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[发明专利]一种DNA测序用条形码识别算法的硬件加速装置-CN202110687788.8有效
发明人：陈为刚;胡文杰;韩昌彩;赵毅强 -专利权人：天津大学合肥创新发展研究院
申请日： 2021-06-21 - 公布日： 2023-07-25 - 主分类号： G06K7/14 文献下载
摘要：本发明公开了一种DNA测序用条形码识别算法的硬件加速装置，包括控制逻辑单元、解映射单元、循环移位单元、内解码器以及外解码器，控制逻辑单元分别连接解映射单元、循环移位单元、内解码器和外解码器，解映射单元和循环移位单元连接，内解码器和外解码器连接；本发明的优点在于：降低时间复杂度，减少区分来自不同样本的测序读段的时间，快速对测序条形码的各类错误纠错。
一种 dna 测序用条形码识别算法硬件加速装置

[发明专利]一种基于复合码的测距与通信融合传输方法-CN202110591240.3有效
发明人：陈为刚;何亚龙;韩昌彩 -专利权人：天津大学
申请日： 2021-05-28 - 公布日： 2022-10-14 - 主分类号： H04B7/185 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于复合码的测距与通信融合传输方法，所述融合传输方法包括以下步骤：地面站将上行待传输信息序列稀疏编码叠加到复合码，调制并发送；星载单元收到发送信号后，首先根据子码捕获相位生成并恢复出复合码，然后完成叠加数据的帧同步，并从测距信号中消除复合码，得到叠加的稀疏编码序列，接着对稀疏编码序列进行译码得到传输信息，最后星载单元将待传输信息稀疏编码后叠加到再生的复合码上，调制到载波回传；地面站收到回传信号，完成复合码检测，进一步完成测距，同时恢复稀疏编码序列，并译码恢复待测节点发送的下行信息。本发明可用一个码流与载波同时实现测距、通信信号同步以及双向通信多个功能。
一种基于复合测距通信融合传输方法

[发明专利]比特域叠加伪随机序列与稀疏级联编码的传输方法-CN202110588500.1有效
发明人：陈为刚;何亚龙;韩昌彩 -专利权人：天津大学
申请日： 2021-05-28 - 公布日： 2022-08-26 - 主分类号： H04L27/26 文献下载
摘要：本发明公开了一种比特域叠加伪随机序列与稀疏级联编码的传输方法，包括：(1)在发送端，首先对待传输信息序列进行信道编码，将每个信道编码符号按照稀疏编码方案转换为码元“1”的比例较少的稀疏序列，接着将稀疏序列与伪随机序列逐比特异或叠加得到待传输序列，最后调制发送；(2)在接收端，首先将接收信号与本地伪随机序列进行滑动相关判决，以实现帧同步和传输符号同步，进一步移除信号中的伪随机序列，然后在解调器中计算每一比特的硬判决和软判决信息，送入译码器进行译码并计算每个稀疏编码码字的硬输出和软输出信息，根据与发送端相同的映射规则得到每个码字对应的信道编码符号硬判决信息和软判决信息，经信道译码得到原始信息序列。
比特叠加随机序列稀疏级联编码传输方法

[发明专利]一种多进制非规则重复累加码并行编码装置及方法-CN202110558937.0有效
发明人：陈为刚;王瑞雪;韩昌彩 -专利权人：天津大学
申请日： 2021-05-21 - 公布日： 2022-07-08 - 主分类号： H03M13/11 文献下载
摘要：本发明公开了一种多进制非规则重复累加码并行编码装置与方法，本发明为解决累加器结构的多进制非规则重复累加码串行编码器延迟较大的问题，利用校验矩阵中对应校验位部分的子矩阵具有双对角线特征，针对校验位的计算提出了并行累加方法，并采用并行累加器电路实现并行多路计算奇偶校验符号；进一步，对并行累加器电路进行了减速和割集重新定时，用来缩短电路的关键路径，从而提高编码器装置的吞吐量。与传统串行编码器相比，本发明提出的编码器装置的吞吐量得到了较大提高，使用较少的硬件资源，适用于吞吐量要求高，硬件实现复杂度要求低的系统中。
一种多进制非规则重复累加并行编码装置方法

