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一种非正交频谱的Turbo-DFH编译码方法

阅读：417发布：2021-02-24

IPRDB可以提供一种非正交频谱的Turbo-DFH编译码方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种非正交频谱的Turbo-DFH编译码方法，属于无线通信技术领域。包括信号组帧、Turbo编码、调制信号生成、信号解调、Turbo译码步骤，所述信号组帧步骤中增加n个寄存器，n为正整数，即RSC寄存器个数为N+n；所述调制信号生成步骤中设定相邻频点间隔为1/(2n-1*Tb)(Hz)，即输出信号的频点个数变为原来的2n倍；所述信号解调步骤中在接受到的每个频率采样信号后添加(2n-1)*M个零，通过|FFT|2取其前M个值，得到观测空间的随机向量，最后译码输出。该方法在限定的频带宽度中，通过非正交频谱技术提高了相同带宽中的频点个数，利用其编码增益大于非正交频谱泄露带来的影响，改善Turbo-DFH系统的性能。，下面是一种非正交频谱的Turbo-DFH编译码方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种非正交频谱的Turbo-DFH编译码方法，包括信号组帧、Turbo编码、调制信号生成、信号解调、Turbo译码的步骤，其特征在于，所述信号组帧步骤中增加n个寄存器，n为正整数，即RSC寄存器的个数为N+n；所述调制信号生成步骤中设定相邻频点间隔n-1为1/(2 *Tb)；所述信号解调步骤中在接受到的每个频率采样的M个采样点信号后添加n 2(2-1)*M个零，再通过|FFT|取其前M个值，得到观测空间的随机向量，最后进行译码输出。

2.一种非正交频谱的Turbo-DFH编译码方法，具体包括以下步骤：发射端A

步骤A-1信号组帧：信源发送周期为Tb的信息比特序列，组成每帧长为K比特帧信号uk，其中每帧中最后N+n个比特是根据相应RSC1的寄存器状态来添加的，为了使RSC1归零；

其中N是正交情况下的RSC寄存器个数，n是相同带宽下从正交到非正交增加的RSC寄存器个数；

步骤A-2Turbo编码：将步骤A-1生成的帧信号uk送入RSC1进行1/2 非正交处理，RSC1根据寄存器状态到频率状态映射函数输出帧长为K的频点标号序列ak，同时将步骤A-1生n成的帧信号uk送入K位3GPP中的QPP交织器，得到交织后的帧信息送入RSC2进行1/2 非正交处理，然后根据寄存器状态到频率状态映射函数得到频点标号序列bk；将频点标号序列ak和频点标号序列bk同时送入二进制启闭键控进行复用，生成帧长为2K、周期为Tb/2的频点标号序列akbk；

步骤A-3调制信号生成：将步骤A-2生成的频点标号序列akbk送入DDS，DDS根据频点n-1标号按照相邻非正交频点间隔为1/(2 *Tb)生成调制频率信号；

接收端B

步骤B-1信号解调：将接收到的每帧时刻信号经采样得到M个采样值后，在每个频率n 2采样信号后添加(2-1)*M个零，然后通过|FFT|取其前M个值，得到观测空间的随机向量T TA1B1A2B2…AK BK，其中Ak＝(Ak,1,Ak,2,…,Ak,M)，Bk＝(Bk,1,Bk,2,…,Bk,M)，K是帧长，k是帧时刻，k＝1,2,…,K，T是转置符号，Ak,j和Bk,j表示一帧中第k时刻信号中第j个频点的能量N+n值；M是频率集中频点的个数，且M＝2 ，N+n>1，N+n是RSC中寄存器的个数；

步骤B-2Turbo译码：将步骤B-1得到的信号A1B1A2B2…AK BK经过OOK解复用成A1A2…AK和B1B2…BK分别送入两个子译码器，而这两个子译码器又分别通过K位3GPP中的QPP交织器和相应的解交织器串行级联而成；将解复用送入子译码器的信号向量都表示为Y＝2

