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CN111541516B - 信道编码识别方法、装置、电子装置及存储介质 - Google Patents

信道编码识别方法、装置、电子装置及存储介质 Download PDF

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CN111541516B CN202010304256.7A CN202010304256A CN111541516B CN 111541516 B CN111541516 B CN 111541516B CN 202010304256 A CN202010304256 A CN 202010304256A CN 111541516 B CN111541516 B CN 111541516B
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Abstract

本申请涉及一种信道编码识别方法、装置、电子装置及存储介质，方法包括：获取待识别的L波段卫星通信信号的第一二进制比特流以及L波段卫星通信信号的调制方式，L波段卫星通信信号为原始通信信号的第二二进制比特流经过信道编码、调制、信道传输、解调后得到，信道编码的编码方式包括：VTB、TCM、TPC、LDPC以及VersaFEC中任意一种；根据调制方式对第一二进制比特流进行电平转换，得到第三二进制比特流；对第三二进制比特流进行去模糊处理，得到第四二进制比特流；对第四二进制比特流进行帧长估计，得到帧长参数；根据帧长参数以及调制方式识别所述L波段卫星通信信号的信道编码。该方法可有效识别L波段卫星通信信号的信道编码方式。

Description

信道编码识别方法、装置、电子装置及存储介质
技术领域
本发明属于通信信号处理技术领域，尤其涉及一种信道编码识别方法、装置、电子装置及存储介质。
背景技术
远距离的无线信号传输，尤其是卫星通信系统中，往往需要采用对需要传输的信号进行调制以实现其远距离传输。而且，卫星信号传输往往会采用不同的信道编码技术来提高数据传输的稳定性和可靠性。
目前，在L波段卫星信号传输中采用的信道编码方式包括：维特比编码(Viterbi，VTB)、网格编码(Trellis Coded Modulation，TCM)、Turbo乘积码(Turbo Product code，TPC)、低密度奇偶校验码(Low-density Parity-check，LDPC)以及VersaFEC等。在进行数据译码之前需要首先识别信道的编码方式，信道编码的多样性，给卫星通信系统的接收端增加了分析和处理的难度。目前对于L波段的信道编码识别方法还缺乏完整的方案。
发明内容
本申请提供一种信道编码识别方法、装置、电子装置及存储介质，用以解决目前对于L波段的信道编码缺乏完整的识别方案的技术问题。
本申请第一方面提供一种信道编码识别方法，用于对L波段卫星通信信号的信道编码识别，方法包括：
获取待识别的L波段卫星通信信号的第一二进制比特流以及所述L波段卫星通信信号的调制方式，所述L波段卫星通信信号为原始通信信号的第二二进制比特流经过信道编码、调制、信道传输、解调后得到，所述信道编码的编码方式包括：VTB、TCM、TPC、LDPC以及VersaFEC中任意一种；
根据所述调制方式对所述第一二进制比特流进行电平转换，得到第三二进制比特流；
对所述第三二进制比特流进行去模糊处理，得到第四二进制比特流；
对所述第四二进制比特流进行帧长估计，得到帧长参数；
根据所述帧长参数以及所述调制方式识别所述L波段卫星通信信号的信道编码方式。
进一步地，所述对所述第四二进制比特流进行帧长估计，得到帧长参数，包括：
获取所述第四二进制比特流的帧头；
确定所述帧头的帧头类型；
根据所述帧头类型确定所述二进制比特流的帧长数据；
确定所述帧头以及所述帧长数据为帧长参数。
进一步地，所述根据所述帧长参数识别所述L波段卫星通信信号的信道编码，包括：
根据所述帧长参数以及所述调制方式计算不同编码率对应的复合值；
根据所述复合值识别所述L波段卫星通信信号的信道编码。
本申请第二方面提供一种信道编码识别装置，用于对L波段卫星通信信号的信道编码识别，所述装置包括：
获取模块，用于获取待识别的L波段卫星通信信号的第一二进制比特流以及所述L波段卫星通信信号的调制方式，所述L波段卫星通信信号为原始通信信号的第二二进制比特流经过信道编码、调制、信道传输、解调后得到，所述信道编码的编码方式包括：VTB、TCM、TPC、LDPC以及VersaFEC中任意一种；
电平转换模块，用于根据所述调制方式对所述第一二进制比特流进行电平转换，得到第三二进制比特流；
去模糊模块，用于对所述第三二进制比特流进行去模糊处理，得到第四二进制比特流；
帧长估计模块，用于对所述第四二进制比特流进行帧长估计，得到帧长参数；
识别模块，用于根据所述帧长参数以及所述调制方式识别所述L波段卫星通信信号的信道编码方式。
