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数字视频广播卫星标准接收系统内码信息快速估计的方法

阅读：1037发布：2020-08-25

专利汇可以提供数字视频广播卫星标准接收系统内码信息快速估计的方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种数字视频广播卫星标准接收系统内码信息快速估计的方法，它涉及通信领域中的数字视频广播卫星接收内码信息判定技术。它是一种基于卷积码校验向量和编码序列之间关系的内码信息估计方法，利用先验校验向量与接收码流内积为零的特性进行内码估计，完成接收系统内码信息快速估计。本发明在与传统估计算法估计性能相同的情况下，时间仅仅为传统估计算法时间的1/10，从而大大节约了内码估计时间，因此本发明具有算法简单，性能稳健，识别速度快等优点，特别适用于快速数字卫星接收系统中的内码信息快速判定。，下面是数字视频广播卫星标准接收系统内码信息快速估计的方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种数字视频广播卫星标准接收系统内码信息快速估计的方法，其特征在于包括步骤：
①根据数字视频广播卫星DVB-S标准，计算出数字视频广播卫星DVB-S标准中规定的5种卷积码的校验向量，将这5种校验向量分别复制n-1次存储到计算的缓存区，并对5种卷积码校验向量的数据给出编号，n为用户定义的一个自然数；
②选取计算缓存区内的5种卷积码校验向量数据中的一种，将其与接收到的数据按照编号进行n组内积运算；
③将n组内积运算的结果相加后记为m，计算n-m的代数差值即为计算结果中0元素的个数；
④将n-m的代数差值与给定0元素的个数门限值比较，当n-m值小于给定门限值时，将接收数据进行π/2相移后，跳转至步骤②继续进行n-m的代数差值与给定0元素的个数门限值比较，当任何时刻n-m的代数值大于给定0元素的个数门限值时，则判定此校验向量所对应的编码方式即为内码信息的编码方式；
完成数字视频广播卫星标准接收系统内码信息快速估计。

说明书全文

技术领域

本发明涉及通信领域中的一种数字视频广播卫星DVB-S标准接收系统内码信息快速估计的方法，特别适用于快速数字卫星接收系统中的内码信息快速判定。

背景技术

目前在数字视频广播卫星接收领域中传统的内码信息判定方法为基于搜索恢复解调后接收数据中的同步字段来进行估计的。根据DVB-S标准的传输数据的格式，同步字节内容是确知的(47HEX/B8HEX)。和基于二次编码的方法，它的基本思想是将内码码率的判定放在译码模块完成。具体判定方法是在接收端完成译码后，对译出的比特数据流再按原发射端编码方式重新进行编码，如果再次译码的数据和接收数据的差值在门限之内，则认为同步成功并判定为此码率的编码，否则将遍历同步和码率，直到成功为止。
以上的方法虽然能够有效的进行DVB-S标准中的内码接收，但是其估计时间过长，不能满足数字卫星接收的要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于避免上述背景中的技术不足之处而提供一种数字视频广播卫星DVB-S标准接收系统内码信息快速估计的方法，本方法可以有效的将估计时间缩短为二次编码算法估计时间的1/10，因此本发明具有算法简单，性能稳健，识别速度快等特点。
本发明所要解决的技术问题是这样实现的，包括步骤：
①根据数字视频广播卫星DVB-S标准，计算出数字视频广播卫星DVB-S标准中规定的5种卷积码的校验向量，将这5种校验向量分别复制n-1次存储到计算的缓存区，并对5种卷积码校验向量的数据给出编号，n为用户定义的一个自然数；
②将接收到的数据与计算缓存区内的5种卷积码校验向量的数据，选取其中的一种按照编号进行n组内积运算；
⑧将n组内积运算的结果相加后记为m，计算n-m的代数差值即为计算结果中0元素的个数；
④将n-m的代数差值与给定0元素的个数门限值比较，当n-m值小于给定门限值时，将接收数据进行π/2相移后，跳转至步骤②、⑧继续进行n-m的代数差值与给定0元素的个数门限值比较，当任何时刻n-m的代数值大于给定0元素的个数门限值时，则判定此校验向量所对应的编码方式即为内码信息的编码方式；
完成数字视频广播卫星标准接收系统内码信息快速估计。
本发明相比背景技术具有如下优点：
1.本发明采用采用基于截断校验向量与对应码序列内积为零的特定进行内码估计，由于仅完成了代数译码的部分步骤，而代数译码的计算复杂度明显小于维特比译码，因而该算法的识别速度快。
2.本发明中仅需要进行二进制的内积运算和计数累加，因而硬件实现简单，性能稳健。

