1.一种抗复杂干扰的网络流信标编解码方法,其特征在于,包括编码方法和解码方法,其中所述编码方法包括如下步骤:步骤1‑1,将长度为L1的待编码数据A进行循环冗余校验CRC编码生成校验信息C,将待编码数据A与校验信息C相连接后形成的二进制序列的末尾添加标记码序列,生成待低密度奇偶校验LDPC编码的数据[ACM1];
步骤1‑2,将数据[ACM1]经过LDPC编码处理,数据模式变为数据[ACD];其中D为经过LDPC编码生成的校验信息;
步骤1‑3,在数据[ACD]中插入已知标记码和间隔标记码,得到码段;其中将数据[ACD]形成的序列记为 其中bi表示序列B的第i个比特,i取值为1~L3,在序列B中每隔q个比特插入已知标记码M2,最后在序列B末尾插入间隔标记码M3,形成长度为L4的码段;
步骤1‑4,将所述长度为L4的码段重复Nr次并在其开头和结尾分别添加起始同步码S1和结束同步码S2,将添加同步码S1、S2后的序列不断重复形成码流X;同步码S1由N0个比特0和序列{1,1,1,0,1}构成,结束同步码S2由N1个比特1和序列{0,1,0,0,0}构成;
所述解码方法包括如下步骤:
步骤2‑1,接收端利用相关性检测结束同步码,找到结束同步码后反向向前检测开始同步码,如果直到码流结束仍未检测到成对的同步码,则解码失败,不做任何输出;
步骤2‑2,检测到开始同步码和结束同步码后,提取码段进行解码,内解码器结合前向后向算法和码段的重复性生成更加准确的初始对数似然比LLR信息并送入外解码器;外解码器是LDPC解码器;内解码器是最大后验概率MAP检测器;
步骤2‑3,外解码器进行解码并与内解码器迭代,直到达到最大迭代次数Ni,得到解码结果A′C,验证解码结果的正确性,如果解码结果能够通过循环冗余校验CRC,则解码成功,输出解码结果A′C的前L1个比特A′;
步骤2‑4,如果解码结果不能通过循环冗余校验CRC,则根据运行前向后向算法的结果调整码段的开始和结束位置,并再次译码,得到解码结果A″C,如果解码结果能够通过循环冗余校验CRC,则解码成功,输出解码结果A″C的前L1个比特A″;
步骤2‑5,如果结果仍不正确,则将码段的开始位置右滑t个比特、结束位置左滑t个比特,并再次译码,得到解码结果A″′C,如果解码结果能够通过循环冗余校验CRC,则解码成功,输出解码结果A″′C的前L1个比特A″′;如果解码结果仍错误则继续向后寻找开始同步码和结束同步码,并重复步骤2‑2~2‑5再次解码,如果直到码流结束仍未得到能够通过循环冗余校验CRC的解码结果,则解码失败,不做任何输出。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤1‑1中,将长度为L1的待编码数据A进行循环冗余校验CRC编码生成长度为LC的校验信息C,将待编码数据A与校验信息C相连接后形成二进制序列AC,在二进制序列AC末尾添加长度为Lm1的已知标记码序列M1,生成待低密度奇偶校验LDPC编码的数据[ACM1];
步骤1‑2中,数据[ACM1]经过LDPC编码后生成长度为L2的编码结果[ACM1D],编码后剔除已知标记码序列M1,此时数据模式变为数据[ACD],数据长度变为L3,L3=L2‑Lm1;
步骤1‑3中,长度为L4的码段[B(1:q)M2B(q+1:2q)M2...B(L3‑q+1:L3)M2 M3],其中B(1:q)表示序列B的第1到q个比特;L3‑q+1:L3指从L3‑q+1到L3;
步骤1‑4中,同步码S1和S2的长度均为s,此时码段长度扩展为s+Nr*L4+s。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,步骤2‑1包含以下步骤:
步骤2‑1‑1,在接收端创建一个大小为s的滑动窗口,发送方发送的码流X经过信道干扰后形成码流Z,从接收到的码流Z的开始位置进行接收序列与结束同步码S2的相关性检测,每一个位置m处的相关值R[m]为:其中Z[n+m]表示码流Z的第n+m个比特;
步骤2‑1‑2,如果相关值在某一个位置超过预先设定的阈值p,则记录所述位置,在所有记录下的位置中,选择相关值最大的位置为结束同步码的起始位置d2;
步骤2‑1‑3,从位置d2开始反向向前检测开始同步码,为了检测到开始同步码的结束位置,取码流Z的前d2个比特形成待检测序列 其中 表示码流Z的第d2个比特,将待检测序列Z1倒序,倒序后形成序列 进行开始同步
码S1与序列Z2的相关性检测,按照步骤2‑1‑2中的方法得到位置d′1,则开始同步码的结束位置在接收序列中为d2‑d′1+1,记为d1;
步骤2‑1‑4,如果未找到开始同步码,则从位置d2开始,按照步骤2‑1‑1~步骤2‑1‑3向后继续寻找成对的开始同步码和结束同步码;
步骤2‑1‑5,如果直到码流结束都未能检测到成对的开始同步码和结束同步码,则此次解码失败,不做任何输出。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,步骤2‑2包括以下步骤:
步骤2‑2‑1,检测到开始同步码和结束同步码后,提取开始同步码和结束同步码之间的码段 其中 表示码流Z的第d2‑1个比特,将码段z记为码段y={y1,y2,…,yl′}=z,码段长度记为l′,yl′即为 使用Pi表示信道的插入概率,Pd为删除概率,Ps为翻转概率,Pt为未发生插入和删除的概率,Pt=1‑Pi‑Pd;
