專利名稱：一種偽隨機交織的盲識別方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字通信系統(tǒng)中一種偽隨機交織的盲識別方法，所述的偽隨機交織特指信息數(shù)據(jù)在進行二進制線性分組碼編碼后進行的偽隨機交織。本發(fā)明適用于智能通信、 通信偵察、信息對抗等領(lǐng)域。偽隨機交織在現(xiàn)代通信中應(yīng)用非常廣泛，隨著數(shù)字通信技術(shù)的發(fā)展，越來越多的領(lǐng)域都會產(chǎn)生對偽隨機交織盲識別技術(shù)的需求，偽隨機交織的盲識別技術(shù)也是當(dāng)今通信研究的前沿領(lǐng)域。如何從信息碼流中正確地識別出偽隨機交織及其交織前所使用的信道編碼相關(guān)參數(shù)，從而正確解碼，是信息偵察和信息截獲領(lǐng)域的一個基本問題，目前還少見報道。要實現(xiàn)信息的截獲和攻擊，特別是在自適應(yīng)調(diào)制編碼應(yīng)用越來越廣泛的情況下，對信道編碼 (包括交織)的盲識別是首先要解決的問題，是一項重要的基礎(chǔ)性研究工作，只有準(zhǔn)確識別出偵察對象的信道編碼體制，基于信息層的偵察和對抗才有實現(xiàn)的可能。偽隨機交織的盲識別分析包括確定偽隨機交織的交織長度，交織起點及交織關(guān)系。此外，偽隨機交織前所使用的相關(guān)信道編碼參數(shù)也是需要識別的重要內(nèi)容。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提出一種流程清晰，適用面廣的偽隨機交織盲識別方法。本發(fā)明方法經(jīng)線性變換在確定偽隨機交織長度和偽隨機交織起點后，對矩陣進行數(shù)學(xué)分析，確定交織前所使用的信道編碼參數(shù)，通過分析交織前后碼元間關(guān)系方程，找出交織規(guī)律，確定交織關(guān)系。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的偽隨機交織的盲識別方法，包括如下步驟①根據(jù)接收的數(shù)據(jù)選取合適長度的序列作為識別序列，固定將要排列的矩陣行數(shù) P，P至少大于2倍的交織長度；②取定列數(shù)最大值和最小值，按列數(shù)變化將數(shù)據(jù)序列排成矩陣形式，計算該矩陣的秩，并記下秩不等于列數(shù)的列值，確定交織長度L ；③矩陣列數(shù)依次取為L，2L，3L，4L……，行數(shù)大于列數(shù)即可；將碼序列進行移位， 對各矩陣分別求秩，記下L種移位情況(無移位和L-I種不同移位)時不同維數(shù)下矩陣的秩，分析確定交織起始點；④分析列數(shù)為交織長度L，交織幀的起點作為矩陣首位時的矩陣秩R，得到關(guān)于交織前(n，k)分組碼的方程(其中t為每交織幀中所含的完整分組碼字數(shù))，分析確定分組碼編碼參數(shù)n，k及其生成多項式；
背景技術(shù)：
發(fā)明內(nèi)容
⑤分析列數(shù)為交織長度L，交織幀的起點作為矩陣首位時的矩陣，比對交織前后的約束方程，分析確定交織置換關(guān)系。完成偽隨機交織的盲識別。優(yōu)選地，本發(fā)明上述偽隨機交織的盲識別方法中，交織長度L的確定對偽隨機交織所構(gòu)成的ρ X q矩陣(P > 2L，q < P)，若q為L或L的整數(shù)倍，則單位化后左上角單位陣的維數(shù)相等，且此時矩陣的秩不等于列數(shù)q。優(yōu)選地，本發(fā)明上述偽隨機交織的盲識別方法中，交織起始點的確定對偽隨機交織所構(gòu)成的PXq矩陣(p>2L，q為L倍數(shù))而言，當(dāng)交織起點(必為分組碼起點)與矩陣每行起點重合時，其秩最小(相應(yīng)解空間維數(shù)最大)。優(yōu)選地，本發(fā)明上述偽隨機交織的盲識別方法中，交織前分組碼編碼參數(shù)的確定 對偽隨機交織所構(gòu)成的PXL矩陣(p > L)，若其秩為R，則有下述方程成立，其中t為每交織幀中所含的完整分組碼字數(shù)。