[发明专利]一种针对叠加水印的长DNA序列的插入删节的分段识别方法-CN202110572789.8有效
发明人：葛奇;陈为刚;杨晋生;韩昌彩 -专利权人：天津大学
申请日： 2021-05-25 - 公布日： 2022-06-28 - 主分类号： H03M13/11 文献下载
摘要：本发明公开了长DNA序列存储的插入删节分段识别方法。针对由叠加水印的长DNA分子经过三代测序、组装得到的存在插入删节错误的长序列在采用硬判决纠错时性能存在损失，以及采用软判决算法时，状态转移网格图过大导致中间度量计算复杂度高问题，首先对长序列建立隐马尔科夫模型，利用硬判决前向‑后向算法计算每个碱基距离原始位置的偏移，给每个碱基建立偏移索引；然后对水印序列分段并按照分段后的水印序列边界的偏移索引将读出序列划分为若干长度不同的片段；最后依次对短序列片段采用软判决前向‑后向算法估计符号似然概率，完成纠错。本发明提出的分段式纠错方法可以有效地减少网格图的大小，降低纠错复杂度。
一种针对叠加水印 dna 序列插入删节分段识别方法

[发明专利]一种基于比特域叠加训练序列的载波同步方法-CN202110579640.2有效
发明人：陈为刚;李姗姗;韩昌彩 -专利权人：天津大学
申请日： 2021-05-26 - 公布日： 2022-05-31 - 主分类号： H04L27/26 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于比特域叠加训练序列的载波同步方法。本发明针对稀疏化编码码字与伪随机序列叠加的信号设计方法，提出一种抗干扰能力强的载波同步方法。该方法在接收端利用隐藏伪随机序列完成频偏估计，并使用粗同步与精同步相结合以提高估计精度，最后对恢复序列执行稀疏译码和信道译码。本发明提出的基于稀疏化编码码字与伪随机序列叠加的载波同步方法，可在不占用额外带宽资源的前提下，保障载波频偏的准确估计，并结合信道编译码实现信息的可靠传输；此外，伪随机序列的叠加可以增强突发信号的抗截获能力；当数据帧存在片段丢失时，仍可利用剩余隐藏伪随机序列对频偏进行估计。
一种基于比特叠加训练序列载波同步方法

[发明专利]一种6-QAM与LDPC码结合方案的星座图优化方法-CN202110519145.2有效
发明人： 韩昌彩;代锁蕾;陈为刚 -专利权人：天津大学
申请日： 2021-05-12 - 公布日： 2022-04-08 - 主分类号： H04L1/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种6‑QAM与LDPC码结合方案的星座图优化方法，包括：针对6‑QAM与LDPC码结合的编码调制方案，首先将6‑QAM星座图分割为三个子集，以其中一子集内星座点间的欧氏距离为自变量，设该方案的误符号率为目标函数，将最小化误符号率作为优化准则，建立星座图优化模型；然后分析子集内最小平方欧氏距离和自变量的关系、子集间最小平方欧氏距离和自变量的关系，根据子集内最小平方欧氏距离和子集间最小平方欧氏距离满足的约束条件，得出自变量的可行域；最后基于自变量的可行域，对该方案的误符号率进行数值仿真，获取目标函数与自变量的关系，得到优化后的6‑QAM星座图。
一种 qam ldpc 结合方案星座图优化方法

[发明专利]LDPC-RS乘积码的纠错纠删迭代译码方法-CN201910359299.2有效
发明人：陈为刚;王婷;韩昌彩;杨晋生 -专利权人：天津大学
申请日： 2019-04-30 - 公布日： 2022-03-22 - 主分类号： H03M13/11 文献下载
摘要：本发明属于数字通信编码领域，为提出LDPC‑RS乘积码的纠错纠删迭代译码方法,以提高乘积码的整体性能，本发明，LDPC‑RS乘积码的纠错纠删迭代译码方法，步骤如下：将待传输的信息比特转化为矩阵形式；首先按列在里德‑所罗门RS码的符号级别进行外码即RS码编码；译码初始化；计算LDPC码译码初始化软信息；对接收到的每一个LDPC码字对应的LLR信息进行判决；计算所有LDPC码码字的标记值；LDPC码译码；RS码译码；更新与每一比特对应的先验信息，退出迭代，或返回步骤(6)进行下一次迭代。本发明主要应用于通信编码场合。
ldpc rs 乘积纠错纠删迭代译码方法