步骤2‑2‑2,初始化前向概率α(0,0)=1,初始化后向概率β(Nr*L4,l′)=1,对于码段中的非标记码位置,初始化非标记码位置的先验信息为P(x=0)=0.5和P(x=1)=0.5,其中x表示发送方发送的每一个比特,P(x=0)表示比特为0的概率,P(x=1)表示比特为1的概率;
步骤2‑2‑3,开始进行前向计算,α(k,n)表示发送端发送k个比特、经过信道后接收端接收到n个比特且观测到前n‑1个比特的概率,通过如下公式计算:其中,xk表示发送的第k个比特的取值,P(xk)表示发送的第k个比特的取值概率;
函数F(xk,yn)公式为:
运行前向计算直到k=Nr*L4;
步骤2‑2‑4,开始进行后向计算,β(k,n)表示发送端发送k个比特、经过信道后接收端接收到n个比特且观测到第n+1到第l′个比特的概率,通过如下公式计算:运行后向计算直到k=0;
步骤2‑2‑5,根据前向计算和后向计算的结果,计算每个位置的条件概率:其中 表示在已知xk取值条件下在接收端观察到码段y的第1到l′个比特的概率;
然后得到Nr*L4组条件概率信息,其中每组包含 和
表示xk=0时观察到码段y的第1到l′个比特的概率, 表示xk=1
时观察到码段y的第1到l′个比特的概率;
步骤2‑2‑6,将条件概率信息分割为Nr段,每段包含L4组信息,对于每个非标记码位置,计算对数似然比信息LLR,对于标记码位置,则不计算对数似然比信息LLR;计算结束后得到无标记码位置的对数似然比信息LLR序列;
步骤2‑2‑7,内解码器能够得到进行LDPC编码前嵌入的标记码序列M1的值和位置,对于标记码序列M1的每一个比特,如果为比特0,则初始化所述比特对应的对数似然比信息LLR值为H,如果为比特1,则初始化对数似然比信息LLR为‑H,将标记码序列M1的对数似然比信息LLR嵌入到步骤2‑2‑6中形成的对数似然比信息LLR序列的对应位置,即插入在第L1+LC个位置后,形成完整的对数似然比信息LLR序列;
步骤2‑2‑8,将完整的对数似然比信息LLR序列送入LDPC解码器,等待LDPC解码器更新每个比特的先验信息,利用更新后的先验信息再次重复步骤2‑2‑2~步骤2‑2‑8,直到达到内外解码器的最大迭代次数Ni。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,步骤2‑2‑6中,采用如下公式计算对数似然比信息LLR:其中,k1表示条件概率信息的第一段中第k个位置,k2表示条件概率信息的第二段中第k个位置,kNr表示条件概率信息的第Nr段中第k个位置, 表示第Nr段中第k个位置的比特为0时观察到码段y的第1到l′个比特的概率; 表示第Nr段中第k个位置的比特为1时观察到码段y的第1到l′个比特的概率。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,步骤2‑3包括以下步骤:
步骤2‑3‑1,LDPC解码器接收来自内解码器的对数似然比信息LLR序列并开始解码,解码完成后更新每个比特的先验概率并送入内解码器,等待内解码器更新初始对数似然比信息,利用内解码器更新的初始对数似然比信息再次进行LDPC解码并更新每个比特的先验概率,直到达到最大迭代次数Ni;
步骤2‑3‑2,达到最大迭代次数后,对解码结果A′C进行循环冗余校验CRC;
步骤2‑3‑3,如果循环冗余校验CRC通过,则解码成功,输出解码结果A′C的前L1个比特A′。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,步骤2‑4包括以下步骤:
步骤2‑4‑1,如果循环冗余校验CRC不通过,则计算最后一次运行前向后向算法时的argmaxn1α(Nr*L4,n1)和argmaxn2β(0,n2),其中argmaxn1α(Nr*L4,n1)表示α(Nr*L4,n1)取最大值时对应的n1值,argmaxn2β(0,n2)表示β(0,n2)取最大值时对应的n2值,将码段的开始位置向右偏移n2比特,结束位置向左偏移n1比特;
步骤2‑4‑2,再次运行内外解码器联合迭代译码和校验的过程,即步骤2‑2‑2至步骤2‑
3‑3。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,步骤2‑5包括以下步骤:
步骤2‑5‑1,如果步骤2‑4‑2中循环冗余校验CRC不通过,则将码段的开始位置向右滑动t个比特,将结束位置向左滑t个比特,重复步骤2‑2‑2至步骤2‑3‑3;
步骤2‑5‑2,如果循环冗余校验CRC仍不通过,则在结束同步码的位置开始向后继续检测下一个开始同步码和结束同步码,并重复步骤2‑2‑1~步骤2‑5‑2解码过程,如果直到码流结束仍无法得到通过循环冗余校验CRC的解码结果,则解码失败。
9.一种计算机存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1~8中任一项所述的方法的步骤。
10.一种计算机设备,包括储存器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1~8中任一项所述的方法的步骤。