基于阈值检测的编码辅助盲帧同步方法及系统.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115632921A(43)申请公布日2023.01.20(21)申请号202211220719.7(22)申请日2022.10.08(71)申请人北京理工大学地址100081北京市海淀区中关村南大街5号(72)发明人丁旭辉周可歆李高阳杨凯金涌家赵得光安建平(74)专利代理机构北京正阳理工知识产权代理事务所(普通合伙)11639专利代理师邬晓楠(51)Int.Cl.H04L27/26(2006.01)H04L1/00(2006.01)权利要求书4页说明书10页附图5页(54)发明名称基于阈值检测的编码辅助盲帧同步方法及系统(57)摘要本发明公开的一种基于阈值检测的编码辅助盲帧同步方法及系统，属于通信信号处理领域。本发明以LDPC因子图模型的校验节点归一化满足概率确定帧同步归一化置信度，以帧同步归一化置信度分析迭代增益引入点与帧同步位置的关系，针对帧同步与非帧同步位置帧同步归一化置信度的阈值判决容限特性设置阈值进行二元假设检验，通过判断是否过阈值检测有用数据帧并确定帧同步位置，进而实现适用于突发通信系统的高效稳定盲帧同步和译码。本发明以编码辅助引入编码增益，提高帧同步性能，显著提升通信系统的吞吐量和传输速率，以阈值检测减少不必要帧补偿位置的检测，降低帧同步处理时延和虚警率，实现快速准确的帧同步和译码，并降低资源占用和设计复杂度。CN115632921ACN115632921A权利要求书1/4页1.一种基于阈值检测的编码辅助盲帧同步方法，其特征在于：包括如下步骤，步骤一，在LDPC译码因子图模型基础上，添加校验节点满足概率检测节点集合GNs，并与校验节点单向连接；添加校验节点归一化满足概率统计节点Gave，输出校验节点归一化满足概率，得到用于估计帧同步的帧同步归一化置信度，所述帧同步归一化置信度即为帧同步位置的代价函数；步骤二，确定帧同步滑动窗位置Γ(τ)，移动滑动窗Γ(τ)得到观测帧数据滑动窗口内信息序列为因子图模型输入；步骤三，根据观测帧数据的幅值初始化变量节点；步骤四，根据变量节点信息和校验约束关系更新全局因子图校验节点；步骤五，根据的信道先验概率信息和校验节点信息更新全局因子图变量节点；完成步骤五后，当达到最大迭代次数时停止迭代过程，跳转到步骤六，否则跳转到步骤四，重复步骤四到步骤五，直至达到最大迭代次数时停止迭代；步骤六，根据帧同步归一化置信度Π(τ)判断帧同步位置，以所述帧同步归一化置信度分析迭代增益引入点与帧同步位置的关系，针对帧同步与非帧同步位置帧同步归一化置信度的阈值判决容限特性设置阈值进行二元假设检验的检测，通过检测是否过阈值，即根据所述阈值检测的二元假设检验结果进行帧同步位置估计，进而实现帧同步；本发明通过检测过阈值减少不必要帧补偿位置的检测，降低帧同步处理时延，且减小硬件资源占用和设计复杂度，同时阈值门限的设置进一步降低帧同步的虚警概率，尤其在突发通信系统中显著降低虚警概率；此外，由于利用编码自身结构特性通过编码辅助引入编码增益完成帧同步过程，无需在发射端插入导频符号，避免频谱利用率下降的问题，显著提升通信系统的吞吐量和传输速率；步骤七，计算码字近似后验概率并硬判决，输出该帧同步位置的译码判决结果，得到经过帧同步和译码过程后的比特序列，即实现盲帧同步和译码。2.如权利要求1所述的一种基于阈值检测的编码辅助盲帧同步方法，其特征在于：步骤一实现方法为，建立LDPC译码因子图模型G＝(VNs∪CNs,Ξ)，其中VNs代表变量节点集合，大小为校验矩阵行维度NC；CNs代表校验节点集合，大小为校验矩阵列维度NC‑Nb，其中NC为码字序列长度，Nb为信息序列长度；Ξ代表连接变量节点和校验节点的边集合；在校验节点CNs＝(C1,C2,...,Ck)基础上添加校验节点满足概率检测节点GNs＝(G1,G2,...,Gk)，输出校验节点满足概率表示在码字序列R和校验矩阵H的条件下，经过k次迭代后检测节点Gn输出校验节点Cn符合校验约束的概率，即校验节点Cn约束的所有变量节点的符号信息乘积模二和为0的概率：其中，Cn表示接收概率信息的校验节点，Vm表示传递概率信息的变量节点，gn表示检测节点符号索引，取值为0或1，Vm'∈N(Cn)表示Vm'属于与校验节点Cn相连的所有变量节点集合，{Vm}表示所有变量节点集合，上标k表示译码迭代周期，Ic(Cn)表示校验节点Cn对应的校验约束成立，即：2CN115632921A权利要求书2/4页(k)节点Gave输出第k个迭代周期校验节点归一化满足概率P(G(k)|R(τ))为：其中，ρ为归一化因子，使得P(k)(G(k)|R(τ))取值范围在0到1；求和符号表明对所有校验节点的满足概率求和，并最终求得平均值来表征全部校验节点的约