用于估计同步错误位置的硬判决导向的前后向估计方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及数字通信差错控制编码领域，尤其设及一种用于估计同步错误位置的 硬判决导向的前后向估计方法。
【背景技术】
[0002] 在数字通信系统中，同步是信息可靠传输的重要条件。目前，针对同步丢失问题， 大多数数字通信系统采取重传的方式。随着现代通信系统对同步的要求越来越严格，可纠 同步错误的编译码方案受到广泛关注。由于被同步错误干扰的信道具有记忆性，单个未被 纠正的同步错误会引发一系列突发性的替代错误，造成灾害性的错误传播，适用于无记忆 信道和加性噪声的传统纠错编码技术很少能直接被应用。因此，同步纠错码的构造及其编 译码方案的设计实现是目前通信系统设计中面临的一项巨大挑战，其研究具有重要的实际 应用价值。
[0003] 目前，基于级联码的同步纠错码方案受到广泛关注，级联码中内码纠正同步错误， 外码纠正由内译码不完全同步和信道引起的替代错误。按照该思路，Davey-MacKay(DM)构 造成为非常有效的方法。该方法采用水印码为非线性内码，非二进制低密度奇偶校验(Non-Binary Low-Density Par it 厂化 eck， NB-LDPC) 码为外码。 具体为 ，发送端， NB-LDPC 编码器 的输出被映射为一个稀疏二进制序列，并与收发端均已知的水印序列模二加得到发送序 列；接收端，内译码器采用基于隐马尔可夫模型的前向-后向算法，识别水印信号的不连续 并推断同步错误发生的位置，输出码字中每一个比特的似然信息，外译码器采用NB-LDPC码 的基于对数域的和积译码算法，纠正接收序列中的替代错误，输出发送信息向量的估计值。 该方案能够有效识别块边界，且可在长时间传输中保持同步，具有重要的研究意义。进一 步，研究者们对原始DM构造的译码算法进行改进，例如，Brif fa等人提出的符号级内译码算 法，改善了整体译码性能，但是译码复杂度有所增加，不利于实际的应用。
[0004] 针对DM构造译码复杂度高的问题，Rathnakumar和Cai提出反转级联码方案。该方 案交换了 DM构造中内码和外码的位置，且直接改变信息比特的分布和密度。在系统LDPC编 码器进行编码前，首先采用分布转换器将信息序列转换成稀疏序列，随后在系统LDPC编码 器之后紧接一个交织器，将分布集中的校验位分布到信息位中；在译码端不改变译码的顺 序，避免了内译码算法中间度量中稀疏码字似然概率的计算，显著降低了内译码器的译码 复杂度，并且系统整体码率不受译码器复杂度的限制。
[0005] 发明人在实现本发明的过程中，发现现有技术中至少存在W下缺点和不足：
[0006] 传统反转级联码方案降低了译码复杂度，但译码性能的损失较大，当反转级联码 与原始级联码的整体码率相同时，LDPC码的码率越低，反转级联码较原始级联码的性能损 失越严重。
【发明内容】
[0007] 本发明提供了一种用于估计同步错误位置的硬判决导向的前后向估计方法，W较 小的额外复杂度获得了较大的性能增益。
[0008] 本发明的特征在于，反转级联码内译码器引入外译码器输出的硬判决估计序列， 内译码器的参考序列使用水印序列与交织后的硬判决估计序列的异或，前后向估计方法利 用该参考序列和更新后的有效替代错误概率计算前向度量值和后向度量值，提高了前后向 估计方法输出的每个比特的似然信息的可靠度。
[0009] -种用于估计同步错误位置的硬判决导向的前后向估计方法，所述方法包括W下 步骤：
[0010] (1)利用外译码器输出的码字的硬判决信息生成水印译码器新的参考序列；
[0011] (2)更新前向度量值和后向度量值计算公式中的输出概率巧,、w，即由j时刻的同 步漂移状态X非专移至j+1时刻的同步漂移状态XW时产生序列*?/;；；"的概率，其中j时刻表示 接收码字中第j-1个比特已传输、第j个比特待传输的时刻，Xj是从第0个传输比特到第j个 传输比特由信道产生的全部插入比特数与全部删节比特数之差，Xmax是内译码器设定的最 大漂移，Xj，Xj + lE {-Xmax，L,0 ,L,Xmax}，且满足X广1 < Xj + 1 < Xj + I，I是最大连续插入比特数， 为接收子序列（)，〇 y如，N是码字的比特长度；
