其中，对于每个原始符号信息是否受到噪声干扰(即是否需要修正)可以设置修正条件，即计算对应的修正条件值来判断，需要修正的情况具体如下：
(1)与Rj,b相同(/>与Rj,b的比特异或值为0)，且|yj,b|＜yT时，即接收信号不影响硬判决比特，但可信度较低，此时需要对对应的原始符号信息进行修正；
(2)与Rj,b不同(/>与Rj,b的比特异或值为1)，即接收信号影响硬判决比特，此时也需要对对应的原始符号信息进行修正。
需要说明的是，由于前述已经说明在本实施例的已知比特序列中包含一些未处于相同位置处或不同规律处的未知比特，即已知比特序列中的Rj,b存在赋值为-1的情况，此时采取不对Rj,b对应的原始符号信息进行修正的处理。
因此，可以得到本实施例S32中原始符号信息yj,b对应的修正条件值的逻辑表达式，本实施例通过上述逻辑表达式可以计算出每个原始符号信息一一对应的修正条件值，进而便于准确地判断出是否对对应的原始符号比特修正，并便于整个原始接收信号序列的修正，实现降低LDPC译码的误码率。
具体地，修正条件序列包括多个修正条件向量，每个修正条件向量包括多个修正条件值，修正条件向量的数量与原始接收符号的数量相同，修正条件值的数量与原始符号信息的数量相同，本实施例S31中，R0＝(R0,0,R0,1,…,R0,5)＝(0,0,1,0,1,0)(其中不存在赋值为-1的情况)，在S32中，将该已知比特序列向量R0，以及前述步骤中得到的和y0逐比特输入修正条件值的逻辑表达式中，得到原始接收符号y0对应的修正条件向量为：f0＝(f0,0,f0,1,…,f0,5)＝(0,0,0,1,1,0)，即需要对原始接收符号y0中第4个原始符号信息和第5个原始符号信息进行修正。
优选地，如图6所示，S4具体包括：
S41：对于第j个所述原始接收符号中选取的原始符号信息，根据所述修正信息阈值、选取的已知比特以及与选取的原始符号信息对应的修正条件值，对选取的原始符号信息进行修正，计算得到选取的原始符号信息对应的修正符号信息；
计算选取的原始符号信息yj,b对应的修正符号信息的具体公式为：
其中，为原始符号信息yj,b对应的修正符号信息，B(Rj,b)为选取的已知比特Rj,b的正负标志；
S42：遍历所述原始接收信号序列中的每个原始符号信息，得到每个原始符号信息一一对应的修正符号信息，并根据所有修正符号信息得到所述修正接收信号序列；
S43：分别根据所述修正接收信号序列中的每个修正符号信息，得到每个修正符号信息一一对应的修正硬判决比特，并根据所有修正硬判决比特得到所述修正硬判决比特序列。
通过前述步骤计算出的修正条件序列，将修正条件序列和已知比特序列逐比特输入计算修正符号信息的公式中，结合已经计算出的修正幅值，可以得到每个原始符号信息一一对应的修正符号信息(其中，满足不进行修正的条件的修正符号信息与对应的原始符号信息相同)，基于这些修正符号信息便于后续计算出更加准确的置信度向量序列，有利于LDPC置信度向量的初始化，进而提高LDPC译码性能，有效降低误码率。
具体地，对于原始接收符号y0，将前述步骤中得到的f0和R0逐比特输入S41中的公式中，得到经过修正的修正接收符号为：可以看出，对原始接收符号y0中第4个原始符号信息和第5个原始符号信息进行了修正，得到了对应的修正符号信息；在本实施例S42中，按照S41中的方法，可以得到每个原始符号信息一一对应的修正符号信息，每个原始接收符号中的所有修正符号信息即构成了对应的修正接收符号，而所有的修正接收符号即构成了修正接收信号序列；在本实施例S43中，采用S21中同样的硬判决方法得到修正接收信号序列中每个修正符号信息一一对应的修正硬判决比特，本实施例中得到修正接收符号/>对应的修正硬判决比特向量/>为：可以看出，与发送码元相比，未出现错误比特的现象。