本申请第三方面提供一种电子装置，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上可以被所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现第一方面提供的任意一种方法中的步骤。
本申请第四方面提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现第一方面提供的任意一种方法中的步骤。
从上述本申请实施例可知，本申请提供的信道编码识别方法，用于对L波段卫星通信信号的信道编码识别，方法包括：获取待识别的L波段卫星通信信号的第一二进制比特流以及L波段卫星通信信号的调制方式，L波段卫星通信信号为原始通信信号的第二二进制比特流经过信道编码、调制、信道传输、解调后得到，信道编码的编码方式包括：VTB、TCM、TPC、LDPC以及VersaFEC中任意一种；根据调制方式对第一二进制比特流进行电平转换，得到第三二进制比特流；对第三二进制比特流进行去模糊处理，得到第四二进制比特流；对第四二进制比特流进行帧长估计，得到帧长参数；根据帧长参数以及调制方式识别所述L波段卫星通信信号的信道编码。该方法通过对L波段卫星通信信号的二进制比特流进行电平转换、去模糊以及帧长估计，得到帧长参数；并结合初始二进制比特流的调制方式对L波段卫星通信信号的信道编码进行识别，该方法可有效识别L波段卫星通信信号的信道编码方式。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的信道编码识别方法的流程示意图；
图2为L波段卫星通信系统的流程示意图；
图3为信道编码识别结果图；
图4为本申请实施例提供的信道编码识别装置的结构示意图。
具体实施方式
为使得本申请的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而非全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
如图1所示，为本申请实施例提供的信道编码识别方法的流程示意图，方法包括如下步骤：
步骤101，获取待识别的L波段卫星通信信号的第一二进制比特流以及L波段卫星通信信号的调制方式。
在本申请实施例中，在接收到L波段卫星通信信号时，需要对该卫星通信信号的信道编码方式进行识别。首先，可以理解的是，待识别的L波段卫星通信信号经过信号发射以及接收的过程，如图2所示，为L波段卫星通信系统的流程示意图，该流程包括如下步骤：
步骤201，对需要发送的信号的数据流进行信道编码；
具体地，需要发送的信号的数据的二进制比特流记为b＝[b1,…,bK]，对该二进制比特流进行信道编码，信道编码的方式包括：VTB、TCM、TPC、LDPC以及VersaFEC-1/2这几种编码方式，信道编码后得到一组编码后的序列，记为：
c＝Φ(b)＝[c1,…,cN]
其中，Φ(·)是编码函数，c是编码后的数据的二进制比特流。在L波段的卫星通信信号中，编码效率主要包括："1/2","2/3","3/4","4/5","5/6","6/7","7/8","5/16","19/24","21/44","0.95","0.79","1/1"。
步骤202，对编码后的数据进行调制。
在本申请实施例中，对进行信道编码后的数据二进制比特流进行调制的方式有：二进制相移键控(Binary Phase Shift Keying，BPSK)、正交相移键控(Quadrature PhaseShift Keying，QPSK)、偏移四相相移键控(offset-QPSK、OQPSK)以及8PSK。
步骤203，将调制后的数据进行发射。
在本申请实施例中，对数据进行调制后将调制后的数据发射至接收端，调制后的数据通过无线信道进行传输。
步骤204，对接收到的数据进行解调。
在本申请实施例中，在接收端，相对于发射端比特流c的软解调信息为
Figure BDA0002455159470000053
其中第i个编码比特ci的软解调信息/>
Figure BDA0002455159470000054
Figure BDA0002455159470000055
为对数后验概率(posteriorloglikelihood ratio，LLR)，即：
Figure BDA0002455159470000051
其中，r为接收端接收数据的向量。
对解调后得到的数据的二进制比特流，记为步骤101中的第一二进制比特流，原始通信信号的二进制比特流b可以记为第二二进制比特流。进一步明确了L波段卫星通信信号的调制方式为BPSK、QPSK、OQPSK以及8PSK中任意一种。
步骤102，根据调制方式对第一二进制比特流进行电平转换，得到第三二进制比特流。
在本申请实施例中，对于解调后的第一二进制比特流c，根据其调制方式进行电平转换，即：
Figure BDA0002455159470000052
其中等号前的B为第三二进制比特流，等号后的B为第一二进制比特流，其初始值可以赋值为0，n为左移位数。
步骤103，对第三二进制比特流进行去模糊处理，得到第四二进制比特流。
在本申请实施例中，由于数据在传输过程中，干扰的影响会产生相位模糊。因此，在对待识别信道编码方式的二进制比特流进行电平转换后，需要对转换后的二进制比特流进行去模糊处理。即：
