基于軟判決的（n，1，m）卷積碼盲識別?

2018-04-27 03:33:44蔣飄蓬

艦船電子工程 2018年4期

蔣飄蓬劉杰馬超

（1.海軍航空大學信息管理中心煙臺 264001）（2.海軍航空大學信息融合研究所煙臺 264001）

1 引言

隨著現代通信系統對圖像、視頻等數據傳輸需求的提升，信道編碼技術得到了廣泛的應用。在智能通信和通信對抗領域，為恢復原始信號，就必須先掌握對應的編碼參數和傳輸協議。因此，信道編碼盲識別技術迅速成為一個新的研究熱點，并取得了豐碩的研究成果［1～2］。

(n，1，m) 卷積碼是無線通信、衛星通信和深空通信等領域常見的一種編碼方式，具有編碼模型簡單、糾錯性能優良等特點。根據目前已公開發表的文獻，常見的卷積碼識別方法主要有基于矩陣分析的方法［3～6］、歐幾里得算法［7～8］和基于沃爾什-阿達瑪變換（Walsh-Hadamard Transform，WHT）的方法［9～10］。上述方法都基于解調后的硬判決0、1比特序列，在誤碼率較高時性能往往會受到限制。如果解調時匹配濾波器采用軟判決，則由于輸出沒有經過量化，不僅能通過后續處理得到硬判決比特序列，還能獲得每位比特對應的可靠性信息。

2 問題分析與識別模型

2.1 (n ，1，m )卷積碼編碼原理

其中

設生成多項式矩陣為

對應編碼結構如圖1所示，其中⊕表示二元域加法，?表示二元域加法，D表示移位寄存器。

圖1 （n，1，m）卷積碼編碼結構

2.2 識別模型

其中，

根據校驗關系，有

式中，符號T表示轉置，0表示零向量。聯立式（6）和（9）得

根據表2中數據可知，當陽離子試劑與CHSOS的物質的量比低時，CHSOS的環氧值較大，CHSOS的產率較低，隨著物質的量比增加，CHSOS的產率逐漸升高。由表2可明顯看到，當陽離子試劑與CHSOS的物質的量比在0.9∶1～1.2∶1時，CHSOS的產率逐漸升高。當物質的量比大于 1.2∶1后，CHSOS的產率卻降低。這是因為產物中除了CHSOS之外，還會產生大量三甲胺鹽酸鹽副產物，較難分離[20]。因此本實驗選擇陽離子試劑與ESESO的物質的量比為1.2∶1。

相應的，有

3 基于軟判決的識別方法

由式（12）可得

上式實際由n-1個方程構成，每個方程中包含個未知數。由于每個方程的系數均相同，因此只對其中一個研究即可，且其必然包含多組解。據此，有

其中，，j和i，j分別表示cr和hi中第個元素。令

則Yi值越大，成立的概率越大，對應hi越可能是式（14）的解。因此，定義Yi為hi的符合度。根據文獻［12］：

其中

假設調制方式為BPSK，傳輸信道為AWGN信道。設發送的二元信息序列為，對應信號經解調得到的軟判決序列為，則

則與此硬判決相關的對數似然比（Log Likeli?hood Ratio，LLR）可表示為

又

于是，

上式整理后左側是一個包含未知數的多項式，令其所有系數為零，就可求得所有的系數，進而得到生成多項式矩陣。

4 仿真驗證與性能分析

4.1 仿真驗證

圖2 校驗向量識別結果

可以看出，極大值有7個，對應的校驗向量分別為(000011100011)，(011100011000)，(01111111 1011)，(101001000110)，(101010100101)，(1101010 11110)，(110110111101)。按式（26）建立方程，有：

4.2 性能分析

下面分析不同參數下的識別性能。首先固定存儲級數m=5，在碼長n分別為2、3和4的情況下，識別概率隨信噪比的變換曲線如圖3所示；然后固定碼長n=5，在存儲級數m分別為3、4和5的情況下，識別概率隨信噪比的變換曲線如圖4所示。可以看出，在相同信噪比下，編碼參數越大，識別概率越低，與實際相符。在信噪比大于2dB時，本文方法對仿真所采用的各種編碼方式均能達到100%的識別概率。