{Yi,j:1≤i≤K,1≤j≤M}，其中Yi,j≥0是第i跳信号经过|FFT| 得到的对应于频率集中的第j个频点的能量值，两个子译码器分别接收到K跳向量信号，进行迭代译码输出。

说明书全文

一种非正交频谱的Turbo-DFH编译码方法

技术领域

[0001] 本发明属于无线通信技术领域，具体涉及在差分跳频通信系统下的一种非正交频谱的Turbo差分跳频编译码方法。

背景技术

[0002] Turbo码是Berrou等在ICC’93会议上提出的。在编码端它通过将子编码器用交织器并行级联来实现香农定理中的随机化长码的编码思想，并在译码端通过迭代译码结构实现随机化长码的译码思想，达到了接近香农限的性能。

[0003] 典型的Turbo编码器由两个递归系统卷积码(Recursive System Convolution，RSC)子编码器通过一个随机交织器级联而成，相应的译码器结构由两个软输入软输出子译码器通过交织器与解交织器串行级联而成，其中交织器与编码器中所使用的交织器相同。《Turbo-DFH编码调制与迭代译码》(《北京理工大学学报》2005年第25卷第11期：981-984，作者：裴小东，何遵文，匡镜明)一文中第一次提出了一种Turbo-DFH编码调制方法，将Turbo码与差分跳频(Differential Frequency Hoppong，DFH)技术相结合；结果表明，由于采用了随机编码和软输出迭代译码，Turbo-DFH系统的误比特率性能较传统纠错编码和误跳纠正算法的DFH系统有明显改善。

[0004] 通常在对Turbo码的性能分析时，一般都假设Turbo码的第一个分量码归零，通过在每帧中添加与RSC1编码寄存器状态相应的尾比特就可使之归零。但是由于交织器的作用，经过交织后的每帧尾比特一般不会与编码寄存器状态存在对应关系，因此无法使第二rd个分量编码器(RSC2)归零。然而，采用第三代合作伙伴计划(3 Generation Partnership Project,3GPP)中的二次排列多项式(Quadratic Polynomial Permutation,QPP)交织器(《3GPP TS 36.212v10.6.0》2012年6月：13-14)作为Turbo-DFH系统的交织器，经测试，在特定的反馈系数下，能实现在RSC1归零的同时使RSC2也归零，即双归零技术。双归零技术可以使译码后向递推因子和前向递推因子有可靠的初始值，提高了码字的自由距离，提高了Turbo-DFH系统的误码率性能。

[0005] 裴小东在博士论文《短波差分跳频关键技术研究》(裴小东，北京理工大学，2005)中提出了Turbo-DFH系统编译码过程，具体步骤如下：

[0006] 发射端A

[0007] 步骤A-1.信号组帧：信源发送周期为Tb的信息比特序列，组成每帧长为K比特的帧信号uk，其中每帧最后N个比特是根据相应RSC1的寄存器状态来添加的，为了使RSC1归零，其中N是RSC寄存器的个数；

[0008] 步骤A-2.Turbo编码：将步骤A-1生成的帧信号uk送入RSC1，根据寄存器状态映射到频率状态函数得到频点标号序列ak，同时将步骤A-1生成的帧信号uk送入K位3GPP中的QPP交织器，得到交织后的帧信息送入RSC2，然后根据寄存器状态映射到频率状态函数得到频点标号序列bk；将频点序列ak和频点序列bk同时送入二进制启闭键控(On-Off Keying，OOK)进行复用，生成帧长为2K，周期为Tb/2频点标号序列akbk；

[0009] 步骤A-3.调制信号生成：将步骤A-2生成的频点标号序列akbk送入直接数字频率合成器(Direct Digital Synthesizer，DDS)，DDS根据频点标号按照相邻频点间隔为2/Tb(Hz)生成调制频率信号。

