CN113437980A - 抗脉冲干扰的turbo编码外交织方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抗脉冲干扰的turbo编码外交织方法及系统，方法包括将信息位进行turbo编码，构造编码数据流；在turbo编码后，将编码数据流送入交织器进行外交织处理，将数据信息为打乱，重组后得到外交织数据流并发出；接收外交织数据流，将被脉冲干扰的数据进行解外交织的处理，得到turbo编码数据流；将解外交织后的turbo编码数据流进行turbo译码处理，得到原始的数据信息位。系统turbo编码器和交织器、解交织器和turbo译码器。本发明可以提升信道编码抗脉冲干扰的能力，提升抗脉冲干扰的能力，满足卫星导航系统上注信号的安全需求。

Description

抗脉冲干扰的turbo编码外交织方法及系统

技术领域

本发明涉及卫星导航系统信号处理领域，具体的涉及一种抗脉冲干扰的turbo编码外交织方法及系统。

背景技术

卫星导航系统上行数据注入与星地双向时间同步测量是北斗二号地面运控系统的主要任务之一，也是维持系统运行和保障系统精度的重要环节。北斗系统的卫星观测弧度有限，采用了与GPS/Galileo不同的双向时间比对机制，上行注入信号需要同时完成通信和测距功能。上行注入是联系地面段与空间段的重要纽带，稳健连续的上行注入是维持系统运行的关键环节之一，必须具备足够的安全防护能力，是信号体制设计的系统需求之一。

由于其覆盖地球表面区域宽，区域内同时存在的有意、无意辐射源多，而且多个相同频率的辐射源在空间形成不规则的叠加效益显著，在全球系统星座扩展后，需要进行密集的上行注入，系统的抗干扰能力需求更加迫切。抗干扰能力的提升体现在多方面，通过选择合适的编码方案可以提升上行注入信号的抗干扰能力。其中，脉冲干扰是实际最有可能出现的干扰样式。如果把编码简单地加到扩频信号上，相对于未编码系统的性能改善量就是编码增益。当干扰信号开启时，干扰脉冲信号的持续时间会影响到许多个连续的编码比特。因此，由于干扰源的突发特性，码字错误概率会很高。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种抗脉冲干扰的turbo编码外交织方法及系统，能够提升信道编码抗脉冲干扰的能力。

根据本发明第一方面实施例的抗脉冲干扰的turbo编码外交织方法，包括以下步骤：

S100、用户设备将信息位进行turbo编码，构造编码数据流；

S200、在turbo编码后，将编码数据流送入外交织模块进行外交织处理，将数据信息为打乱，重组后得到外交织数据流并发出；

S300、接收外交织数据流，将被脉冲干扰的数据进行解外交织的处理，得到turbo编码数据流；

S400、将解外交织后的turbo编码数据流进行turbo译码处理，得到原始的数据信息位。

根据本发明第一方面实施例的抗脉冲干扰的turbo编码外交织方法，至少具有如下技术效果：本发明实施方式通过外交织的打乱和重组，编码后的数据流具备更好地抗脉冲干扰的能力，有利于提升卫星导航系统上注信号成功率，降低干扰条件下数据流译码误码率，保障卫星导航系统上注信号的安全。

根据本发明的一些实施例，所述步骤S200中外交织处理的具体步骤为：

S201、根据编码后数据长度L，构造N*N方阵,N2为大于L的最小整数；

S202、将编码数据流逐列写入N*N方阵，空余部分写入随机数；

S203、将数据矩阵按照对角线划分为左下矩阵和右上矩阵，首先将对角线数据输出，接下来分别将右上矩阵和左下矩阵按照对角线的方向轮流取出，最终输出N*Nbit数据流，完成外交织处理。