需要说明的是，本发明S1至S4中对原始接收信号序列进行修正是针对接收端解调出的卫星信号较弱的情况下所进行的修正，当接收端的接收机解调出的卫星信号较强时，即载波噪声功率谱密度比较大时，则无需进行修正，直接按照S5的方法，按照原始接收信号序列和原始硬判决比特计算出置信度向量序列，并进行LDPC译码。
优选地，如图7所示，所述修正接收信号序列中包含多个修正接收符号，所述修正硬判决比特序列中包含多个修正硬判决比特向量，且所有修正硬判决比特向量与所有修正接收符号一一对应；
S5具体包括：
S51：在所述修正接收信号序列中任选一个修正接收符号，并获取选取的修正接收符号中每个修正符号信息一一对应的修正信息幅值；
S52：根据所述伽罗华域获取有限域元素序列，在所述有限域元素序列中任选一个有限域元素，根据选取的有限域元素以及与选取的修正接收符号对应的修正硬判决比特向量中的所有修正硬判决比特和与选取的修正接收符号对应的所有修正信息幅值，计算得到选取的修正接收符号在选取的有限域元素下的对数似然比；
计算选取的修正接收符号在选取的有限域元素xi下的对数似然比的具体公式为：
其中，为选取的修正接收符号/>在选取的有限域元素xi下的对数似然比，xi,0,xi,1,…,xi,b,…,xi,r-1均为选取的有限域元素xi中的元素比特，均为选取的修正接收符号/>中的修正符号信息，/>为选取的修正接收符号/>中的修正符号信息/>对应的修正信息幅值，/>为选取的修正接收符号/>中的修正符号信息/>对应的修正硬判决比特，Δi,b为选取的有限域元素xi中的元素比特xi,b与修正符号信息/>对应的修正硬判决比特/>进行异或运算的运算结果，σ2为噪声方差；
S53：遍历所述有限域元素序列中的每个有限域元素，得到选取的修正接收符号在每个有限域元素下的对数似然比；
S54：根据所有有限域元素和选取的修正接收符号的所有对数似然比，得到选取的修正接收符号对应的置信度向量；
S55：遍历所述修正接收信号序列中的每个修正接收符号，得到每个修正接收符号一一对应的置信度向量，并根据所有置信度向量得到所述置信度向量序列；
S56：根据所述置信度向量序列完成所述LDPC译码。
假设加性高斯白噪声信道的噪声均值为0，方差为σ2，由于每个修正接收符号对应的置信度向量是由有限域元素及其对应的对数似然比组成，而在有限域元素序列中，包含多个有限域元素，因此对于任一个修正接收符号，均需要在有限域元素序列中，计算出该选取的修正接收符号在每个有限域元素下一一对应的对数似然比，最后根据所有有限域元素和所有的对数似然比得到该选取的修正接收符号对应的置信度向量；基于修正接收符号中的修正符号信息，得到的修正硬判决比特与原始硬判决比特相比更加准确，基于该更加准确的修正硬判决比特和修正符号信息，计算出的对数似然比更为准确，能有效降低译码前硬判决误码率，提高置信度向量的准确性和LDPC译码性能，从而降低译码后的误码率。
具体地，本实施例中有限域元素序列xi∈GF(q)，有64个二进制值，即二进制的0至63，按照比特的方式表述，即xi为(0,0,0,0,0,0)至(1,1,1,1,1,1)共64个有限域元素，每个有限域元素均包含6位元素比特；在置信度向量的计算过程中(即LDPC的置信度向量序列的初始化过程中)，对于修正接收符号其对应的置信度向量为/>在S52中，当xi＝x0＝(0,0,0,0,0,0)时，将x0、/>和/>中每个修正符号信息对应的修正信息幅值，逐比特代入对数似然比的计算公式中，计算得到修正接收符号/>在x0下对应的对数似然比为：
当取其他有限域元素时，也是同样的计算方法，当xi＝x10＝(0,0,1,0,1,0)时(在此时刚好xi与相同)，将x10、/>和/>中每个修正符号信息对应的修正信息幅值，逐比特代入对数似然比的计算公式中，计算得到修正接收符号/>在x10下对应的对数似然比为：