[0010] 接收端B

[0011] 步骤B-1.信号解调：将接收到的每帧时刻信号经采样得到M个采样值后，通过快2
速傅里叶变换(Fast Fourier Transformation，FFT)并取模平方(用|FFT|表示)得到T
观测空间的随机向量A1 B1 A2 B2 … AK BK，其中Ak＝(Ak,1,Ak,2,…,Ak,M)，Bk＝(Bk,1,Bk,2,…T
,Bk,M)，K是帧长，k是帧时刻，k＝1,2,…,K，T是转置符号，Ak,j和Bk,j表示一帧中第k时N
刻信号中第j个频点的能量值；M是频率集中频点的个数，且M＝2，N>0，N是RSC中寄存器的个数，1≤j≤M；

[0012] 步骤B-2.Turbo译码：将步骤B-1得到的信号A1 B1 A2 B2 … AK BK经过OOK解复用成A1 A2 … AK和B1 B2 … BK并分别送入两个子译码器，而这两个子译码器又分别通过K位3GPP中的QPP交织器和相应的解交织器串行级联而成；将解复用送入子译码器的信号向2
量都表示为Y＝{Yi,j:1≤i≤K,1≤j≤M}，其中Yi,j≥0是第i跳信号经过|FFT| 得到的对应于频率集中的第j个频点的能量值；两个子译码器分别接收到K跳向量信号，就进行迭代译码，其中子译码器相关算法如下：

[0013] (1)前向递推

[0014] 初始化：假如每帧下RSC子编码器中的寄存器初始状态为0，那么前向递推的初始值为

[0015]

[0016] Alpk(s)表示k跳下寄存器状态为s的前向路径度量值。

[0017] 如果RSC子编码器中的寄存器初始状态不为0，则有Alp0(s)＝0。

[0018] 对于第k＝1,2,…,K，有定义式

[0019]

[0020] 其中s是当前跳的状态变量，s′是前一跳的状态变量，表示k-1跳下由uk引起的s′→s的前向递推计算中的分支度量值；A是调制信号的幅度值常量，N0是高斯白噪声的单边功率谱密度，而I0(·)是第一类零阶修正贝塞尔函数，其可用下式近似计算：

[0021]

[0022] 其中ln(P(uk))是迭代译码过程中，前一个子译码器提供的先验对数似然比信息；uk表示第k跳时信源输出的信息值，由于信源输出信息是二进制比特信号，所以uk只能是0或1；对子译码器1的ln(P(uk))可以近似为

[0023]

[0024] 其中L_e21(uk)表示子译码器2输出到子译码器1的外信息，L_e12(uk)表示子译码器1输出到子译码器2的外信息；同理可得到子译码器2的先验对数似然比信息；其中[0025] 然后对第k＝1,2,…,K，根据上面的公式可以计算前向迭代：

[0026]

[0027] 最后对Alpk(s)进行归一化，防止内存溢出，得到Alp′k(s)：

[0028]

[0029] (2)后向递推

[0030] 初始化：假如每帧下RSC子编码器中的寄存器状态归零，后向递推的初始值为[0031]

[0032] 其中，Betk(s)表示k跳下寄存器状态为s的后向路径度量值。

[0033] 如果RSC子编码器中的寄存器没有进行归零处理，则有BetK(s)＝0。

[0034] 对于第k＝1,2,…,K，有定义式

[0035]

[0036] 其中，表示k跳下由uk引起的s′→s的后向递推计算中的分支度量值；然后对k＝1,2,…,K，根据上面的公式可以计算后向迭代：

[0037]

[0038] 最后对Betk(s)进行归一化，防止内存溢出，得到Bet′k(s)：

[0039]

[0040] (3)后验对数似然比

[0041] 首先对k＝1,2,…,K，有定义式

[0042]

[0043] 其中Γk(s′,s)表示k跳下由uk引起的s′→s的后验对数似然比计算中的分支度量值；然后由下式得到传输符号uk的后验对数似然比：

[0044]

[0045] 其中L1(uk)和L2(uk)分别是子译码器1和子译码器2的后验对数似然比值，最后由下面的规则根据子译码器2的后验对数似然比经过解交织器后对信源输出的估计值进行判决

[0046]