Figure BDA0002455159470000061
其中，等号前的B为去模糊后的二进制比特流，即第四二进制比特流。等号后的B为第三二进制比特流。S为相位纠正参数。根据去模糊需求，比如90度模糊化、180度模糊化或270度模糊化，S可以是0x00,0x01,0x02,0x03等。
步骤104，对第四二进制比特流进行帧长估计，得到帧长参数。
具体地，对第四二进制比特流进行帧长估计，得到帧长参数，包括：
获取第四二进制比特流的帧头；
确定帧头的帧头类型；
根据帧头类型确定二进制比特流的帧长数据；
确定帧头以及帧长数据为帧长参数。
在本申请实施例中，对帧长进行估计主要是统计比特流出现重复的规律获取帧头，进而估计到帧的长度。具体地，通过最大后验概率的形式统计帧头，即：
F＝arg max(p(B))
其中，F表示帧头，B为第四二进制比特流。此处通过统计0、1比特流出现的概率，从而得到0、1出现的规律，估计得到帧头。具体的可以通过查表对比统计0、1比特流出现的次数，得到帧头。获取到第四二进制比特流的帧头后，通过查表VTB、TCM、TPC、LDPC以及VersaFECal确定帧头类型，进而确定帧头长度。帧的长度可以通过帧头长度计算得到，具体如下：
Figure BDA0002455159470000062
其中，L为帧的长度。帧的长度是进行信道编码识别的关键信息，帧长估计的正确率直接决定了L波段卫星通信系统信道编码识别的性能。以上得到的帧头以及帧长数据统称为帧长参数。
步骤105，根据帧长参数以及调制方式识别L波段卫星通信信号的信道编码。
在本申请实施例中，根据获取的帧头以及帧长数据，结合调制方式，对信道编码方式进行判断。
具体地，根据帧长参数识别L波段卫星通信信号的信道编码包括：
根据帧长参数以及调制方式计算不同编码率对应的符合值；
根据符合值识别L波段卫星通信信号的信道编码。
在本申请实施例中，根据不同的编码率计算对应的复合值，并从中统计出最大的复合值。如果最大的复合值大于75，则信道编码方式为卷积编码方式。此处阈值75位L波段卫星通信信号的经验值。则采用编码方式遍历的方法，进行VTB编码方式对比校验和判断，根据帧长和调制方式BPSK、QPSK、OQPSK、8PSK遍历校验得到对应的编码方式和编码码率。
如果最大复合值小于75，则进行进一步的判断，确定其是否是TPC或TCM编码方式。根据帧头、帧长度以及调制方式查表遍历判断是否为TPC编码方式。即通过查表TPC编码方式的帧头和帧长度进行对比校验，若校验成功，则信道编码方式为TPC编码，同时可将编码码率一同输出。若校验不成功，则确定调制方式是否为8PSK，若确定调制方式为8PSK，则进行TCM编码方式判断。同样地，可通过查表TCM编码方式的帧头和帧长度进行对比校验，若校验成功，则确定信道编码方式为TCM编码方式，并一同输出编码码率。若校验不成功，抑或调制方式不是8PSK，则进行其他信道编码方式的识别判断。即进入LDPC以及VersaFEC编码方式的识别判断直至校验成功。
信道编码识别方案可使用C++编写实现，当连接CDM-625A信号发生器，接收信号在个人电脑主机上运行识别，统计调制方式为QPSK，编码率为1/2的卫星通信信号时，统计其信道编码识别正确率，如图3所示，为信道编码识别结果图，从图中可以看出，当信噪比(Signal-noise ratio，SNR)大于5DB的时候识别正确率大于85％。
从上述描述可知，本申请实施例提供的信道编码识别方法，用于对L波段卫星通信信号的信道编码识别，方法包括：获取待识别的L波段卫星通信信号的第一二进制比特流以及L波段卫星通信信号的调制方式，L波段卫星通信信号为原始通信信号的第二二进制比特流经过信道编码、调制、信道传输、解调后得到，信道编码的编码方式包括：VTB、TCM、TPC、LDPC以及VersaFEC中任意一种；根据调制方式对第一二进制比特流进行电平转换，得到第三二进制比特流；对第三二进制比特流进行去模糊处理，得到第四二进制比特流；对第四二进制比特流进行帧长估计，得到帧长参数；根据帧长参数以及调制方式识别所述L波段卫星通信信号的信道编码。该方法通过对L波段卫星通信信号的二进制比特流进行电平转换、去模糊以及帧长估计，得到帧长参数；并结合初始二进制比特流的调制方式对L波段卫星通信信号的信道编码进行识别，该方法可有效识别L波段卫星通信信号的信道编码方式且可以提高信道编码识别的正确率。
为本申请另一方面提供了一种信道编码识别装置，如图4所示，为本申请实施例提供的信道编码识别装置的模块示意图。该装置用于对L波段卫星通信信号的信道编码进行识别，装置包括：
获取模块401，用于获取待识别的L波段卫星通信信号的第一二进制比特流以及L波段卫星通信信号的调制方式，L波段卫星通信信号为原始通信信号的第二二进制比特流经过信道编码、调制、信道传输、解调后得到，信道编码的编码方式包括：VTB、TCM、TPC、LDPC以及VersaFEC中任意一种；
电平转换模块402，用于根据调制方式对第一二进制比特流进行电平转换，得到第三二进制比特流；
去模糊模块403，用于对第三二进制比特流进行去模糊处理，得到第四二进制比特流；
帧长估计模块404，用于对第四二进制比特流进行帧长估计，得到帧长参数；
