[发明专利]一种跳频喷泉码系统及其传输方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种跳频喷泉码系统及其传输方法，尤其涉及一种新型交织技术引入的跳频喷泉码系统的传输方法，属于无线通信系统、通信信号处理及信道编译码等相关技术领域。

背景技术

在当今日益激烈的电子战环境之中，如何在受到敌方干扰的复杂恶劣的信道环境下安全有效地传输数据，是目前军用通信研究的热点之一。跳频通信技术使无线电发信频率按随机的顺序和速度进行跳变，在敌方无法掌握跳变规律时，可以有效的避免所传输的信息被截获。对于阻塞式宽带干扰，部分频点被干扰而无法传输信息，此时跳频系统通常采用长交织和高冗余度的向前纠错码（FEC）技术以保证通信的可靠性。而随着通信技术与信息传输需求的发展，在图像、视频和数据文件的传输中要求通信系统具有更高的传输速率和更低的误码率，同时，传输中受到干扰的信道带宽也会不断增加。此时，采用常规的长交织和高冗余FEC技术较难保证通信质量，更无法有效地利用干扰环境下的信道容量。因此迫切需要研究新的技术手段来保证强干扰环境下跳频通信系统的通信质量。

喷泉编码技术在删除信道下可以取得良好的性能，而强干扰下的跳频通信系统具有典型的删除信道特点，所以近年来出现了采用喷泉码的跳频通信技术。在跳频通信链路中，在整个通信频段中如果存在若干不同的子频段受到干扰而无法传输信息，那么这些频段在被通信系统利用时，其信道可以作为删除信道进行分析。通过喷泉码编码器，发送端可以生成无限个编码符号并不断发送，而译码器只需受到任意足够多的编码符号就能还原数据。因此，无论删除信道的删除概率多大，都可以通过编码器不断产生信号使译码器能够受到足够多的编码符号，进而还原出发送数据。

但是，跳频喷泉码技术仍有不完善的地方。由于除了受到干扰而阻塞的部分频点可看作删除信道以外，其他频点上的信道仍然会受到噪声及衰落的影响。尽管采用低码率LDPC码作为预编码的Raptor喷泉码具有一定的纠错能力，在一定情况下系统传输误码率无法满足实际需求。若采用卷积码等纠错码可以降低系统的误码率，但将会加大系统编译码的复杂度，同时由于其会带来新的冗余度，势必会降低信息的传输速率。

为此，本申请中结合比特交织编码调制（Bit-interleaved Coded Modulation，BICM）技术，改进跳频喷泉码系统，并探索新型传输方法。BICM技术最早应用于提高通信系统在衰落信道中的性能，同时在AWGN信道中也有良好的表现。BICM技术通过在信道编码器输出与调制器之间引入比特交织器，提高了系统的编码分集度。而且由于其没有增加冗余度，可以在在不降低信息传输速率的情况下提高系统的性能。

发明内容

本发明的目的在于进一步提高跳频通信系统的抗强干扰性能，将比特交织编码调制技术运用于基于喷泉编码的跳频通信系统中，提出了一种新型跳频喷泉码系统及其传输方法，在不降低系统信息传输速率的情况下降低传输误比特率，同时只带来较小的系统复杂度增加。

本发明是通过以下技术方案实现的。

本发明的一种跳频喷泉码系统及其传输方法包括“一种跳频喷泉码系统”和“一种跳频喷泉码传输方法”两方面。

本发明的一种跳频喷泉码系统，包括发射机、信道和接收机三部分；

其中，发射机包括信号源、喷泉信道编码模块、交织模块、调制模块和跳频模块；

信道为连续/随机删除信道；

接收机包括解跳频模块、信息解调模块、解交织模块、喷泉信道解码模块及判决统计模块；

其连接关系为：发射机与信道相连，信道与接收机相连；发射机中，信号源的输出传给喷泉信道编码模块，喷泉信道编码模块的输出传给交织模块，交织模块的输出传给调制模块，调制模块的输出传给跳频模块；接收机中，解跳频模块的输出传给解调模块，解调模块的输出传给解交织模块，解交织模块的输出传给喷泉码解码模块。

本发明的一种跳频喷泉码的传输方法，其步骤如下：

步骤一、发射机中信号源将待发送信息比特组成若干个长度为N比特的信息比特帧。

步骤二、喷泉码编码器对步骤一中生成的一个信息比特帧进行喷泉编码，生成的喷泉编码帧长度为K比特。编码器不断地对当前信息比特帧进行喷泉编码产生喷泉编码帧，直到收到接收端发来的的反馈信息，开始对下一信息比特帧的喷泉编码；

其中，步骤二中所述的喷泉编码采用LT码或Raptor码；