[发明专利]基于纠错纠删RS‑Turbo级联码的跳频抗干扰方法

权利要求书

1.一种基于纠错纠删RS-Turbo级联码的跳频抗干扰方法，包括如下步骤：

(1)对一帧数据分组进行RS编码：

(1a)将长度为N比特的一帧数据分为B组，每组含N/B比特数据；

(1b)分别对每组数据进行RS(n,k₀,d)编码，得到B个RS码字，其中n为码字长度，k₀为信息码元长度，每个码元包含的比特数为m，d为最小码距，d＝2t+1，t为纠错个数，为向下取整运算；

(2)将每个RS码字的各个码元分配到跳频系统相应的跳上：

(2a)将B个RS码字并行排放成B列，每列含n个码元，每行含mB个编码比特，再将B列RS码字划分为B₀块，每块n行，每行含mB/B₀个编码比特；

(2b)将第1块第1行B/B₀个码元即mB/B₀个编码比特分配到跳频系统的第1跳，依次类推，第1块第n行B/B₀个码元分配到跳频系统的第n跳，同理，将第B₀块第1行B/B₀个码元分配到跳频系统的第[n(B₀-1)+1]跳，依次类推，第B₀块第n行B/B₀个码元分配到跳频系统的第nB₀跳；

(3)分别对每跳数据进行Turbo编码：

(3a)分别在每跳mB/B₀个编码比特末尾添加M个冲洗比特，得到(mB/B₀+M)比特数据；

(3b)分别对每跳(mB/B₀+M)比特数据进行码率为1/3的Turbo编码，最后得到长为D_a的Turbo编码比特，其中D_a＝3(mB/B₀+M)；

(4)设置跳频组帧格式：

(4a)将长度为P比特的导频序列作为跳频系统的导频跳；

(4b)设第1,2,…,nB₀跳的数据格式相同，其每一跳均将长为L_e比特的引导码置于长为D_a比特的Turbo编码数据之前，组成长为D_a+L_e比特的数据，其中D_a+L_e＝P；

(4c)将导频跳置于第1,2,…,n跳之前组成跳频系统的第1帧，依次类推，将导频跳置于第[n(B₀-1)+1],[n(B₀-1)+2],…,nB₀跳之前组成跳频系统的第B₀帧，一帧数据帧长N_b＝(L_e+D_a)n；

(5)对每帧数据进行正交相移键控QPSK调制，得到发送的复基带信号s_k；

(6)对复基带信号s_k加入载波频偏、载波相偏和相位抖动，通过高斯白噪声信道，在接收端将接收到的信号经过滤波、下变频、数字采样后得到复基带信号r_k：

$r_k=s_k\·e^{j(2\mathrm{\π}k\mathrm{\Δ}fT+\mathrm{\θ}+\mathrm{\Δ}\mathrm{\θ})}+n_k,k=0,1,...,\frac{N_b}{2}-1,$

其中，Δf、θ和Δθ分别为载波频偏、载波相偏和相位抖动，T为符号周期，ΔfT为归一化频偏，|ΔfT|<1，n_k是均值为零方差为σ²的复高斯随机变量，N₀为噪声的单边功率谱密度，N_b为一帧数据帧长；

(7)载波同步：

(7a)从复基带信号r_k中提取导频序列d_k，利用导频序列由旋转平均周期图RPA算法对载波偏差进行粗估计，得到频偏粗估计值f_RPA，利用该粗估计值f_RPA对复基带信号r_k进行频偏校正，得到频偏校正信号r_k′；

(7b)从频偏校正信号r_k′提取引导码，利用引导码由最大似然算法得到相位初始估计值θ₀；

(7c)从频偏校正信号r_k′中提取数据序列x_k，由科斯塔斯环法迭代计算相偏校正序列y_k：

$y_k=x_k{e}^{-{\mathrm{j\&theta;}}_k},k=0,1,...,\frac{D_a}{2}-1,$

其中，θ_k为第k个数据码元的相位校正量，当k＝0时，θ₀为相位初始估计值，D_a为引导码的长度；

(8)将相位校正序列y_k送入Turbo译码器，采用基于对数的最大后验概率LOG-MAP算法进行迭代译码，输出所有RS码元每个比特的软值；

(9)纠错纠删RS译码：

(9a)设输入至纠错纠删RS译码器的码字C＝(c₁,c₂,…,c_h,…,c_n)，其中，c_h为第h个码元，h＝1,2,…,n，设码元c_h的软值度量为β_h＝(β_h1,β_h2,…,β_hj,…,β_hm)，其中，β_hj为码元c_h第j个比特的软值，j＝1,2,…,m，找出软值度量β_h中绝对值的最小值γ_h，并将γ_h作为码元c_h的可靠性度量值，则码字C的可靠性度量γ＝(γ₁,γ₂,…,γ_h,…,γ_n)；

(9b)对码字C的可靠性度量γ从小到大排序，排列结果为(γ_p1,γ_p2,…,γ_ph,…,γ_pn)，ph∈1,2,…,n，其中，ph为排列在第h位的可靠性度量值对应码元的下标，相应的码元排列结果为(c_p1,c_p2,…,c_ph,…,c_pn)；

(9c)设置码字C的删除个数为e，即c_p1,c_p2,…,c_pe位为删除位；

(9d)对码字C进行纠错纠删译码，如果错误数在码字C的纠删能力范围内，则将译码码字作为输出，译码结束，否则，执行步骤(9e)；

(9e)设置计数i＝1、码字存储矩阵U为空、搜索区间长度为s，在e+1,e+2,…,e+s中不重复的选出q个数，共有种组合，用v_i1,v_i2,…,v_iq，i∈1,2,…,w表示其中的一种组合，构造w行、q列的删除矩阵V，将v_i1,v_i2,…,v_iq，i∈1,2,…,w存储在删除矩阵V的第i行；

(9f)在删除位c_p1,c_p2,…,c_pe以外再选取删除矩阵V中第i行的q位作为删除位，即将位作为删除位，重新设置码字C的删除个数e′＝e+q；

(9g)对码字C进行纠错纠删译码，如果错误数在码字C的纠删能力范围内，则译码正确，并将译码码字保存在码字存储矩阵U中，其中，h＝1,2,…,n，第h个码元为码元第j个比特的硬判决值，其中，

(9h)将计数i加1后重新赋给i；

(9i)如果赋值后的计数i小于等于组合种类w，则返回到步骤(9f)，否则，执行步骤(9j)；

(9j)如果码字存储矩阵U为空则将接收的码字作为译码输出，译码结束，否则，分别将码字存储矩阵U中每个码字与码字C的软值按位进行相关运算，译码码字Di与码字C的软值按位进行相关运算计算公式为：

${\mathrm{Cor}}_i=\underset{h=1}{\overset{n}{\&Sigma;}}\underset{j=1}{\overset{m}{\&Sigma;}}{\mathrm{\&beta;}}_{hj}{d}_{hj}^i;$

(9k)选取最大相关值所对应的码字作为译码输出，译码结束。