1.一种适用于非相干超宽带通信系统的LDPC编码及译码方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)、采用LDPC码对待发送信号进行信道编码,得到发送信号;
2)、将待发送信号通过UWB信道进行发送;
3)、接收端接收待发送信号,并对接收到的待发送信号进行滤波,得到接收信号;
4)、在接收端采用BP算法对接收信号进行译码,计算译码所需的各个参数,获得所需要的接收信号,具体步骤为:
4.1)、接收端对接收到的信号以及自身的Td延迟进行自相关,得到的判决变量y(i)表示为:其中,T1和T2分别表示自相关积分区间的起始点和终点,(·)*表示复数的共轭运算;
4.2)、获取先验概率,并根据先验概率对判决变量y(i)采用BP算法进行译码;
获取先验概率具体包括以下步骤:
5.1)、若x是等概率产生的随机变量,那么通过贝叶斯公式可得到:其中,u0代表的发送为“0”时的比特,u1代表的是发送为“1”时的比特,y代表的是接收到的信息比特,p(y/x=u1)代表的是当发送的信息为u1时接收到y的概率,x是等概率产生的随机变量;
5.2)、设u0代表当比特“0”通过去掉噪声的信道后的值,u1代表的是比特“1”通过该信道后的值;y是实际系统中通过信道接收到的值;则公式(13)为:定义p(y/x=u1)=p1,通过化简(14)可以得到
5.3)、用先验概率进行初始化后,按照BP算法进行译码,得到u0,u1,方差δ2依赖于信道特性,可以通过样本值得到。
2.根据权利要求1所述一种适用于非相干超宽带通信系统的LDPC编码及译码方法,其特征在于,所述步骤1)具体过程为:
1.1)、设置待发送信号为Nf个紧密排列的脉冲对组成,且每个脉冲对包括一个参考脉冲和一个数据脉冲,按照延迟Td顺序发送,在发射端生成的发送信号为:其中,Eb代表每比特的发射能量,N代表码字数据包的比特数,Nf代表每个符号中脉冲对重复的次数,g(t)代表能量归一化超宽带脉冲,bn(i)∈{±1}为发射的二进制数据符号,TS为符号周期,Tp为脉冲宽度,m为非负整数,t为连续时间变量,si(t)定义为:
1.2)、采用循环移位矩阵构造QC-LDPC码(N,j,k),N代表码长,j代表列重,k代表行重,首先给出索引矩阵P:其中,P是一个维度为j×k的索引矩阵,其中0≤s≤j-1,0≤t≤k-1且a,b是素数,j小于k;索引矩阵中的每个元素的值代表校验矩阵的子矩阵向右移的位数;
校验矩阵H为:
H的维度为jM×kM,M=N/k代表子矩阵的维度;
1.3)将H表示为如下形式:
H=[A B] (5)
其中A是维度为jM×jM的方阵,B的维度为jM×(k-j)M;则生成矩阵G:-1 T
G=[(A ·B) I] (6)
其中,方阵A是非奇异矩阵;
1.4)、根据生成矩阵G,对待发送信号进行编码,生成发送信号。
3.根据权利要求2所述的一种适用于非相干超宽带通信系统的LDPC编码及译码方法,其特征在于,所述方阵A构造方法为:
2.1)、改变索引矩阵P,得到新的索引矩阵P1:
2.2)、在该矩阵中,z代表的是零矩阵,相应的校验矩阵表示为:从H1中可以得到A1
通过这种改变,A1是非奇异的。
4.根据权利要求2所述的一种适用于非相干超宽带通信系统的LDPC编码及译码方法,其特征在于,所述方阵A构造方法为:
3.1)、首先交换公式(5)中H的各列,使A的对角线元素全部为1;
3.2)、当交换矩阵H的列时,矩阵的列重和环特性保持不变;
3.3)、对交换矩阵H进行变换:
第一步:从第1行到第jM行,将方阵A对角线下方的元素1替换为0,同时检查方阵A是否非奇异;如果不是非奇异的,则重复进行该步骤,直到A非奇异;
第二步:从方阵A得到生成矩阵。
5.根据权利要求2所述的一种适用于非相干超宽带通信系统的LDPC编码及译码方法,其特征在于,所述步骤3)的具体步骤为:在TRPC系统中,信号经过编码且通过UWB信道及滤波器后,接收到的信号为:其中,*代表线性卷积,n(t)代表加性高斯白噪声,在IEEE 802.15.4a标准中,多径信道冲激响应表示为:其中,αk和τk分别代表第K路多径分量的复衰落系数和到达延时;为了确保没有符号间干扰,设TS≥2NfTd+τmax,其中τmax代表信道的最大延时。