一种基于CSK调制的多进制LDPC译码方法技术

本发明专利技术公开了一种基于CSK调制的多进制LDPC译码方法，通过对接收的导航射频信号进行射频前端处理得到数字中频信号，并对其进行载波剥离，通过匹配滤波模块进行CSK解调，将CSK解调后的相关值及对应的比特数据传递到译码模块进行LDPC译码运算得到译码后的电文数据，利用CSK调制的是相互正交的符号且CSK解调输出的是软判决信息，来改善多进制LDPC译码性能，LDPC译码时采用CSK解调输出结果来初始化接收符号的置信度向量，避免了初始化过程中待译码信息的重新计算，因而具有较小的计算复杂度和存储复杂度，解决了现有多进制LDPC译码方法在译码性能和复杂度之间的均衡问题。法在译码性能和复杂度之间的均衡问题。法在译码性能和复杂度之间的均衡问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于CSK调制的多进制LDPC译码方法


[0001]本专利技术涉及通信导航
，具体涉及一种基于CSK调制的多进制LDPC译码方法。

技术介绍

[0002]在现代化的卫星导航系统中，LDPC码广泛应用于导航电文的信道编码，例如GPS系统中现代化的信号L1C采用二进制LDPC编码，北斗卫星导航系统中的信号B1C、B2a采用64进制LDPC编码，能够保证电文数据传输可靠性。LDPC(低密度奇偶效验)码是一类性能可逼近香农极限的纠错码，在过去的二十年里二进制LDPC码因其出色的性能引起了相当大的关注并得到快速发展，而多进制LDPC码可以获得比二进制LDPC码更大的性能增益，但代价是更高的计算复杂度和存储资源，因此阻碍了多进制LDPC码的实际应用和发展。
[0003]另一个方面，为了提升导航信息的播发速率而不改变扩频码速率及扩频增益，在传统扩频信号基础上，最新的卫星导航系统中引入了码移键控(Code
‑
Shift
‑
Keying，CSK)调制信号，例如QZSS系统的L6信号。CSK调制是一种新型的多进制正交调制方式，它通过传送多种不同的伪码波形信号来表示比特信息，其中每一种波形都由一个基本伪码通过循环移位得到，这样相比传统的PSK调制方式能大大地提升信息传输效率。
[0004]相对于CSK信号的调制播发，在接收端对CSK信号的解调处理则相对复杂，其运算复杂度随调制数据的比特数(N)成指数增长(q＝2
N
)。其次，就CSK解调之后的多进制LDPC译码而言，目前使用较多的译码算法是基于有限域GF(q)的反向传播(BP)算法和对数域置信传播(LLR
‑
BP)算法，这些算法相比二进制LDPC译码算法都具有很高的复杂度。因此，从信号接收的角度来看，CSK调制和多进制LDPC编码的结合将会对新型卫星导航信号的接收机设计带来巨大的挑战，而设计一类具有较低运算复杂度且不带来性能损失的解调译码方法则有着十分重要的意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是现有技术的计算复杂度高，目的在于提供一种基于CSK调制的多进制LDPC译码方法，具有高性能低复杂度，能够确保实时处理高速率的CSK调制信号的解调和高可靠性的多进制LDPC码的译码。
[0006]本专利技术通过下述技术方案实现：
[0007]一种基于CSK调制的多进制LDPC译码方法，包括以下步骤：
[0008]S1、接收导航射频信号，对所述导航射频信号进行射频前端处理，得到数字中频信号；
[0009]S2、生成本地载波，所述本地载波包括同相载波信号和正交载波信号，利用同相载波信号和正交载波信号对所述数字中频信号进行载波剥离，得到载波剥离后的信号；
[0010]S3、根据CSK调制方式确定的码相位生成多路本地伪随机码序列，将生成的多路本地伪随机码序列与所述载波剥离后的信号进行匹配相关计算，得到多路相关值和对应的比
特数据，对多路相关值和对应的比特数据进行CSK解调；
[0011]S4、将所述CSK解调后的相关值及对应的比特数据进行多进制LDPC译码运算，得到译码后的电文数据。
[0012]本专利技术通过对接收的导航射频信号进行前端处理得到数字中频信号，并对其进行载波剥离。通过匹配滤波模块进行CSK解调，将CSK解调后的相关值及对应的比特数据传递到译码模块进行LDPC译码运算得到译码后的电文数据，利用CSK调制的是相互正交的符号且CSK解调输出的是软判决信息，来改善多进制LDPC译码性能。LDPC译码时直接采用CSK解调输出结果来初始化接收符号的置信度向量，避免了初始化过程中待译码信息的重新计算，因而具有较小的计算复杂度和存储复杂度，解决了现有多进制LDPC译码方法在译码性能和复杂度之间的均衡问题，并且还因采用了CSK调制得到了提升信息传输效率的益处，能够确保实时处理高速率的CSK调制信号的解调和高可靠性的多进制LDPC码的译码，从而能有效地降低实现复杂度。
[0013]作为本专利技术的进一步限定，所述射频前端处理包括：对所述导航射频信号进行滤波、下变频和模数转换。
[0014]作为本专利技术的进一步限定，所述载波剥离具体包括：利用所述同相载波信号和所述数字中频信号相乘得到同相支路信号，利用所述正交载波信号和所述数字中频信号相乘得到正交支路信号。
[0015]作为本专利技术的进一步限定，所述CSK解调的方法具体包括以下步骤：
[0016]S31、根据预设CSK调制方式产生多路本地伪随机码序列；
[0017]S32、将所述载波剥离后的信号分别与多路本地伪随机码序列进行匹配相关计算，得到多路相关值；