根据本发明的一些实施例，所述步骤S300中解外交织的具体步骤为：

S301、将数据流按照步骤S201中矩阵对角线的顺序重新填入N*N矩阵中，

S302、按照逐列的方式将数据取出，取出数据的前Lbit为编码数据流。

根据本发明的一些实施例，所述步骤S400中通过log-MAP算法对turbo编码数据流进行turbo译码处理。

根据本发明第二方面实施例的一种抗脉冲干扰的turbo编码外交织系统，包括发射端，所述发射端包括turbo编码器和交织器，所述turbo编码器的输入端用于输入信息位，所述turbo编码器的输出端与所述交织器的输入端相连；接收端，所述接收端包括解交织器和turbo译码器，所述交织器的输出端通过信道连接解交织器的输入端以用于传输外交织数据流，所述解交织器的输出端与所述turbo译码器的输入端相连，所述turbo译码器的输出端用于输出原始的数据信息位。

根据本发明第二方面实施例的抗脉冲干扰的turbo编码外交织系统，至少具有如下技术效果：本发明实施方式通过外交织的打乱和重组，编码后的数据流具备更好地抗脉冲干扰的能力，有利于提升卫星导航系统上注信号成功率，降低干扰条件下数据流译码误码率，保障卫星导航系统上注信号的安全。

根据本发明的一些实施例，所述交织器包括

矩阵构建单元，所述矩阵构建单元用于根据编码后数据长度构造方阵；

数据写入单元，所述数据写入单元用于将编码数据流逐列写入方阵，空余部分写入随机数；

数据输出单元，所述数据输出单元用于将写入编码数据流和随机数的方阵按照对角线划分为左下矩阵和右上矩阵，首先将对角线数据输出，接下来分别将右上矩阵和左下矩阵按照对角线的方向轮流取出，输出数据流。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明实施例中抗脉冲干扰的turbo编码外交织系统的原理示意图；

图2为本发明实施例中外交织处理的原理示意图；

图3a为无外交织的turbo编译码性能仿真结果；

图3b为本发明实施例中有外交织的turbo编译码性能仿真结果；

图4为本发明实施例中5*5矩阵数据下标分布示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

本发明涉及一种可用于抗脉冲干扰的turbo编码外交织方法，包括以下步骤:

步骤S100：用户设备将信息位进行turbo编码，构造编码数据流；

步骤S200：在turbo编码后，将编码数据流进行外交织处理，将数据信息为打乱，重组后得到外交织数据流；

参考图2，对编码数据流进行外交织处理时，具体步骤如下：

S201、根据编码后数据长度L，构造N*N方阵,且N²为大于L最小整数；

S202、将编码数据流逐列写入N*N方阵，空余部分写入随机数；

S203、将数据矩阵按照对角线划分为左下矩阵和右上矩阵，首先将对角线数据输出，接下来分别将右上矩阵和左下矩阵按照对角线的方向轮流取出，最终输出N*Nbit数据流，完成外交织处理。

以5*5矩阵进行说明，5*5矩阵数据下标分布如图4所示，按照上述外交织方法，则输出为数据下标为1,7,13,19,25,6,12,18,24,2,8,14,20,11,17,23,3,9,15,16,22,4,10,21,5。

步骤S300：将被脉冲干扰的数据进行解外交织的处理，得到turbo编码数据流。

本发明实施例中采用步骤S200中的外交织矩阵，但是处理过程与步骤S200相反。将数据按照步骤S200中对角线的顺序重新填入N*N矩阵中，按照逐列的方式将数据取出，前Lbit为编码数据流，进入turbo译码模块。

步骤S400：将解外交织后的数据流进行turbo译码处理，得到原始的数据信息位。turbo译码算法可以采用MAP、MAX-log–MAP、log-MAP和SOVA四种算法。本发明实施例中仿真采用的log-MAP算法

本发明实施例中对数据信息位进行turbo编码，外交织处理，解外交织处理和turbo译码，当脉冲干扰出现时，信息流呈现部分信息位全高电平现象，采用本发明专利的外交织方法，其最终的turbo编译码性能在图3b所示。图3a所示为仿真无外交织时的turbo编译码性能，通过图3a和图3b的对比可以体现本发明的抗脉冲干扰的优越性。

