[发明专利]面向插入删节与替代错误的硬判决导向前后向估计方法

权利要求书

1.一种面向插入删节与替代错误的硬判决导向前后向估计方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)针对采用级联水印与纠错码的方案，利用外译码器输出的硬判决码字序列生成水印译码器新的参考序列；

(2)更新描述接收序列的隐马尔可夫过程的状态输出概率即由j时刻的同步漂移状态x_j转移至j+1时刻的同步漂移状态x_j+1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，漂移状态x_j是指从第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，

x_j,x_j+1∈{-x_max,…,0,…,x_max}，

其中x_max是内译码器设定的最大漂移，且满足x_j-1≤x_j+1≤x_j+I，I是最大连续插入比特数，为接收子序列0≤j≤N，N是码字的比特长度；

(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第i个符号d_i的似然信息P(d_i|r)，其中d_i∈{0,1,…,2^k-1}为LDPC码字中第i个符号的取值，0≤i＜N/n，k为稀疏前一个符号包含的比特数，n为稀疏后一个符号包含的比特数，N/n为码字中符号总个数，r为接收序列，具体为，

(3.1)递归计算j时刻漂移状态为y时的前向度量值F_j(y)，其中0≤j≤N，-x_max≤y≤x_max，具体步骤为，

(3.1.1)初始化0时刻的前向度量值和j＝1；

(3.1.2)设当前时刻漂移状态y＝-x_max；

(3.1.3)令前一时刻的漂移状态a＝y-I；

(3.1.4)判断a是否满足-x_max≤a≤x_max，若不满足判断条件，令a加1，重复步骤(3.1.4)直至满足判断条件；若满足判断条件，令由前一时刻的漂移状态a转移至当前时刻漂移状态y的一次前向度量的概率执行步骤(3.1.5)；

(3.1.5)利用求出的输出概率，按照公式计算当前值，其中，F_j-1(a)为j-1时刻漂移状态为a时的前向度量值，P_a,y为由前一时刻的漂移状态a转移至当前时刻漂移状态y的转移概率，为由前一时刻的漂移状态a转移至当前时刻漂移状态y的输出概率；

(3.1.6)判断a是否满足a＝y+1，若不满足判断条件，令a加1，重复步骤(3.1.4)至(3.1.6)直至满足条件；若满足判断条件，利用公式即得到j时刻漂移状态为y时的前向度量值；

(3.1.7)判断y是否满足y＝x_max，若不满足判断条件，令y加1，重复步骤(3.1.3)至(3.1.7)直至满足判断条件；若满足判断条件，执行步骤(3.1.8)；

(3.1.8)判断j是否满足j＝N，若不满足判断条件，令j加1，重复步骤(3.1.2)至(3.1.8)直至满足判断条件；若满足判断条件，输出时刻0到N所有漂移状态时的前向度量值；

(3.2)递归计算j时刻漂移状态为y时的后向度量值B_j(y)，其中0≤j≤N，-x_max≤y≤x_max，具体步骤为，

(3.2.1)初始化j＝N，并重新初始化当前块的后向度量值其中为块末端的最大可能偏移量；

(3.2.2)设当前时刻漂移状态y＝-x_max；

(3.2.3)令后一时刻的漂移状态b＝y+I；

(3.2.4)判断b是否满足-x_max≤b≤x_max，若不满足判断条件，令b减1，重复步骤(3.2.4)直至满足判断条件；若满足判断条件，令由当前时刻漂移状态y转移至后一时刻的漂移状态b的一次后向度量的概率执行步骤(3.2.5)；

(3.2.5)利用求出的输出概率，按照公式计算当前值，其中，B_j+1(b)为j+1时刻漂移状态为b时的前向度量值，P_y,b为由前一时刻的漂移状态y转移至当前时刻漂移状态b的转移概率，为由前一时刻的漂移状态y转移至当前时刻漂移状态b的输出概率；