[0047] 其中L′2(uk)是L2(uk)通过解交织器得到的；当前译码器提供给下一个译码器的先验信息L_e21(uk)、L_e12(uk)可以表示为

[0048]

[0049] 其中L_e12′(uk)通过交织器得到L_e12(uk)，而L_e21′(uk)通过解交织器得到L_e21(uk)。

[0050] 按照上述算法进行迭代运算，迭代完成后根据得到的后验对数似然比译码输出。

[0051] 然而，在应用中由于Turbo-DFH系统编译码过程中使用了DFH技术，会占用很宽的频谱，因而频带资源成为制约其进一步发展的瓶颈。

发明内容

[0052] 本发明针对背景技术存在的缺陷，提出了一种非正交频谱的Turbo差分跳频编译码方法。该方法主要是在限定的频带宽度中，通过非正交频谱技术提高了相同带宽中的频点个数，利用其编码增益大于非正交频谱泄露带来的影响，改善Turbo-DFH系统的性能。

[0053] 本发明的技术方案如下：

[0054] 一种非正交频谱的Turbo-DFH编译码方法，包括信号组帧、Turbo编码、调制信号生成、信号解调、Turbo译码的步骤，其特征在于，所述信号组帧步骤中增加n个寄存器，n为正整数，即RSC寄存器的个数为N+n；所述调制信号生成步骤中设定相邻频点间隔为1/n-1 n(2 *Tb)(Hz)，即输出信号的频点个数变为原来的2倍；所述信号解调步骤中在接受到的n 2
每个频率采样的M个采样点信号后添加(2-1)*M个零，再通过|FFT|取其前M个值(其中M是频率集中频点的个数)，得到观测空间的随机向量，最后进行译码输出。

[0055] 本发明提供的一种非正交频谱的Turbo-DFH编译码方法，具体包括以下步骤：

[0056] 发射端A

[0057] 步骤A-1信号组帧：信源发送周期为Tb的信息比特序列，组成每帧长为K比特帧信号uk，其中每帧中最后N+n个比特是根据相应RSC1的寄存器状态来添加的，为了使RSC1归零；其中N是正交情况下的RSC寄存器个数，n是相同带宽下从正交到非正交增加的RSCn寄存器个数(同时也意味着非正交因子Rp＝1/2)；

[0058] 步骤A-2 Turbo编码：将步骤A-1生成的帧信号uk送入RSC1进行1/2n非正交处n理，即RSC1寄存器状态个数变为原来的2倍，RSC1根据寄存器状态到频率状态映射函数输出帧长为K的频点标号序列ak，同时将步骤A-1生成的帧信号uk送入K位3GPP中的QPP交n
织器，得到交织后的帧信息送入RSC2进行1/2非正交处理，即RSC2寄存器状态个数变为n
原来的2倍，然后根据寄存器状态到频率状态映射函数得到频点标号序列bk；将频点标号序列ak和频点标号序列bk同时送入二进制启闭键控进行复用，生成帧长为2K、周期为Tb/2的频点标号序列akbk；

[0059] 步骤A-3调制信号生成：将步骤A-2生成的频点标号序列akbk送入DDS，DDS根据n-1频点标号按照相邻非正交频点间隔为1/(2 *Tb)(Hz)生成调制频率信号；由于Turbo-DFHn
系统占用的频带宽度不变，因此输出信号的频点个数变为原来的2倍；

[0060] 接收端B

[0061] 步骤B-1信号解调：将接收到的每帧时刻信号经采样得到M个采样值后，在每个频n 2率采样信号后添加(2-1)*M个零，然后通过|FFT|取其前M个值，得到观测空间的随机向T T
量A1 B1 A2 B2 … AK BK，其中Ak＝(Ak,1,Ak,2,…,Ak,M)，Bk＝(Bk,1,Bk,2,…,Bk,M)，K是帧长，k是帧时刻，k＝1,2,…,K，T是转置符号，Ak,j和Bk,j表示一帧中第k时刻信号中第j个N+n
频点的能量值；M是频率集中频点的个数，且M＝2 ，N+n>1，N+n是RSC中寄存器的个数，
1≤j≤M；