假设由于脉冲干扰，信息流中存在50符号数据受到影响，呈现高电平(8bit量化：127)，通过图3.a/b对比可知，利用本发明的外交织方法，可得到准确的数据流结果，而无外交织的编译码则无法对抗脉冲干扰带来的误码问题。

综上所述本发明实施例的外交织方法通过对数据信息位turbo编码后的信息流进行打乱和重组，提升抗脉冲干扰的能力，在接收后，通过解外交织，turbo译码得到较为准确的原始数据信息位，完成信息传输过程，满足卫星导航系统上注信号的安全需求。

参考图1，一种抗脉冲干扰的turbo编码外交织系统，包括发射端，所述发射端包括turbo编码器和交织器，所述turbo编码器的输入端用于输入信息位，所述turbo编码器的输出端与所述交织器的输入端相连；接收端，所述接收端包括解交织器和turbo译码器，所述交织器的输出端通过信道连接解交织器的输入端以用于传输外交织数据流，所述解交织器的输出端与所述turbo译码器的输入端相连，所述turbo译码器的输出端用于输出原始的数据信息位。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (6)

1.一种抗脉冲干扰的turbo编码外交织方法，其特征在于，包括以下步骤：

S100、将原始信息位进行turbo编码，构造编码数据流；

S200、将编码数据流送入交织器，并进行外交织处理：将编码数据流打乱、重组后得到外交织数据流并发出；

S300、接收外交织数据流，将被脉冲干扰的数据进行解外交织处理，得到turbo编码数据流；

S400、将turbo编码数据流进行turbo译码处理，得到原始的数据信息位。

2.根据权利要求1所述的抗脉冲干扰的turbo编码外交织方法，其特征在于：所述步骤S200中外交织处理的具体步骤为：

S201、根据编码后数据长度L，构造N*N方阵,N²为大于L的最小整数；

S202、将编码数据流逐列写入N*N方阵，空余部分写入随机数；

S203、将写入编码数据流和随机数的N*N方阵按照对角线划分为左下矩阵和右上矩阵，首先将对角线数据输出，接下来分别将右上矩阵和左下矩阵按照对角线的方向轮流取出，最终输出N*Nbit数据流，完成外交织处理。

3.根据权利要求2所述的抗脉冲干扰的turbo编码外交织方法，其特征在于：所述步骤S300中解外交织处理的具体步骤为：

S301、将外交织数据流按照步骤S201中矩阵对角线的顺序重新填入N*N方阵中；

S302、按照逐列的方式将数据取出，取出数据的前Lbit为编码数据流。

4.根据权利要求1所述的抗脉冲干扰的turbo编码外交织方法，其特征在于：所述步骤S400中通过log-MAP算法对turbo编码数据流进行turbo译码处理。

5.一种抗脉冲干扰的turbo编码外交织系统，其特征在于，包括

发射端，所述发射端包括turbo编码器和交织器，所述turbo编码器的输入端用于输入原始信息位并进行turbo编码以构造编码数据流，所述turbo编码器的输出端与所述交织器的输入端相连，所述交织器用于对编码数据流进行外交织处理；

接收端，所述接收端包括解交织器和turbo译码器，所述交织器的输出端通过信道连接解交织器的输入端以用于传输外交织数据流，所述解交织器的输出端与所述turbo译码器的输入端相连并将被脉冲干扰的数据进行解外交织处理，所述turbo译码器的输出端用于将外交织处理后的数据流译码并输出原始的数据信息位。

6.根据权利要求5所述的抗脉冲干扰的turbo编码外交织系统，其特征在于：所述交织器包括

矩阵构建单元，所述矩阵构建单元用于根据编码后数据长度构造方阵；

数据写入单元，所述数据写入单元用于将编码数据流逐列写入方阵，空余部分写入随机数；

数据输出单元，所述数据输出单元用于将写入编码数据流和随机数的方阵按照对角线划分为左下矩阵和右上矩阵，首先将对角线数据输出，接下来分别将右上矩阵和左下矩阵按照对角线的方向轮流取出，输出数据流。

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