[发明专利]一种基于变换域的咬尾Turbo编译码通信方法

权利要求书

1.一种基于变换域的咬尾Turbo编译码通信方法，其特征在于包括下述步骤：

步骤1：假设K个目标用户，对应输入符号消息为b_k，k＝1,2,…,K；

步骤2：对第k个目标用户所输入的符号信息b_k进行咬尾Turbo编码；

步骤3：咬尾编码输出c_k经串并转换，得到一个个数据块，每块数据包含L×R×Mbits符号消息，其中，L表示子载波个数、R表示每个子载波符号数，M为符号映射得到M-PSK阶数；

步骤4：提前生成一个变换域集，变换域集包括时频域、时延多普勒域、空域、极化域、小波变换域和分数阶傅里叶变换域，对每个域的变换进行定义；

步骤5：在目标发射端与目标接收端同步生成相同的伪随机码，控制伪随机码的长度，完成有限次域的变换；

步骤6：在目标发射端，根据生成的伪随机码选择将每个信息符号调制到变换域集中的某个域，完成调制后，将调制完成后的信号送入信道中传输；

步骤7：接收端将接受到的信号按照伪随机码的逆序依次执行逆变换域集中相对应的逆变换，完成解调过程；

步骤8：经最大后验概率(MAP)检测与M-PSK解调得到接收信号经过解调后的符号序列c′_k，对c′_k进行咬尾译码操作，获得对发送端可靠的估计结果。

2.根据权利要求1所述的一种基于变换域的咬尾Turbo编译码通信方法，其特征在于：

所述步骤2中咬尾Turbo编码步骤如下：

步骤2.1：预编码过程：

将寄存器的初始状态设置为0，用户的符号消息作为输入，将用户的符号信息分为三路，第一路将用户的符号信息直接输出，表示为c^u,c^u＝b_k，第二路将用户的信息输入卷积编码器，按照卷积编码器的结构，完成异或运算，得到校验码c^1p、c^1p′，第三路首先将用户信息进行交织，即将用户的信息按照交织表中的地址进行重新排列后，将交织后的信息输入相同的卷积编码器，按照卷积编码器的结构，完成异或运算，得到校验码c^2p、c^2p′，最终将三路信息按照(c^u、c^1p、c^1p′、c^2p、c^2p′)的顺序进行编码输出,当一帧编码结束，得到一帧编码结束后寄存器的状态S_K；

步骤2.2：根据一次编码后寄存器的状态S_K与信息位数据长度，查找表1：

表1

其中S_K为预编码结束后寄存器的状态，N表示一帧数据长度，N mod 7表示数据长度对7取余，得到编码后咬尾的初始状态S_c；

步骤2.3：有效编码过程；

将寄存器的初始状态设置为S_c，按照初始状态对用户的符号消息进行再次编码，除了初始状态不同，编码的方式与预编码完全相同，编码完成后寄存器的状态将回到S_c，得到咬尾编码输出c_k。

3.根据权利要求1所述的一种基于变换域的咬尾Turbo编译码通信方法，其特征在于：所述伪随机码的长度不小于2。

4.根据权利要求1所述的一种基于变换域的咬尾Turbo编译码通信方法，其特征在于：所述有限次域的有限次数不小于2。

5.根据权利要求1所述的一种基于变换域的咬尾Turbo编译码通信方法，其特征在于：所述步骤8中咬尾译码操作步骤为：

1)：取c′_k中最后的若干符号u_k，将u_k放在第一个符号之前，构成一个新帧，记为d_k＝[c′_k,u_k]；

2)：对d_k进行Turbo译码，采用MAP译码算法，译码步骤如下：

2.1)根据接收数据，找出每信息比特b_k.t是“1”与“0”或“+1”与“-1”的概率，等同于计算在接收到信息序列d_k下b_k.t的对数似然比值LLR：

其中，d_k为接收到信息序列，b_k.t为对应于t时刻发送端的发送数据；p(b_k.t＝+1|d_k)为得到d_k时b_k.t＝+1的概率，p(b_k.t＝-1|d_k为得到d_k时b_k.t＝-1的概率；

步骤2.2)根据贝叶斯准则,式(1)改写为：

其中，表示所有由b_k.t＝1引起状态转移的集合；

步骤2.3)利用概率论知识变形为：

其中，将d_k分为三部分，以时间t为分割线，将d_k分为在时刻t之前接收到的部分d_k.j＞t、在时刻t接收到的部分d_k.j＝t及时刻t后接收到的部分d_k.j＜t共三段，p(B|A)表示由状态A转移到状态B的状态；

因此公式(3)的关键在于求出α_t(s)，β_t(s)，γ_t(s',s)；

其中，α_t(s)的计算公式为：

初始化：

β_t(s)的计算公式为：

初始化：

γ_t(s',s)的计算公式为：

根据当前接收码字和先验信息(a-priori)计算得出

步骤2.4)将所求得的α_t(s)，β_t(s)，γ_t(s',s)带入公式(2)中的似然比：

步骤2.5)通过不断迭代更新外信息，直到满足迭代终止条件后终止：

通过式(10)进行判决。