当xi＝x26＝(0,0,1,0,1,0)时，将x26、和/>中每个修正符号信息对应的修正信息幅值，逐比特代入对数似然比的计算公式中，计算得到修正接收符号/>在x26下对应的对数似然比为：
在置信度向量中，对数似然比LLR的值越小，代表可信度越高；因此可以看出，修正接收符号在x10下对应的对数似然比最小，可信度最高，修正接收符号/>在x26下对应的对数似然比次小，可信度次高(且根据此时计算出的对数似然比/>可以看出此时中第二个比特最有可能出错)，充分说明了：基于已知比特进行修正得到的修正接收符号使得修正硬判决比特向量更为准确，进而也使得对数似然比的计算更为准确，有效提高了置信度向量的准确性和LDPC的译码性能，降低了译码后的误码率。
需要说明的是，本发明中的“符号”指代“相位”，具体地，原始接收信号序列中的原始接收符号具体为原始接收信号的相位所构成的相位向量。
具体地，本实施例S1至S5的完整流程的简化模型图如图8所示，其中，基于置信度向量序列进行译码的具体过程为现有技术，具体细节此处不再赘述。
实施例二、如图9所示，一种基于导航电文已知比特的LDPC译码系统，应用于实施例一的基于导航电文已知比特的LDPC译码方法中，包括接收信号获取模块、第一计算模块、第二计算模块、修正模块、第三计算模块和译码模块；
所述接收信号获取模块，用于获取当前时刻下发送端发出的码元序列，根据所述码元序列得到接收端接收到的原始接收信号序列；
所述第一计算模块，用于根据所述原始接收信号序列计算得到原始硬判决比特序列、修正幅值和修正信息阈值；
所述第二计算模块，用于获取所述原始接收信号序列中的已知比特序列，根据所述已知比特序列、所述原始硬判决比特序列和所述修正信息阈值，计算得到修正条件序列；
所述修正模块，用于根据所述修正条件序列和所述修正幅值，对所述原始接收信号序列进行修正，得到修正接收信号序列，并根据所述修正接收信号序列得到修正硬判决比特序列；
所述第三计算模块，用于根据所述修正接收信号序列和所述修正硬判决比特序列计算得到置信度向量序列；
所述译码模块，用于根据所述置信度向量序列完成LDPC译码。
本实施例充分运用了导航电文中的已知比特的信息，对接收信号进行修正，在LDPC的置信度向量初始化过程中，通过修正后的接收信号计算得到更加准确LDPC的置信度向量序列，进而有效提升LDPC译码性能，降低LDPC译码的误比特率。
优选地，所述接收信号获取模块具体用于：
获取当前时刻下所述发送端发送的所述码元序列；
对所述码元序列进行BPSK调制，得到所述接收端接收到的所述原始接收信号序列；
所述原始接收信号序列的表达式具体为：
其中，y为所述原始接收信号序列，y0,y1,…,yj,…,yn-1均为所述原始接收信号序列中的原始接收符号，c为所述码元序列，c0,c1,…,cj,…,cn-1均为所述码元序列中的发送码元，n为所述发送码元的数量和/或所述原始接收符号的数量，GF(q)代表伽罗华域，q代表所述码元序列所采用的进制数，BPSK(c)代表对所述码元序列进行BPSK调制，nnoise为所述原始接收信号序列中的噪声信号序列，yj,0,yj,1,…,yj,b,…,yj,r-1均为所述原始接收信号序列的第j个所述原始接收符号中的原始符号信息，r为每个所述原始接收符号所含的原始符号信息的数量。
优选地，所述第一计算模块具体用于：
在所述原始接收信号序列的第j个所述原始接收符号中任选一个原始符号信息，获取选取的原始符号信息对应的原始硬判决比特；
遍历第j个所述原始接收符号中的每个原始符号信息，得到第j个所述原始接收符号中每个原始符号信息一一对应的原始硬判决比特；
根据第j个所述原始接收符号中的所有原始硬判决比特，得到第j个所述原始接收符号对应的原始硬判决比特向量；