[0062] 步骤B-2 Turbo译码：将步骤B-1得到的信号A1 B1 A2 B2 … AK BK经过OOK解复用成A1 A2 … AK和B1 B2 … BK分别送入两个子译码器，而这两个子译码器又分别通过K位3GPP中的QPP交织器和相应的解交织器串行级联而成；将解复用送入子译码器的信号向量
2
都表示为Y＝{Yi,j:1≤i≤K,1≤j≤M}，其中Yi,j≥0是第i跳信号经过|FFT| 得到的对应于频率集中的第j个频点的能量值，两个子译码器分别接收到K跳向量信号，进行迭代译码，其中子译码器相关算法如下：

[0063] (1)前向递推

[0064] 初始化：假如每帧下RSC子编码器中的寄存器初始状态为0，那么前向递推的初始值为

[0065]

[0066] 其中，Alpk(s)表示k跳下寄存器状态为s的前向路径度量值。

[0067] 如果RSC子编码器中的寄存器初始状态不为0，则有Alp0(s)＝0。

[0068] 对于第k＝1,2,…,K，有定义式：

[0069]

[0070] 其中s是当前跳的状态变量，s′是前一跳的状态变量，表示k-1跳下由uk引起的s′→s的前向递推计算中的分支度量值；A是调制信号的幅度值常量，N0是高斯白噪声的单边功率谱密度，而I0(·)是第一类零阶修正贝塞尔函数，其可用下式近似计算：

[0071]

[0072] 其中ln(P(uk))是迭代译码过程中，前一个子译码器提供的先验对数似然比信息；uk表示第k跳时信源输出的信息值，由于信源输出信息是二进制比特信号，所以uk只能是0或1；对子译码器1的ln(P(uk))可以近似为

[0073]

[0074] 其中L_e21(uk)表示子译码器2输出到子译码器1的外信息，L_e12(uk)表示子译码器1输出到子译码器2的外信息；同理可得到子译码器2的先验对数似然比信息；其中[0075] 然后对第k＝1,2,…,K，根据上面的公式可以计算前向迭代：

[0076]

[0077] 最后对Alpk(s)进行归一化，防止内存溢出，得到Alp′k(s)：

[0078]

[0079] (2)后向递推

[0080] 初始化：假如每帧下RSC子编码器中的寄存器状态归零，后向递推的初始值为[0081]

[0082] 其中，Betk(s)表示k跳下寄存器状态为s的后向路径度量值。

[0083] 如果RSC子编码器中的寄存器没有进行归零处理，则有BetK(s)＝0

[0084] 对于第k＝1,2,…,K，有定义式

[0085]

[0086] 其中表示k跳下由uk引起的s′→s的后向递推计算中的分支度量值；然后对k＝1,2,…,K，根据上面的公式可计算后向迭代：

[0087]

[0088] 最后对Betk(s)进行归一化，防止内存溢出，得到Bet′k(s)：

[0089]

[0090] (3)后验对数似然比

[0091] 首先对k＝1,2,…,K，有定义式

[0092]

[0093] 其中表示k跳下由uk引起的s′→s的后验对数似然比计算中的分支度量值；然后由下式得到传输符号uk的后验对数似然比：

[0094]

[0095] 其中L1(uk)和L2(uk)分别是子译码器1和子译码器2的后验对数似然比值，最后由下面的规则根据子译码器2的后验对数似然比经过解交织器后对信源输出的估计值进行判决

[0096]

[0097] 其中L′2(uk)是L2(uk)通过解交织器得到的；当前译码器提供给下一个译码器的先验信息L_e21(uk)或L_e12(uk)可以表示为

[0098]