具体实施方式

本发明原理是设计一种数字视频广播卫星标准(DVB-S)接收系统内码信息快速估计的方法。该方法基于DVB-S标准中所应用的卷积编码所对应的校验向量唯一存在和校验向量与对应编码码序列内积为零的特点进行内码信息估计。
本发明包括步骤：
①根据数字视频广播卫星DVB-S标准，计算出数字视频广播卫星DVB-S标准中规定的5种卷积码的校验向量，将这5种校验向量分别复制n-1次存储到计算的缓存区，并对5种卷积码校验向量的数据给出编号，n为用户定义的一个自然数。
实施例本发明中校验向量的定义1为：校验向量是最小基本校验矩阵的截断向量。
实施例本发明中码率为1/m的源卷积码等价变换的采用引理1为：设C是码率为1/m的源卷积码，其生成多项式生成矩阵是G(D)＝(g1(D)，…，gm(D))，其中

g_{k} (D) = Σ_{j = 0}^{\infty} g_{k, j} D^{j} \in F [D],

k＝1，…m。设

{\hat{g}}_{k, i} (D) = g_{k, lj + i} D^{j},

i＝0，1，…l-1，k＝1，…m，则与C等价的l/ml码率的卷积码C′的生成矩阵

G^{'} (D) = (\begin{matrix} {\hat{g}}_{1,0} (D) & \cdot \cdot \cdot & {\hat{g}}_{m, 0} (D) & {\hat{g}}_{1,1} (D) & \cdot \cdot \cdot & {\hat{g}}_{m, 0} (D) & \cdot \cdot \cdot & {\hat{g}}_{1, l - 1} (D) & \cdot \cdot \cdot & {\hat{g}}_{m, l - 1} (D) \\ {\hat{Dg}}_{1, l - 1} (D) & \cdot \cdot \cdot & {\hat{Dg}}_{m, l - 1} (D) & {\hat{g}}_{1,0} (D) & \cdot \cdot \cdot & {\hat{g}}_{m, 0} (D) & \cdot \cdot \cdot & {\hat{g}}_{1, l - 2} (D) & \cdot \cdot \cdot & {\hat{g}}_{m, l - 2} (D) \\ {\hat{Dg}}_{1, l - 2} (D) & \cdot \cdot \cdot & {\hat{Dg}}_{m, l - 2} (D) & {\hat{Dg}}_{1, l - 1} (D) & \cdot \cdot \cdot & {\hat{Dg}}_{m, l - 1} (D) & \cdot \cdot \cdot & {\hat{g}}_{1, l - 3} (D) & \cdot \cdot \cdot & {\hat{g}}_{m, l - 3} (D) \\ \cdot & \cdot \cdot \cdot & \cdot & \cdot & \cdot \cdot \cdot & \cdot & \cdot \cdot \cdot & \cdot & \cdot \cdot \cdot & \cdot \\ \cdot & \cdot \cdot \cdot & \cdot & \cdot & \cdot \cdot \cdot & \cdot & \cdot \cdot \cdot & \cdot & \cdot \cdot \cdot & \cdot \\ \cdot & \cdot \cdot \cdot & \cdot & \cdot & \cdot \cdot \cdot & \cdot & \cdot \cdot \cdot & \cdot & \cdot \cdot \cdot & \cdot \\ {\hat{Dg}}_{1,1} (D) & \cdot \cdot \cdot & {\hat{Dg}}_{m, 1} (D) & {\hat{Dg}}_{1,2} (D) & \cdot \cdot \cdot & {\hat{Dg}}_{m, 2} (D) & \cdot \cdot \cdot & {\hat{g}}_{1,0} (D) & \cdot \cdot \cdot & {\hat{g}}_{m, 0} (D) \end{matrix})