第j个所述原始接收符号对应的原始硬判决比特向量的表达式具体为：
其中，为第j个所述原始接收符号对应的原始硬判决比特向量，均为第j个所述原始接收符号对应的原始硬判决比特向量中的原始硬判决比特；
遍历所述原始接收信号序列中的每个原始接收符号，得到每个原始接收符号一一对应的原始硬判决比特向量，并根据所有原始硬判决比特向量，得到所述原始硬判决比特序列；
获取所述原始接收信号序列中的每个原始符号信息一一对应的原始信息幅值，根据所有原始信息幅值中的最大幅值分别计算得到所述修正幅值和所述修正信息阈值；
计算所述修正幅值和所述修正信息阈值的具体公式分别为：
Am＝β·max{|yj,b|},0<β≤1；
yT＝α·max{|yj,b|},0<α＜1；
其中，|yj,b|为原始符号信息yj,b对应的原始信息幅值，Am为所述修正幅值，yT为所述修正信息阈值，α为第一幅值系数，β为第二幅值系数。
优选地，所述第二计算模块具体用于：
获取所述原始接收信号序列中的所述已知比特序列；
所述已知比特序列的表达式具体为：
/>
其中，R为所述已知比特序列，R0,R1,…,Rj,…,Rn-1均为所述已知比特序列中的已知比特向量，Rj,0,Rj,1,…,Rj,b,…,Rj,r-1均为第j个已知比特向量Rj中的已知比特；
按照第j个所述原始接收符号中选取的原始符号信息，在所述已知比特序列的第j个已知比特向量中选取与选取的原始符号信息对应的已知比特，根据所述修正信息阈值、选取的已知比特以及与选取的原始符号信息对应的原始硬判决比特和原始信息幅值计算得到选取的原始符号信息对应的修正条件值；
计算选取的原始符号信息yj,b对应的修正条件值的逻辑表达式为：
其中，fj,b为原始符号信息yj,b对应的修正条件值，XOR为异或运算符号，OR为或运算符号；
遍历所述原始接收信号序列中的每个原始符号信息，得到每个原始符号信息一一对应的修正条件值，并根据所有修正条件值得到所述修正条件序列。
优选地，所述修正模块具体用于：
对于第j个所述原始接收符号中选取的原始符号信息，根据所述修正信息阈值、选取的已知比特以及与选取的原始符号信息对应的修正条件值，对选取的原始符号信息进行修正，计算得到选取的原始符号信息对应的修正符号信息；
计算选取的原始符号信息yj,b对应的修正符号信息的具体公式为：
其中，为原始符号信息yj,b对应的修正符号信息，B(Rj,b)为选取的已知比特Rj,b的正负标志；
遍历所述原始接收信号序列中的每个原始符号信息，得到每个原始符号信息一一对应的修正符号信息，并根据所有修正符号信息得到所述修正接收信号序列；
分别根据所述修正接收信号序列中的每个修正符号信息，得到每个修正符号信息一一对应的修正硬判决比特，并根据所有修正硬判决比特得到所述修正硬判决比特序列。
优选地，所述修正接收信号序列中包含多个修正接收符号，所述修正硬判决比特序列中包含多个修正硬判决比特向量，且所有修正硬判决比特向量与所有修正接收符号一一对应；
所述第三计算模块具体用于：
在所述修正接收信号序列中任选一个修正接收符号，并获取选取的修正接收符号中每个修正符号信息一一对应的修正信息幅值；
根据所述伽罗华域获取有限域元素序列，在所述有限域元素序列中任选一个有限域元素，根据选取的有限域元素以及与选取的修正接收符号对应的修正硬判决比特向量中的所有修正硬判决比特和与选取的修正接收符号对应的所有修正信息幅值，计算得到选取的修正接收符号在选取的有限域元素下的对数似然比；
计算选取的修正接收符号在选取的有限域元素xi下的对数似然比的具体公式为：