[0099] 其中L_e12′(uk)通过交织器得到L_e12(uk)，而L_e21′(uk)通过解交织器得到L_e21(uk)；

[0100] 按照上述算法进行迭代运算，迭代完成后根据得到的后验对数似然比译码输出。

[0101] 本发明的有益效果为：

[0102] 1、本发明在Turbo-DFH系统中加入了非正交频谱技术，相应地修改了频率间隔、编码器结构、寄存器状态到频率状态的映射函数和接收端信号解调的部分算法；在限定的频谱带宽内，使用非正交跳频频率集来进行通信，利用非正交频谱Turbo-DFH编码器的编码增益大于非正交频谱泄露带来的影响，提高了Turbo-DFH系统的性能；本发明方法在限定的频谱带宽内，增加了通信的频点个数，提高了频谱的利用率。

[0103] 2、本发明将传统的Turbo-DFH通信系统频率间隔从正交方式修改为非正交方式。具体为，传统Turbo-DFH正交频率间隔的定义为：若系统传输的频点标号序列在时域的时间间隔为Tb/2，为了保证系统相邻频点的正交性，则在频域相邻频点间隔Δf需要满足条件Δf＝2/Tb(Hz)；而本发明提出的Turbo-DFH非正交频率间隔的定义：设Rp为非正交因子，在限定带宽下，若非正交因子Rp＝1/2n，则Turbo-DFH非正交频率间隔为Δf*Rp＝1/(2n-1*Tb)(Hz)，其中n＝1,2,3,…，即相同带宽下的频点个数变为原来的2n倍。

[0104] 3、本发明中频率间隔的修改提高了频率分辨率，增加了频点个数，因此需要在原RSC编码器的基础上增加寄存器个数和反馈抽头个数；由于非正交频谱改变了寄存器的个数和反馈抽头的个数，因此相应的寄存器状态到频率状态映射函数需要变化。

附图说明

[0105] 图1为Turbo-DFH系统的框架图；(背景技术与本发明的系统框架图相同)

[0106] 图2为背景技术与本发明的Turbo-DFH系统的性能对比图。

[0107] 注：图2中背景技术与本发明的Turbo-DFH系统所采用的仿真参数为：

[0108]

[0109]

具体实施方式

[0110] 实施例

[0111] 输入非正交RSC编码器的信息采样率：fs＝5KHz(即复用频点标号序列的采样率为10KHz)；

[0112] RSC编码器的寄存器个数：3+1(其中，N＝3，n＝1)；

[0113] QPP交织器长度：40，信源帧信号帧长：40；

[0114] 频率集频点个数：16，调制方式：十六进制频移键控(16FSK)；

[0115] 非正交因子：Rp＝1/2(相邻频点频率间隔为5KHz，各频率采样点数为16)；

[0116] 无线信道环境：瑞利(Rayleigh)信道；

[0117] 信道信噪比设置：20dB；

[0118] 解调方式：十六进制频移键控软解调(即将各频率采样的16个点再加上16个0，一起送入|FFT|2，然后取前16个值作为软解调输出的各频点能量值)；

[0119] 非正交频谱的Turbo-DFH译码器迭代次数：1；

[0120] 这里我们找到了一个特定的RSC反馈系数17，在使RSC1归零的同时，通过QPP交织器后亦能使RSC2归零，即双归零。

[0121] 其寄存器状态到频率状态映射函数关系如下表

[0122]

[0123] 那么频率状态转移规则如下表

[0124]

[0125] 发射端A

[0126] 步骤A-1.信号组帧。信源发送周期为Tb＝200μs的信息比特序列，组成每帧长为40比特的帧信号uk：[1 0 1 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 …… 1 0 0 0 0 0 0 0 1]，其中帧最后4个比特[0 0 0 1]是根据相应的RSC1的寄存器状态得到的，以使得RSC1归零；

[0127] 步骤A-2.Turbo编码。将步骤A-1生成的这一帧信号uk送入RSC1进行1/2非正交处理，RSC1根据寄存器状态到频率状态映射函数输出帧长为40的频点标号序列ak：[1214 4 9 6 10 12 14 2 7 13 4 1 1 1 …… 2 6 10 12 14 2 6 10 8]；