[0012] (3)递归计算硬判决导向的前向度量值和后向度量值，并利用更新后的前向和后 向度量值计算码字中每个比特的似然信息P(山Ir),其中j<N，r为接收序列，山e {0,1} 为LDP邱马字中第j个比特的可能取值。
[0013] 所述利用外译码器输出的硬判决信息生成水印译码器新的参考序列具体为，
[0014] (1.1)将外译码器硬判决后码字的估计序列血进行交织操作得到序列S ;
[001引（1.2)令W'二W思§，生成内译码器新的参考序歹IK，其中W为原始水印序列。
[0016]所述更新j时刻的同步漂移状态X非专移至j+1时刻的同步漂移状态XW时产生序列 r二T/W的输出概率按，其中j为接收码字中第j个比特已传输、第j+1个比特待传输的时 亥lJ，Xj是从第0个传输比特到第j个传输比特由信道产生的全部插入比特数与全部删节比特 数之差，Xj，Xj+lE {-Xmax，L，0，L,Xmax}，且满足X广1 < Xj+l < Xj + I，Xmax是内译码器设定的最大 漂移量，I是最大连续插入比特数，为接收子序列（〇+,.,.，〇+.、.,+i，K，r/+,.w )，0 ^ j ^ N，N为 码字的比特长度具体为，
[0017] (2.1)更新等效信息序列密度f' =0,并初始化等效替代概率Pf = f' (l-Ps)+(l-f ) Ps = Ps，其中0 ^ j<N，Ps为信道的替代概率，在仿真过程中，当信道替代概率为0时，为避免 等效替代概率Pf = O,设置f/=0.001为一小常数；
[001引（2.2)根据当前j时刻的同步漂移状态Xj与j+1时刻的同步漂移状态XW之间的联 系，计算转移概率C,.巧.Vi UO，具体为，
[0019 ]若却 1 = X厂 1，则戶=巧；
[0020] 若却1 =刊，则尸、，,.巧；
[0021] 若Xj<xw<Xj+I，则/;、，二雌[巧)如啡。巧+巧户巧巧];
[002^ 若却i = xj+I，则尸,,=a,(C)'C;
[002:3]否则巧^巾，=0，=0,其中ai = l/(l-(Pi)i)为考虑最大插入长度I的归一化 常数;Pd为删节概率;Pi为插入概率;Pt为传输概率；
[0024] (2.3)计算
，其中，A为 插入XW-X刊个比特并删节发送比特的概率;B为插入XW-X許比特并传输发送比特的概 率.
[0025] ( 2.4 )判断接收比特串中的最后一个比特是否满足判断条件 >>，,+, = w>其中W'功内译码器新的参考序列W'在第j位的取值，若满足判断条件，输出概率
:若不满足判断条件，输出概率
[0026] 本发明提供的技术方案的有益效果是:反转级联码内译码器引入外译码器输出的 硬判决估计序列，设计了一种用于估计同步错误位置的硬判决导向的前后向估计方法，提 高了前后向方法估计准确度，W较小的额外复杂度获得了较大的性能增益。
【附图说明】
[0027] 图1为本发明提供的一种用于估计同步错误位置的硬判决导向的前后向估计方法 的流程图；
[0028] 图2是计算前后向度量中输出概率的流程图；
[0029] 图3是计算前向度量的流程图；
[0030] 图4是计算后向度量的流程图；
[0031 ]图5是计算码字中每个比特的似然信息的流程图；
[0032] 图6是计算中间度量值中输出概率的的流程图；
[0033] 图7是反转级联硬判决迭代译码方法与非迭代译码方法的误块率性能比较示意 图。
【具体实施方式】
[0034] 反转级联码内译码器引入外译码器输出的硬判决估计序列，内译码器的参考序列 使用水印序列与交织后的硬判决估计序列的异或，前后向估计方法利用该参考序列和更新 后的有效替代错误概率计算前向度量值和后向度量值，提高了前后向估计方法输出的每个 比特的似然信息的可靠度。