[0018]S33、将多路相关值按大小进行排序，并分别将对应的码相位转换为比特数据；
[0019]S34、截取排序后的部分相关值及对应比特数据，对截取排序后的部分相关值及对应比特数据进行CSK解调，并作为LDPC译码模块输入。
[0020]作为本专利技术的进一步限定，所述本地伪码序列包含多路码相位相互正交的伪码序列，所述多路码相位对应原始比特数据，所述匹配相关计算得到的匹配相关值代表接收到的原始比特数据的软判决信息。
[0021]作为本专利技术的进一步限定，所述CSK调制的符号比特数，与所述多进制LDPC编码的符号比特数对应一致，所述CSK解调输出向量截短长度与多进制LDPC译码运算的置信度向量的截短长度对应一致。
[0022]作为本专利技术的进一步限定，所述多进制LDPC译码的方法具体包括以下步骤：
[0023]S41、设置最大迭代次数，并初始化当前迭代次数，根据CSK解调输出相关值和比特数据，初始化接收符号的置信度向量，以及由变量节点传递给校验节点的置信度向量；
[0024]S42、对各变量节点，根据变量节点更新规则计算判决符号和由变量节点传递给校验节点的置信度向量；
[0025]S43、利用校验矩阵计算校验和，若校验和为零，则声明译码成功，将判决符号序列作为译码输出并终止译码，否则执行下一步；
[0026]S44、对各校验节点，根据校验节点更新规则计算从校验节点传递给变量节点的置信度向量；
[0027]S45、当前迭代次数加一，若当前迭代次数达到最大迭代次数，则终止译码并声明失败，否则转至步骤S42。
[0028]作为本专利技术的进一步限定，所述多进制LDPC译码方法的变量节点更新规则为：
[0029]迭代译码初始化时，取CSK解调后输出的r个比特数据及对应相关值，构成截断的接收信息的置信度向量L
j,r
＝(x
r
,LLR(x
r
))，其中x
r
为r个有限域元素，LLR(x
r
)为对应的对数似然比(LLR)值；
[0030]将变量节点VN
j
传递给校验节点CN
f
的置性度向量V2C
j
→
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于CSK调制的多进制LDPC译码方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、接收导航射频信号，对所述导航射频信号进行射频前端处理，得到数字中频信号；S2、生成本地载波，所述本地载波包括同相载波信号和正交载波信号，利用同相载波信号和正交载波信号对所述数字中频信号进行载波剥离，得到载波剥离后的信号；S3、根据CSK调制方式确定的码相位生成多路本地伪随机码序列，将生成的多路本地伪随机码序列与所述载波剥离后的信号进行匹配相关计算，得到多路相关值和对应的比特数据，对多路相关值和对应的比特数据进行CSK解调；S4、将所述CSK解调后的相关值及对应的比特数据进行多进制LDPC译码运算，得到译码后的电文数据。2.根据权利要求1所述的基于CSK调制的多进制LDPC译码方法，其特征在于，所述射频前端处理包括：对所述导航射频信号进行滤波、下变频和模数转换。3.根据权利要求1所述的基于CSK调制的多进制LDPC译码方法，其特征在于，所述载波剥离具体包括：利用所述同相载波信号与所述数字中频信号相乘得到同相支路信号，利用所述正交载波信号与所述数字中频信号相乘得到正交支路信号。4.根据权利要求1所述的基于CSK调制的多进制LDPC译码方法，其特征在于，所述CSK解调的方法具体包括以下步骤：S31、根据预设CSK调制方式产生多路本地伪随机码序列；S32、将所述载波剥离后的信号分别与多路本地伪随机码序列进行匹配相关计算，得到多路相关值；S33、将多路相关值按大小进行排序，并分别将对应的码相位转换为比特数据；S34、截取排序后的部分相关值及对应比特数据，对截取排序后的部分相关值及对应比特数据进行CSK解调，并作为LDPC译码模块输入。5.根据权利要求4所述的基于CSK调制的多进制LDPC译码方法，其特征在于，所述本地伪随机码序列包含多路码相位相互正交的伪码序列，所述多路码相位对应原始比特数据，所述匹配相关计算得到的匹配相关值代表接收到的原始比特数据的软判决信息。6.根据权利要求3所述的基于CSK调制的多进制LDPC译码方法，其特征在于，所述CSK调制的符号比特数与所述多进制LDPC编码的符号比特数对应一致，所述CSK解调输出向量截短长度与多进制LDPC译码运算的置信度向量的截短长度对应一致。7.根据权利要求1所述的基于CSK调制的多进制LDPC译码方法，其特征在于，所述多进制LDPC译码的方法具体包括以下步骤：S41、设置最大迭代次数，并初始化当前迭代次数，根据CSK解调输出相关值和比特数据，初始化接收符号的置信度向量，以及由变量节点传递给校验节点的置信度向量；S42、对各变量节点，根据变量节点更新规则计算判决符号和由变量节点传递给校验节点的置信度向量；S43、利用校验矩阵计算校验和，若校验和为零，则声明译码成功，将判决符号序列作为译码输出并终止译码，否则执行下一步；S44、对各校验节点，根据校验节点更新规则计算从校验节点传递给变量节点的置信度向量；S45、当前迭代次数加一，若当前迭代次数达到最大迭代次数，则终止译码并声明失败，
否则转至步骤S42。8.根据权利要求7所述的一种基于CS...

【专利技术属性】
技术研发人员：董健，杜江，陈建国，邓填棣，
申请(专利权)人：重庆两江卫星移动通信有限公司，
类型：发明
国别省市：