其中，为选取的修正接收符号/>在选取的有限域元素xi下的对数似然比，xi,0,xi,1,…,xi,b,…,xi,r-1均为选取的有限域元素xi中的元素比特，均为选取的修正接收符号/>中的修正符号信息，/>为选取的修正接收符号/>中的修正符号信息/>对应的修正信息幅值，/>为选取的修正接收符号/>中的修正符号信息/>对应的修正硬判决比特，Δi,b为选取的有限域元素xi中的元素比特xi,b与修正符号信息/>对应的修正硬判决比特/>进行异或运算的运算结果，σ2为噪声方差；
遍历所述有限域元素序列中的每个有限域元素，得到选取的修正接收符号在每个有限域元素下的对数似然比；
根据所有有限域元素和选取的修正接收符号的所有对数似然比，得到选取的修正接收符号对应的置信度向量；
遍历所述修正接收信号序列中的每个修正接收符号，得到每个修正接收符号一一对应的置信度向量，并根据所有置信度向量得到所述置信度向量序列。
实施例三、基于实施例一和实施例二，本实施例还公开了一种基于导航电文已知比特的LDPC译码系统，包括处理器、存储器和存储在所述存储器中且可运行在所述处理器上的计算机程序，所述计算机程序运行时实现所述S1至S5的具体步骤。
通过存储在存储器上的计算机程序，并运行在处理器上，充分运用了导航电文中的已知比特的信息，对接收信号进行修正，在LDPC的置信度向量初始化过程中，通过修正后的接收信号计算得到更加准确LDPC的置信度向量序列，进而有效提升LDPC译码性能，降低LDPC译码的误比特率。
本实施例还提供一种计算机存储介质，所述计算机存储介质上存储有至少一个指令，所述指令被执行时实现所述S1至S5的具体步骤。
通过执行包含至少一个指令的计算机存储介质，充分运用了导航电文中的已知比特的信息，对接收信号进行修正，在LDPC的置信度向量初始化过程中，通过修正后的接收信号计算得到更加准确LDPC的置信度向量序列，进而有效提升LDPC译码性能，降低LDPC译码的误比特率。
本实施例中的未尽细节，详见实施例一以及图1至图8的具体描述内容，此处不再赘述。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于导航电文已知比特的LDPC译码方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：获取当前时刻下发送端发出的码元序列，根据所述码元序列得到接收端接收到的原始接收信号序列；
步骤2：根据所述原始接收信号序列计算得到原始硬判决比特序列、修正幅值和修正信息阈值；
步骤3：获取所述原始接收信号序列中的已知比特序列，根据所述已知比特序列、所述原始硬判决比特序列和所述修正信息阈值，计算得到修正条件序列；
步骤4：根据所述修正条件序列和所述修正幅值，对所述原始接收信号序列进行修正，得到修正接收信号序列，并根据所述修正接收信号序列得到修正硬判决比特序列；
步骤5：根据所述修正接收信号序列和所述修正硬判决比特序列计算得到置信度向量序列，并根据所述置信度向量序列完成LDPC译码。
2.根据权利要求1所述的基于导航电文已知比特的LDPC译码方法，其特征在于，所述步骤1具体包括：
步骤11：获取当前时刻下所述发送端发送的所述码元序列；
步骤12：对所述码元序列进行BPSK调制，得到所述接收端接收到的所述原始接收信号序列；
所述原始接收信号序列的表达式具体为：
其中，y为所述原始接收信号序列，y0,y1,…,yj,…,yn-1均为所述原始接收信号序列中的原始接收符号，c为所述码元序列，c0,c1,…,cj,…,cn-1均为所述码元序列中的发送码元，n为所述发送码元的数量和/或所述原始接收符号的数量，GF(q)代表伽罗华域，q代表所述码元序列所采用的进制数，BPSK(c)代表对所述码元序列进行BPSK调制，nnoise为所述原始接收信号序列中的噪声信号序列，yj,0,yj,1,…,yj,b,…,yj,r-1均为所述原始接收信号序列的第j个所述原始接收符号中的原始符号信息，r为每个所述原始接收符号所含的原始符号信息的数量。