实施例本发明中判定生成矩阵是否为编码矩阵的采用引理2为：设G(D)＝(g1(D)，…，gm(D))是码率为1/m的卷积码C的生成多项式矩阵。G(D)是一个编码矩阵当且仅当G′(D)是一个编码矩阵，其中G′(D)如引理1中定义。
实施例本发明证明的DVB-S中卷积码的校验向量唯一存在的定理1为：DVB-S中的任何一种删除卷积码的基本校验矩阵h∞的截断向量hk/n唯一存在。
对定理1的证明如下：将DVB-S中应用的(2，1，6)卷积码的生成矩阵G∞写成D的函数形式：G(D)＝[g(1，1)(D)，g(1，2)(D)]＝[1+D+D2+D3+D6，1+D2+D3+D5+D6]。因为G(0)满秩，由卷积码编码定义可知G(D)为编码矩阵。
又由引理2得知，与1/2等价的码率为m/2m的生成矩阵G′(D)必为编码矩阵。已知DVB-S中应用的删除卷积码均为具有良好性质的删除卷积码。其必然具有如下性质：(1)其删除模式满足(p(2i)，p(2i+1))≠(0，0)，i＝0，1…l-1。(2)其能够唯一译码。则必然存在一个n×l多项式矩阵Q使得Gp(D)Q＝I，由于Gp(D)存在右逆，所以Gp(D)必为基本编码矩阵。
由于Gp(D)为基本编码矩阵，且Gp[D]h为满秩的，则Gp(D)为极小编码矩阵。在DVB-S中使用的卷积码均为码率为n-1/n的卷积码。则其校验矩阵Hp(D)必为一个1×n的多项式矩阵。在其基本校验矩阵h∞中选取max0≤i≤n-1{deghi(D)}达到最小的那组向量为截断向量hk/n。则hk/n必然唯一存在。定理1得证。
根据定理1可以通过高斯消元法求得DVB-S中五种编码方式的校验向量。将这五种校验向量分别复制n-1次存储到计算的缓存区，并对每组数据给出编号。
②将接收到的数据与计算缓存区内的5种卷积码校验向量的数据，选取其中的一种按照编号进行n组内积运算。
卷积码的输入序列m和输出序列C有如下关系：C＝mG∞，其中G∞则为该卷积码的生成矩阵。生成矩阵和校验矩阵存在下列关系：

G_{\infty} H_{\infty}^{T} = 0,

所以其输出序列C与校验矩阵存在以下关系：

{CH}_{\infty}^{T} = 0 - - - (1)

根据式(1)，如果校验向量与编码方式相对应，则其内积为零。
③将n组内积运算的结果相加后记为m，计算n-m的代数差值即为计算结果中0元素的个数。
④将n-m的代数差值与给定0元素的个数门限值比较，当n-m值小于给定门限值时，将接收数据进行π/2相移后，跳转至步骤②、③继续进行n-m的代数差值与给定0元素的个数门限值比较，当任何时刻n-m的代数值大于给定0元素的个数门限值时，则判定此校验向量所对应的编码方式即为内码信息的编码方式。
以码率为1/2卷积码为例，选取数据长度为N＝114比特，若迭代次数为50次，为保证每N长的数据出现2个误码(此时误码不影响估计结果)，将门限值确定为T＝36(即，50-2×7＝36，其中7为约束长度)，从而保证了本方法具有很低的漏报概率。另一方面，只有当数据全为零时才会出现虚警现象，而在数据进行卷积编码之前已经进行了卷积交织，不会出现长连0的现象，因此，可以保证本方法具有很低的虚警概率PF。
完成数字视频广播卫星标准(DVB-S)接收系统内码信息快速估计。
本发明上述实施例中涉及的数学符号均为本技术领域中常用符号。

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