[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

说明书

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。

技术领域

本发明涉及数字通信领域，尤其涉及一种比特域叠加伪随机序列与稀疏级联编码的传 输方法。

背景技术

数据信息在通信系统中传输时，一般总是以若干个码元组成一帧作为数据传输的基本 单元，各个数字时隙的位置可以根据帧定位信号加以识别，因此在数字通信网中，实现帧 同步是对后续数据处理不可或缺的前提。然而随着现代纠错编译码技术的发展，通信系统 的帧同步锁定跟踪门限面临着更高的要求，常规的帧同步方法存在着很高的假锁概率，不 能实现稳定的跟踪同步。通过增加帧同步字的长度可以有效改善帧同步检测性能，但这会 带来额外的频谱开销且会破坏系统原本的帧结构。尤其当接收机工作在低信噪比下，如突 发通信，传统同步检测方法实现困难，准确性会受到很大的限制。

短突发信号持续时间短，捕获和检测困难，具有较强的抗干扰、抗捕获能力，这一优 良的特性使短突发信号广泛应用于对隐蔽性要求较强的通信系统，例如：军事通信及近年 来出现的应急救生通信。低信噪比下短突发通信一般所需传输的信息量较少，采用极低码 率的编码方案以及配置极低的信息传输速率，以此来实现更强的抗干扰能力。极低速率和 极低码率相结合，可以实现极低信噪比下的可靠传输，但同时也使得数据段持续时间变长， 若帧头也较长，则整个突发持续时间更长，极大的降低了其隐蔽性，因此突发通信的高隐 蔽性和高可靠性难以同时实现。因此对突发通信的信号捕获及同步方法进行研究，提升其 接收机在低信噪比环境下的同步检测性能非常重要，这也是完成对数据帧的接收、发挥编 码调制方案优异性能以及实现在低信噪比下的可靠通信的必要条件。为了实现帧同步，通 常有两类方法，一种是在传输信息流中插入一些特殊码组作为每帧的头尾标记，接收端根 据这些特殊码组的位置就可以实现帧同步，另一种是利用码组本身之间彼此不同的特性来 实现自同步，无需借助外部特殊码组。

插入特殊码组实现帧同步的方法主要有连贯式插入法和间隔式插入法，其中连贯式插 入法就是在每帧的开头集中插入帧同步码组的方法，在这种帧同步方式中，被传输的数据 被编成帧，每帧包含一个或多个码组，帧的头部加一个特殊字符来指明一帧的开始。接收 端对接收到的比特流进行搜索，一旦检测到这种特殊字符，就得到了帧起始位置，并据此 划分帧内的码组。但在某些情况下，帧同步码组并非集中插入在信息码流中，而是每隔一 定数量的信息码元，插入一段的帧同步码，收端可以通过对接收码元进行搜索检测来确定 帧同步码的位置。帧同步位置的搜索和检测一般可以采用外同步法或者自同步法，具体而 言，接收端收到发送端的数据后，将本地序列与接收序列进行滑动相关，若处于同步捕获 帧的边界位置时，两个序列的相关函数会出现尖锐峰值，利用相关峰就可得到同步位置信 息。外同步法常在每一帧前插入一段具有良好自相关特性的导频序列，即帧同步码，如巴 克码，m序列等。然后在接收端对接收信号进行滑动检测，根据帧同步码的相关特性计算 出帧头的位置，从而实现帧同步。由于在低信噪比下接收信号的幅度会出现小于噪声幅度 的情况，因此帧同步码的检测方式一般都是相关积累与门限判决。帧同步码的自相关性的 特点是主瓣和旁瓣差异较大，主瓣峰值越尖锐，判决的准确性就会越高，这个差异可以通 过增加帧同步码的长度来提高，当帧同步码越长，即导频序列越长，相关积累的有效增益 就会越高。