(3.2.6)判断b是否满足b＝y-1，若不满足判断条件，令b减1，重复步骤(3.2.4)至(3.2.6)直至满足条件；若满足判断条件，利用公式即得到j时刻漂移状态为y时的后向度量值；

(3.2.7)判断y是否满足y＝x_max，若不满足判断条件，令y加1，重复步骤(3.2.3)至(3.2.7)直至满足判断条件；若满足判断条件，执行步骤(3.2.8)；

(3.2.8)判断j是否满足j＝0，若不满足判断条件，令j减1，重复步骤(3.2.2)至(3.2.8)直至满足判断条件；若满足判断条件，输出每一时刻j下所有漂移状态时的后向度量值；

(3.3)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码字中每个符号的似然信息P(d_i|r)，其中r为接收序列，d_i∈{0,1,…,2^k-1}为LDPC码字中第i个符号的可能取值，0≤i＜N/n，k为稀疏前一个符号包含的比特数，n为稀疏后一个符号包含的比特数，具体为，

(3.3.1)初始化i＝0；

(3.3.2)令d_i＝0；

(3.3.3)初始化x_n×i＝-x_max；

(3.3.4)初始化x_n×(i+1)＝-x_max；

(3.3.5)计算中间度量值M＝P(r⁰,x_n×(i+1)|x_n×i,d_i)，其中r⁰为

(3.3.6)令

(3.3.7)按照公式

计算当前的值；

(3.3.8)判断x_n×(i+1)是否满足条件x_n×(i+1)＝x_max，若不满足判断条件，令x_n×(i+1)加1，重复步骤(3.3.5)至(3.3.8)直至满足判断条件；若满足判断条件，执行步骤(3.3.9)；

(3.3.9)判断x_n×i是否满足条件x_n×i＝x_max，若不满足判断条件，令x_n×i加1，重复步骤(3.3.4)至(3.3.9)直至满足判断条件；若满足判断条件，利用公式即得到LDPC码字第i个符号取d_i时的比特级似然概率；

(3.3.10)判断d_i是否满足d_i＝2^k-1，若不满足判断条件，令d_i加1，重复步骤(3.3.3)至(3.3.10)直至满足判断条件；若满足判断条件，执行步骤(3.3.11)；

(3.3.11)判断i是否满足条件i＝N/n，若不满足判断条件，令i加1，重复步骤(3.3.2)至(3.3.11)直至满足判断条件；若满足判断条件，输出第0个符号到第N/n个符号所有可能取值时的似然信息；

所述利用外译码器输出的硬判决码字序列生成水印译码器新的参考序列具体为：

(1.1)将外译码器硬判决后码字的估计序列进行稀疏化得到稀疏序列其中码长为Nk/n比特，为N比特；

(1.2)令生成内译码器新的参考序列w′，其中w为N比特的原始水印序列。

2.根据权利要求1所述的一种面向插入删节与替代错误的硬判决导向前后向估计方法，其特征在于，所述更新描述接收序列的隐马尔可夫过程的状态输出概率即由j时刻的同步漂移状态x_j转移至j+1时刻的同步漂移状态x_j+1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，漂移状态x_j是指从第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具体为：

(2.1)更新等效码字序列密度f＝0，并初始化等效替代错误概率P_f＝P_s，其中P_s为信道的替代错误概率，0≤j＜N；

(2.2)根据当前j时刻的同步漂移状态x_j与j+1时刻的同步漂移状态x_j+1之间的联系，计算转移概率具体为，

若x_j+1＝x_j-1，则

若x_j+1＝x_j，则

若x_j＜x_j+1＜x_j+I，则

若x_j+1＝x_j+I，则

否则其中α_I＝1/(1-(P_i)^I)为考虑最大插入长度I的归一化常数，P_d为删节概率；P_i为插入概率；P_t为传输概率；

(2.3)计算其中，A为插入x_j+1-x_j+1个比特并删节发送比特的概率；B为插入x_j+1-x_j个比特并传输发送比特的概率；

(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其中w′_j为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