Γ \ (η - k)t = L - RV . [η = L優(yōu)選地，本發(fā)明上述偽隨機交織的盲識別方法中，交織關(guān)系的確定分組碼如果沒有交織，可以求出其監(jiān)督矩陣，得到編碼約束方程；如果有交織，交織后所得到的編碼約束方程一定和原約束方程有關(guān)系，這兩種方程之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系就是交織關(guān)系，即交織后的碼元滿足的相關(guān)關(guān)系均由交織前的方程演變而來。優(yōu)選地，本發(fā)明上述偽隨機交織的盲識別方法中，偽隨機交織特指信息數(shù)據(jù)在進行二進制線性分組碼編碼后進行的偽隨機交織，且該偽隨機交織具有以下特點①幀內(nèi)連續(xù)性。在交織后的序列U中，任取L位，如這L位恰好屬于一個交織幀， 那么經(jīng)過相應(yīng)逆置換后，則可構(gòu)成連續(xù)的L位分組碼序列；如果此L位不屬于同一交織幀， 則不論怎樣變換，也無法生成L位長的連續(xù)分組碼序列。 ②幀間的時序性。由于偽隨機交織是以幀為單位進行的，在一幀內(nèi)，將C序列的比特順序打亂，對幀與幀之間的時間順序不影響，若j > i，則在碼序列C中，第j幀的L比特一定在第i幀L比特之后。③同組同幀性。分組碼序列的同一分組的η位一定是在同一交織幀內(nèi)，反過來講， 同一分組的η位不可能分布在兩幀內(nèi)。相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明經(jīng)線性變換在確定偽隨機交織長度和偽隨機交織起點后，對矩陣進行數(shù)學(xué)分析，確定交織前所使用的分組碼編碼參數(shù)。通過分析交織前后碼元間關(guān)系方程，找出交織規(guī)律，從而確定交織關(guān)系。本發(fā)明較好地解決了偽隨機交織長度確定， 偽隨機交織起始點確定，交織前分組碼編碼參數(shù)確定及交織關(guān)系確定等問題，僅通過通信內(nèi)容即可實現(xiàn)偽隨機交織及交織前分組碼編碼參數(shù)的盲識別，具有算法簡捷，過程清晰，識別速度快等特點。
圖1為本發(fā)明偽隨機交織盲識別的基本流程圖。圖2為本發(fā)明偽隨機交織長度確定流程圖。圖3為本發(fā)明偽隨機交織起點確定流程圖。
圖4為本發(fā)明實施例中交織前矩陣變換圖。圖5為本發(fā)明實施例中交織后矩陣變換圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。這些實施例應(yīng)理解為僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的保護范圍。在閱讀了本發(fā)明記載的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等效變化和修飾同樣落入本發(fā)明權(quán)利要求所限定的范圍。設(shè)偽隨機交織前所使用的信道編碼方式為(n，k)線性分組碼，信息序列M經(jīng)分組編碼后生成序列C，C經(jīng)偽隨機交織后產(chǎn)生信道上傳輸序列U，一個交織幀的交織長度為L， 通常情況下，為保證分組編碼和交織結(jié)合的最大性能，偽隨機交織和分組編碼之間滿足如下條件L彡n，且L為η的整數(shù)倍。偽隨機交織的特點(1)幀內(nèi)連續(xù)性。在序列U中，任取L位，如這L位恰好屬于一個交織幀，那么經(jīng)過相應(yīng)逆置換后，則可構(gòu)成連續(xù)的L位分組碼序列；如果此L位不屬于同一交織幀，則不論怎樣變換，也無法生成L位長的連續(xù)分組碼序列。