[发明专利]空间通信应用的低密度奇偶校验码编码器装置-CN201911136991.5有效
发明人：陈为刚;王瑞雪;韩昌彩;杨晋生 -专利权人：天津大学
申请日： 2019-11-19 - 公布日： 2021-12-07 - 主分类号： H03M13/11 文献下载
摘要：本发明属于数字通信差错控制编码领域，具体涉及一种空间通信应用的低密度奇偶校验码编码器装置。本发明针对深空应用LDPC码的传统编码方法中的矩阵乘法运算所用到的逻辑资源较多的问题，提出了使用校验矩阵H进行变换后得到的更小的稠密矩阵进行编码的电路实现方案。本发明的编码器装置包括控制电路、输入信息比特交织后多副本存储单元、编码运算单元和输出缓存单元，其实现复杂度与码长呈线性关系，与传统的LDPC码的编码方法即使用信息位与生成矩阵相乘的编码方法相比，本发明的方法使用更少的逻辑资源，实现方式简单，便于在通信系统中应用。
空间通信应用密度奇偶校验码编码器装置

[发明专利]基于分组纠错码的测序条形码构造与软判决识别方法-CN201911137709.5有效
发明人：陈为刚;王丽霞;韩昌彩 -专利权人：天津大学
申请日： 2019-11-19 - 公布日： 2021-12-07 - 主分类号： G06K7/14 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于分组纠错码的测序条形码构造与软判决识别方法，所述方法包括：将分组纠错码表示为不同的样本，与预定伪随机序列组合生成测序条形码；内译码器接收测序条形码并进行解映射，建立估计碱基序列插入/删节的隐马尔科夫模型，通过对前向‑后向算法进行修正，输出分组码各个比特的软判决信息；内译码器将码字比特概率信息输入外译码器，作为先验信息进行译码，得到信息序列估计值，据此进行样本识别。本发明能够有效纠正DNA合成、建库与测序中的插入、删节和替代错误。
基于分组纠错码条形码构造判决识别方法

[发明专利]一种针对高阶APSK调制的简化解映射方法-CN201911136973.7有效
发明人：陈为刚;何亚龙;彭昱;韩昌彩;杨晋生 -专利权人：天津大学
申请日： 2019-11-19 - 公布日： 2021-10-15 - 主分类号： H04L27/18 文献下载
摘要：本发明属于数字通信调制解调技术领域，具体涉及一种针对高阶APSK调制的简化解映射方法，包括，步骤1、采用M阶APSK调制的星座图，由个同心的圆环组成，圆环由内向外的外半径分别为rl，每个圆环上具有个等间隔分布的星座点，m＝m1+m2，M＝2m；步骤2、将M阶APSK星座图设为个环半径不同的星座的组合；步骤3、计算接收符号r的幅值|r|；步骤4、计算子向量ba各比特的对数似然比；步骤5、计算子向量bp各比特的对数似然比；步骤6、整合子向量ba和bp各比特的对数似然比，完成解映射。与现有技术相比，本发明可以减少计算对数似然比所需的乘法、加法以及比较运算次数，降低了运算复杂度，且性能损失更小，更易于硬件实现。
一种针对 apsk 调制简化映射方法