[0128] 接着将uk送入40位QPP交织器，其中交织器的排序表为：[13 6 19 12 25 1831 24 37 30 3 36 9 2 15 …… 16 29 22 35 28 1 34 7 0]，然后得到交织后的帧信息u′k：[1 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 1 0 …… 0 1 1 0 1 0 0 0 1]

[0129] 再送入RSC2进行1/2非正交处理，输出频点标号序列bk：[12 14 4 1 9 7 5 15 53 10 12 0 3 11 …… 12 0 3 11 14 2 6 10 8]

[0130] 将频点序列ak和频点序列bk同时送入二进制启闭键控(On-Off Keying,OOK)进行复用生成帧长为80，频点标号间隔为100μs的频点标号序列akbk：[12 12 14 14 4 4 91 6 9 10 7 12 5 14 15 2 5 7 3 13 10 4 12 …… 10 3 12 11 14 14 2 2 6 6 10 10
8 8]。

[0131] 步骤A-3.调制信号生成。将步骤A-2生成的频点标号序列送入DDS，设定相邻频点间隔为5KHz，由于Turbo-DFH系统占用的频带宽度不变，因此DDS输出Turbo-DFH信号的频点个数变为原来的2倍，即频点个数为16。对于每一个频点对应的频率信号，采样点数为16，相应的DDS输出信号：

[0132]

[0133]

[0134] 接收端B

[0135] 步骤B-1.信号解调。从Rayleigh信道接收到的信号如下：

[0136]

[0137] 将接收到的每个频率采样信号添加16个零，比如第一个频点标号8对应的采样信号处理为：[0.2885+0.6302j -0.9972+0.3911j -0.5616-0.8364j -0.1120+0.3936j -0.8558-0.2177j 0.0447-0.9994j 0.5175+0.7857j-1.8441-0.1014j 0.4133+0.2623j0.0626+0.9637j-0.3223-0.9623j 0.6817+0.4711j-0.8466+0.7316j-0.2359-0.0938j
0.0219+1.0805j-0.0729-0.1035j 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0]

[0138] 然后通过|FFT|2再取其前16个值，得到观测空间的随机向量A1 B1 A2 B2 … A15 T TB15，其中Ak＝(Ak,1,Ak,2,…,Ak,16)，Bk＝(Bk,1,Bk,2,…,Bk,16)，k是帧时刻，T是转置符号，Ak,j和Bk,j表示一帧中第k时刻信号中第j个频点的能量值；

[0139] 步骤B-2.Turbo译码：将步骤B-1得到的信号A1 B1 A2 B2 … A40 B40经过OOK解复用成A1 A2 … A40和B1 B2 … B40分别送入两个子译码器，而这两个子译码器又分别通过40位QQP交织器和相应的解交织器串行级联而成，其中这里的40位QQP交织器由于RSC选择特定的反馈系数，所以是双归零交织器；为方便表示将解复用送入子译码器的信号向量
2
都表示为Y＝{Yi,j:1≤i≤15,1≤j≤16}，其中Yi,j≥0是第i跳信号做|FFT| 得到的对应于频率集中的第j个频点的能量值；即A1A2…A40对应子译码器1的信号输入，B1 B2 … B40对应子译码器2的信号输入。

[0140] 一、对于子译码器1输入的能量信号表示为Y，如下：

[0141]

[0142] (1)按照前面的算法公式得到前向递推Alpk(s)的值(其中定义初始值的∞＝10
10 )：

[0143]

[0144]

[0145] 可以看见，当帧时刻k＝1时，有 L_e21(uk)＝0，所以有其中可能值有

[0146] 其中sj′≠0

[0147] 然后最有可能是

[0148]

[0149] 其他的所以有

[0150]

[0151] 对于时刻k＝2,3,……,14也是按前面算法公式推算而得。

[0152] (2)按照前面的算法公式得到后向递推Betk(s)的值：

[0153]

[0154]