3.根据权利要求2所述的基于导航电文已知比特的LDPC译码方法，其特征在于，所述步骤2具体包括：
步骤21：在所述原始接收信号序列的第j个所述原始接收符号中任选一个原始符号信息，获取选取的原始符号信息对应的原始硬判决比特；
步骤22：遍历第j个所述原始接收符号中的每个原始符号信息，得到第j个所述原始接收符号中每个原始符号信息一一对应的原始硬判决比特；
步骤23：根据第j个所述原始接收符号中的所有原始硬判决比特，得到第j个所述原始接收符号对应的原始硬判决比特向量；
第j个所述原始接收符号对应的原始硬判决比特向量的表达式具体为：
其中，为第j个所述原始接收符号对应的原始硬判决比特向量，均为第j个所述原始接收符号对应的原始硬判决比特向量中的原始硬判决比特；
步骤24：遍历所述原始接收信号序列中的每个原始接收符号，得到每个原始接收符号一一对应的原始硬判决比特向量，并根据所有原始硬判决比特向量，得到所述原始硬判决比特序列；
步骤25：获取所述原始接收信号序列中的每个原始符号信息一一对应的原始信息幅值，根据所有原始信息幅值中的最大幅值分别计算得到所述修正幅值和所述修正信息阈值；
计算所述修正幅值和所述修正信息阈值的具体公式分别为：
Am＝β·max{|yj,b|},0<β≤1；
yT＝α·max{|yj,b|},0<α＜1；
其中，|yj,b|为原始符号信息yj,b对应的原始信息幅值，Am为所述修正幅值，yT为所述修正信息阈值，α为第一幅值系数，β为第二幅值系数。
4.根据权利要求3所述的基于导航电文已知比特的LDPC译码方法，其特征在于，所述步骤21的具体实现为：
对选取的原始符号信息进行硬判决，得到选取的原始符号信息对应的原始硬判决比特；
得到选取的原始符号信息yj,b对应的原始硬判决比特的具体公式为：
其中，yj,b为所述原始接收信号序列的第j个所述原始接收符号中选取的原始符号信息，为选取的原始符号信息yj,b对应的原始硬判决比特。
5.根据权利要求3所述的基于导航电文已知比特的LDPC译码方法，其特征在于，所述步骤3具体包括：
步骤31：获取所述原始接收信号序列中的所述已知比特序列；
所述已知比特序列的表达式具体为：
其中，R为所述已知比特序列，R0,R1,…,Rj,…,Rn-1均为所述已知比特序列中的已知比特向量，Rj,0,Rj,1,…,Rj,b,…,Rj,r-1均为第j个已知比特向量Rj中的已知比特；
步骤32：按照第j个所述原始接收符号中选取的原始符号信息，在所述已知比特序列的第j个已知比特向量中选取与选取的原始符号信息对应的已知比特，根据所述修正信息阈值、选取的已知比特以及与选取的原始符号信息对应的原始硬判决比特和原始信息幅值计算得到选取的原始符号信息对应的修正条件值；
计算选取的原始符号信息yj,b对应的修正条件值的逻辑表达式为：
其中，fj,b为原始符号信息yj,b对应的修正条件值，XOR为异或运算符号，OR为或运算符号；
步骤33：遍历所述原始接收信号序列中的每个原始符号信息，得到每个原始符号信息一一对应的修正条件值，并根据所有修正条件值得到所述修正条件序列。
6.根据权利要求5所述的基于导航电文已知比特的LDPC译码方法，其特征在于，所述步骤4具体包括：
步骤41：对于第j个所述原始接收符号中选取的原始符号信息，根据所述修正信息阈值、选取的已知比特以及与选取的原始符号信息对应的修正条件值，对选取的原始符号信息进行修正，计算得到选取的原始符号信息对应的修正符号信息；
计算选取的原始符号信息yj,b对应的修正符号信息的具体公式为：
其中，为原始符号信息yj,b对应的修正符号信息，B(Rj,b)为选取的已知比特Rj,b的正负标志；
步骤42：遍历所述原始接收信号序列中的每个原始符号信息，得到每个原始符号信息一一对应的修正符号信息，并根据所有修正符号信息得到所述修正接收信号序列；