[发明专利]基于奇偶校验矩阵分解构造全分集LDPC码的纠错方法-CN201911115240.5有效
发明人：陈为刚;黄刚;韩昌彩;彭昱;杨晋生 -专利权人：天津大学
申请日： 2019-11-14 - 公布日： 2021-10-12 - 主分类号： H03M13/11 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于奇偶校验矩阵分解构造全分集LDPC码的纠错方法，包括：对LDPC码的校验矩阵进行列交换，将其分解为对应信息位的第一子矩阵和对应校验位的第二子矩阵；从第一子矩阵中提取单位交织矩阵，即单位交织矩阵分解后对应信息位的第三子矩阵，对应校验位的第四子矩阵；将对应信息位的第三子矩阵和校验位的第四子矩阵以及2个单位交织矩阵交叉组合，生成具有全分集特性的LDPC码校验矩阵：优化LDPC校验矩阵中的单位交织矩阵，生成全分集LDPC码校验矩阵；将全分集LDPC码校验矩阵应用于无线通信多天线系统中，以纠正块衰落造成的码字错误。该方法构造的全分集LDPC码具有全分集特性，且构造复杂度较低。
基于奇偶校验矩阵分解构造分集 ldpc 纠错方法

[发明专利]不等概高阶星座点设计方法与解映射方法-CN201910394831.4有效
发明人：陈为刚;彭昱;韩昌彩;杨晋生 -专利权人：天津大学
申请日： 2019-05-13 - 公布日： 2021-09-24 - 主分类号： H04L27/34 文献下载
摘要：本发明属于高速卫星通信编码调制技术领域，为提出一种不等概高阶星座点设计方法与解映射方法，该方法在高功率放大器引起的非线性失真条件下可获得良好的错误性能，本发明采取的技术方案是，不等概高阶星座点设计方法与解映射方法，步骤如下：基于64阶正交幅度调制QAM方形星座图设计用S表示的二维信号星座与每个信号点出现的概率；完成不等概符号到不等概星座点的映射，成型滤波并上变频，完成信号发送；接收端首先对接收信号匹配滤波并下采样，非线性解映射后，依据一一映射原则，直接得到4比特符号的概率；最后，将的概率信息送入多进制编码或者二进制码的译码器进行译码。本发明主要应用于高速卫星通信编码调制场合。
不等概高阶星座设计方法映射

[发明专利]一种采用大片段DNA存储的编码与恢复方法-CN202110601792.8在审
发明人：陈为刚;郭健;葛奇;韩昌彩 -专利权人：天津大学
申请日： 2021-05-31 - 公布日： 2021-09-03 - 主分类号： G16B30/10 文献下载
摘要：本发明公开了一种采用大片段DNA存储的编码与恢复方法，属于DNA数据存储领域，本发明将二进制数据加扰后分为若干子块、对每个子块采用非常高码率的分组纠错码编码后，不同的子块进行符号交织并经过“符号/比特－碱基序列”的映射过程转码为数据DNA单元，将其与复制起始位点交替镶嵌，构成人工染色体序列；数据读出时，利用二代高通量测序，组合了读段从头组装、已知的生物序列如启动子序列导引的重叠群合并、高效纠错纠删译码，实现数据可靠恢复。本发明的优势在于，实现了交织的分组纠错码编码方法、大片段DNA逻辑结构、二代高通量测序、从头组装方法的多要素匹配，开销非常小，并且充分利用了高码率纠错码的纠错能力，可实现非常高的碱基逻辑密度。
一种采用片段 dna 存储编码恢复方法

[发明专利]一种单跳距离增强的星型海洋物联网监测方法与系统-CN202110467519.0在审
发明人：陈为刚;张林;韩昌彩 -专利权人：天津大学
申请日： 2021-04-28 - 公布日： 2021-08-24 - 主分类号： H04W4/38 文献下载
摘要：本发明公开了一种单跳距离增强的星型海洋物联网监测方法及系统，传感器节点与汇聚网关节点以LoRa技术为基础组成星型海洋传感器网络，多个传感器节点接入时，通过信道检测机制避免数据冲突；汇聚网关节点基于低复杂度分集接收技术实现对传感器节点信息的接收，并依次完成对分包传输的传感器信息的帧完整性检测、合并译码和组帧等操作；信息提取完成后，汇聚网关节点通过移动通信网络将接收到的传感器数据上传至陆地监控中心对其进行分类、存储、显示；同时移动监测终端接收数据监控中心分发的数据，实现移动用户的实时监测。本发明提出的单跳距离增强的星型海洋物联网监测系统，可降低海上组网复杂度，提升网络数据传输性能。
一种距离增强海洋联网监测方法系统

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