(2)幀間的時序性。由于偽隨機交織是以幀為單位進行的，在一幀內(nèi)，將C序列的比特順序打亂，對幀與幀之間的時間順序不影響，若j > i，則在碼序列C中，第j幀的L比特一定在第i幀L比特之后。(3)同組同幀性。分組碼序列的同一分組的η位一定是在同一交織幀內(nèi)，反過來講，同一分組η位不可能分布在兩幀內(nèi)。本發(fā)明以下實施例所指的偽隨機交織，即指符合上述特點的偽隨機交織。如圖1所示，本發(fā)明優(yōu)選實施例提供的偽隨機交織的盲識別方法，包括如下步驟①根據(jù)接收的數(shù)據(jù)選取合適長度的序列作為識別序列，固定將要排列的矩陣行數(shù) P，P至少大于2倍的交織長度。為了保證下續(xù)②中交織長度確定的有效性，本步數(shù)據(jù)長度應(yīng)大于ρ2，矩陣行數(shù)ρ至少應(yīng)為未知交織長度的2倍。②取定列數(shù)最大值和最小值，按列數(shù)變化將數(shù)據(jù)序列排成矩陣形式，計算該矩陣的秩，并記下秩不等于列數(shù)的列值，確定交織長度L。將數(shù)據(jù)序列排成ρ行q列的矩陣形式，其中3 < q < P，對每個矩陣進行初等行變換，計算并記下其秩。確定交織長度的定理1為對偽隨機交織所構(gòu)成的PXq矩陣(P > 2L，q < ρ)，若q為L或L的整數(shù)倍，則單位化后左上角單位陣的維數(shù)相等，且此時矩陣的秩不等于列數(shù)q。對定理1的證明如下偽隨機交織后的數(shù)據(jù)與交織前的數(shù)據(jù)相比，只是改變了碼元的相對位置，那么通過線性變換，完全可以恢復(fù)未交織前碼元之間的相關(guān)關(guān)系。對未交織前的(n，k)線性分組碼C = m*G，輸出向量C為輸入向量m的線性變換，任意完整的線性分組碼所表示的線性約束關(guān)系完全相同，(n，k)線性分組碼的n-k位校驗只對本碼組的k位信息起約束關(guān)系，其編碼約束度為碼長η。當(dāng)分組碼排成pXq矩陣(p>2L，q<p)時，顯然當(dāng)q = η且每行恰好為分組碼的一個完整碼組，即當(dāng)矩陣的每行起點恰好為分組碼起點時，單位化后，此PXn矩陣的(p>2L)秩為分組信息位長度k。當(dāng)q = a*n(a> 1)時，對 PXq矩陣(P > 2L，q = a*n)而言，每行至少存在(a_l)個位置完全對齊且線性相關(guān)的完整碼組，此時矩陣的秩必定小于q。同理，當(dāng)q與η沒有倍數(shù)關(guān)系時，每行要么不存在一個完整的碼組(q < η)，要么雖然存在完整的碼組，但其位置卻是沒對齊的(q > η)，對矩陣而言， 就是各列線性無關(guān)，其秩必然為列數(shù)q。又交織長度L為η倍數(shù)，這就保證了即使經(jīng)過交織， 通過線性變換，未交織前的分組碼矩陣相關(guān)關(guān)系不會變。所以對偽隨機交織所構(gòu)成的PXq 矩陣(p > 2L，q < ρ)，若其秩不等于列數(shù)q，則此時的列數(shù)q即為交織長度或交織長度的整數(shù)倍。故只需對留存的列值取最大公約數(shù)即可得到交織長度L。如圖2所示即為交織長度確定流程圖。③矩陣列數(shù)依次取為L，2L，3L，4L……，行數(shù)大于列數(shù)即可。將碼序列進行移位， 對各矩陣分別求秩，記下L種移位情況(無移位和L-I種不同移位)時不同維數(shù)下矩陣的秩，分析確定交織起始點。確定交織起始點的定理2為對偽隨機交織所構(gòu)成的pXq矩陣(p>2L，q為L倍數(shù))而言，當(dāng)交織起點(必為分組碼起點)與矩陣每行起點重合時，其秩最小(相應(yīng)解空間維數(shù)最大)。