步骤43：分别根据所述修正接收信号序列中的每个修正符号信息，得到每个修正符号信息一一对应的修正硬判决比特，并根据所有修正硬判决比特得到所述修正硬判决比特序列。
7.根据权利要求6所述的基于导航电文已知比特的LDPC译码方法，其特征在于，所述修正接收信号序列中包含多个修正接收符号，所述修正硬判决比特序列中包含多个修正硬判决比特向量，且所有修正硬判决比特向量与所有修正接收符号一一对应；
所述步骤5具体包括：
步骤51：在所述修正接收信号序列中任选一个修正接收符号，并获取选取的修正接收符号中每个修正符号信息一一对应的修正信息幅值；
步骤52：根据所述伽罗华域获取有限域元素序列，在所述有限域元素序列中任选一个有限域元素，根据选取的有限域元素以及与选取的修正接收符号对应的修正硬判决比特向量中的所有修正硬判决比特和与选取的修正接收符号对应的所有修正信息幅值，计算得到选取的修正接收符号在选取的有限域元素下的对数似然比；
计算选取的修正接收符号在选取的有限域元素xi下的对数似然比的具体公式为：
其中，为选取的修正接收符号/>在选取的有限域元素xi下的对数似然比，xi,0,xi,1,…,xi,b,…,xi,r-1均为选取的有限域元素xi中的元素比特，/>均为选取的修正接收符号/>中的修正符号信息，/>为选取的修正接收符号/>中的修正符号信息/>对应的修正信息幅值，/>为选取的修正接收符号/>中的修正符号信息/>对应的修正硬判决比特，Δi,b为选取的有限域元素xi中的元素比特xi,b与修正符号信息/>对应的修正硬判决比特/>进行异或运算的运算结果，σ2为噪声方差；
步骤53：遍历所述有限域元素序列中的每个有限域元素，得到选取的修正接收符号在每个有限域元素下的对数似然比；
步骤54：根据所有有限域元素和选取的修正接收符号的所有对数似然比，得到选取的修正接收符号对应的置信度向量；
步骤55：遍历所述修正接收信号序列中的每个修正接收符号，得到每个修正接收符号一一对应的置信度向量，并根据所有置信度向量得到所述置信度向量序列；
步骤56：根据所述置信度向量序列完成所述LDPC译码。
8.一种基于导航电文已知比特的LDPC译码系统，其特征在于，应用于权利要求1至7任一项所述的基于导航电文已知比特的LDPC译码方法中，包括接收信号获取模块、第一计算模块、第二计算模块、修正模块、第三计算模块和译码模块；
所述接收信号获取模块，用于获取当前时刻下发送端发出的码元序列，根据所述码元序列得到接收端接收到的原始接收信号序列；
所述第一计算模块，用于根据所述原始接收信号序列计算得到原始硬判决比特序列、修正幅值和修正信息阈值；
所述第二计算模块，用于获取所述原始接收信号序列中的已知比特序列，根据所述已知比特序列、所述原始硬判决比特序列和所述修正信息阈值，计算得到修正条件序列；
所述修正模块，用于根据所述修正条件序列和所述修正幅值，对所述原始接收信号序列进行修正，得到修正接收信号序列，并根据所述修正接收信号序列得到修正硬判决比特序列；
所述第三计算模块，用于根据所述修正接收信号序列和所述修正硬判决比特序列计算得到置信度向量序列；
所述译码模块，用于根据所述置信度向量序列完成LDPC译码。
9.一种基于导航电文已知比特的LDPC译码系统，其特征在于，包括处理器、存储器和存储在所述存储器中且可运行在所述处理器上的计算机程序，所述计算机程序运行时实现如权利要求1至7任一项权利要求所述的方法步骤。
10.一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质包括：至少一个指令，在所述指令被执行时实现如权利要求1至7任一项所述的方法步骤。
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