识别模块405，用于根据帧长参数以及调制方式识别所述L波段卫星通信信号的信道编码方式。
可以理解的是，本申请实施例提供的信道编码识别装置的各个模块的工作内容与图1实施例中记载的信道编码识别方法的各个步骤内容相同，此处不再予以赘述。
本申请第三方面还提供了一种电子装置，该电子装置包括存储器、处理器以及存储在存储器上可以被处理器执行的计算机程序。当处理器执行计算机程序时，实现第一方面提供的信道编码识别方法中的各个步骤。
本申请第四方面提供了一种存储介质，该存储介质可以是存储器。该存储介质上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现第一方面提供的信道编码识别方法中的各个步骤。进一步的，该计算机可读存储介质还可以是U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。
集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个可读存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的可读存储介质包括：U盘、移动硬盘、ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简便描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某些步骤可以采用其它顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定都是本申请所必须的。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
以上为对本申请所提供的信道编码识别方法、装置、存储介质及终端的描述，对于本领域的技术人员，依据本申请实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (5)

1.一种信道编码识别方法，用于对L波段卫星通信信号的信道编码识别，其特征在于，所述方法包括：
获取待识别的L波段卫星通信信号的第一二进制比特流以及所述L波段卫星通信信号的调制方式，所述L波段卫星通信信号为原始通信信号的第二二进制比特流经过信道编码、调制、信道传输、解调后得到，所述信道编码的编码方式包括：VTB、TCM、TPC、LDPC以及VersaFEC中任意一种；
根据所述调制方式对所述第一二进制比特流进行电平转换，得到第三二进制比特流；其中，所述调制方式为二进制相移键控、正交相移键控、偏移四相相移键控及8PSK中的一种；
对所述第三二进制比特流进行去模糊处理，得到第四二进制比特流；
对所述第四二进制比特流进行帧长估计，得到帧长参数；
根据所述帧长参数以及所述调制方式计算不同编码率对应的复合值；
当所述复合值大于预设阈值，则将所述信道编码方式识别为卷积编码方式；当所述复合值小于预设阈值，则将所述信道编码方式确定为TPC编码方式或TCM编码方式。
2.根据权利要求1所述的信道编码识别方法，其特征在于，所述对所述第四二进制比特流进行帧长估计，得到帧长参数，包括：
获取所述第四二进制比特流的帧头；
确定所述帧头的帧头类型；
根据所述帧头类型确定所述二进制比特流的帧长数据；
确定所述帧头以及所述帧长数据为帧长参数。
3.一种信道编码识别装置，用于对L波段卫星通信信号的信道编码识别，其特征在于，所述装置包括：
获取模块，用于获取待识别的L波段卫星通信信号的第一二进制比特流以及所述L波段卫星通信信号的调制方式，所述L波段卫星通信信号为原始通信信号的第二二进制比特流经过信道编码、调制、信道传输、解调后得到，所述信道编码的编码方式包括：VTB、TCM、TPC、LDPC以及VersaFEC中任意一种；
电平转换模块，用于根据所述调制方式对所述第一二进制比特流进行电平转换，得到第三二进制比特流；其中，所述调制方式为二进制相移键控、正交相移键控、偏移四相相移键控及8PSK中的一种；
去模糊模块，用于对所述第三二进制比特流进行去模糊处理，得到第四二进制比特流；
帧长估计模块，用于对所述第四二进制比特流进行帧长估计，得到帧长参数；识别模块，用于根据所述帧长参数以及所述调制方式计算不同编码率对应的复合值，当所述复合值大于预设阈值，则将所述信道编码方式识别为卷积编码方式；当所述复合值小于预设阈值，则将所述信道编码方式确定为TPC编码方式或TCM编码方式。
4.一种电子装置，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上可以被所述处理器执行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时，实现权利要求1或2中任意一项所述方法中的步骤。
5.一种存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时，实现权利要求1或2中任意一项所述方法中的步骤。
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