[0155] (3)由于是第一次进行译码，所以初始L_e21(uk)＝0，则L_e12′(uk)＝L1(uk)，所以从译码器1到译码器2的先验信息L_e12′(uk)为：[29802.688104 -29802.68810429802.688104 29802.688104 29802.688104 -31932.556711 -47775.049110
-42090.940130 -42090.940130 36934.679076 -36934.679076 -36934.679076 ...... -32526.953964 -32526.953964 32526.953964]

[0156] 然后通过 QQP交织器得到L_e12(uk)为：[36934.679076 -47775.04911017214.518101 -36934.679076 -17605.298582 -17214.518101 17542.675868
17605.298582 -32526.953964 -17542.675868 29802.688104 -28401.413627
36934.679076……-28401.413627 -42090.940130 29802.688104]

[0157] 二、对于子译码器2输入的能量信号表示为Y：

[0158]

[0159]

[0160] (1)按照前面的算法公式得到前向递推Alpk(s)的值：

[0161]

[0162] (2)按照前面的算法公式得到后向递推Betk(s)的值：

[0163]

[0164]

[0165] (3)按照前面的算法公式得到译码器2的后验对数似然比L2(uk)值为：[92113.515642 -129305.310403 106291.921874 -157496.405348 -104358.782002 -92113.515642 106102.532821 101243.996895 -87543.875384 -102949.696818 …… -109068.072643 110282.671021]

[0166] 然后经过解交织得到L ′ 2(uk)值为：[110282.671021 -86855.41078087543.875384 108418.572685 63263.867304 -86291.906076 -129305.310403
-109068.072643 -107508.815385 101243.996895 -98996.243310 -71954.312070 ……-87543.875384 -70472.365909 88361.055666]，最后进行硬判决，L′2(uk)≥0则译码输出为1，L′2(uk)<0则译码输出为0，则最后译码帧输出为：[1 0 1 1 1 0 0 0 0 1 0
0 …… 0 0 1]，结果和信源的输出帧是一样的，说明是正确译码。

[0167] 如果要进行迭代两次及以上的译码，则需要将上面译码器2的后验对数似然比L2(uk)减去译码器1到译码器2的先验信息L_e12(uk)得到L_e21′(uk)，再通过解交织器得到L_e21(uk)，然后送入子译码器1，然后重复步骤B-2，直到迭代次数完成并译码输出。

[0168] 至于对下一帧的信号编译码，则重复步骤A-1到步骤B-2；需要注意的是上一帧最后时刻的信号对下一帧时刻的译码是有帮助的，即前后帧之间是有关联的，例如在实施例中对下一帧进行译码，则步骤B-2的第一次迭代中译码器1的计算前向递推Alpk(s)的值时，当时刻k＝1时，有的值为上一帧最后时刻对应的值。

[0169] 利用Matlab对本发明与背景技术裴小东博士论文中提出的Turbo-DFH在Rayleigh信道中的一次和四次迭代误码率性能进行仿真对比，其仿真结果如附图2所示。
-4
从附图2可以看出，在Rayleigh信道中，BER＝1×10 时，背景技术正交迭代1次、迭代4次分别需要约12dB和7.2dB，本发明非正交因子为1/4的迭代1次、迭代4次分别降到了约
9.7dB和6.1dB，信噪比增益相应提高了约2.3dB和1.1dB。

标题	发布/更新时间	阅读量
正交头-专利编号CN102222822A	2020-05-11	527
正交向量DSL-专利编号CN102668443B	2020-05-13	900
正交头-专利编号CN101622914A	2020-05-11	376
正交吸盘-专利编号CN100525681C	2020-05-12	314
正交分频器-专利编号CN105850047B	2020-05-13	87
正交分频器-专利编号CN105850047A	2020-05-12	586
正交吸盘-专利编号CN1828073A	2020-05-11	687
正交互连-专利编号CN1063590A	2020-05-12	495
正交头-专利编号CN101622914B	2020-05-11	613
正交振荡器-专利编号CN110168927A	2020-05-13	1043

一种非正交频谱的Turbo-DFH编译码方法

一种非正交频谱的Turbo-DFH编译码方法

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