對定理2的證明如下對pXq矩陣(p > 2L，q = a*L，a > 1)而言，當(dāng)q為L倍數(shù)，L為分組碼長η倍數(shù)時，每行碼組內(nèi)位置必定是一一對齊的，若矩陣的每行起點恰好為交織幀起點(必為分組碼起點)，則每行存在a個完整碼組，否則存在a-Ι個完整碼組，顯然當(dāng)存在a個完整碼組的時候，線性變換后矩陣內(nèi)線性相關(guān)性最強，其秩最小。故當(dāng)記下矩陣移位的L種情況(無移位和L-I種不同一位)時，則當(dāng)各矩陣秩相對最小(解空間維數(shù)相對最大)時的移位即為偽隨機交織的起點。如圖3所示即為偽隨機交織起點確定流程圖。④分析列數(shù)為交織長度L，交織幀的起點作為矩陣首位時的矩陣秩R，得到關(guān)于交織前(n，k)分組碼的方程，分析確定分組碼編碼參數(shù)n，k及其生成多項式。
權(quán)利要求
1.一種偽隨機交織的盲識別方法，其特征在于，包括如下步驟①根據(jù)接收的數(shù)據(jù)選取合適長度的序列作為識別序列，固定將要排列的矩陣行數(shù)P，P 至少大于2倍的交織長度；②取定列數(shù)最大值和最小值，按列數(shù)變化將數(shù)據(jù)序列排成矩陣形式，計算該矩陣的秩， 并記下秩不等于列數(shù)的列值，確定交織長度L ；③矩陣列數(shù)依次取為L，2L，3L，4L……，行數(shù)大于列數(shù)即可；將碼序列進行移位，對各矩陣分別求秩，記下L種移位情況時不同維數(shù)下矩陣的秩，分析確定交織起始點；④分析列數(shù)為交織長度L，交織幀的起點作為矩陣首位時的矩陣秩R，得到關(guān)于交織前 (n,k)分組碼的方程，其中t為每交織幀中所含的完整分組碼字數(shù)，分析確定分組碼編碼參數(shù)n，k及其生成多項式；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，交織長度L的確定對偽隨機交織所構(gòu)成的 P X q矩陣(P > 2L，q < ρ)，若q為L或L的整數(shù)倍，則單位化后左上角單位陣的維數(shù)相等， 且此時矩陣的秩不等于列數(shù)q。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，交織起始點的確定對偽隨機交織所構(gòu)成的 PXq矩陣(p>2L，q為L倍數(shù))而言，當(dāng)交織起點與矩陣每行起點重合時，其秩最小，相應(yīng)解空間維數(shù)最大。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，交織前分組碼編碼參數(shù)的確定對偽隨機交織所構(gòu)成的PXL矩陣(p > L)，若其秩為R，則有下述方程成立，其中t為每交織幀中所含的完整分組碼字數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，交織關(guān)系的確定分組碼如果沒有交織， 可以求出其監(jiān)督矩陣，得到編碼約束方程；如果有交織，交織后所得到的編碼約束方程一定和原約束方程有關(guān)系，這兩種方程之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系就是交織關(guān)系，即交織后的碼元滿足的相關(guān)關(guān)系均由交織前的方程演變而來。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任何一項所述的方法，其特征在于，偽隨機交織特指信息數(shù)據(jù)在進行二進制線性分組碼編碼后進行的偽隨機交織，且該偽隨機交織具有以下特點①幀內(nèi)連續(xù)性在交織后的序列U中，任取L位，如這L位恰好屬于一個交織幀，那么經(jīng)過相應(yīng)逆置換后，則可構(gòu)成連續(xù)的L位分組碼序列；如果此L位不屬于同一交織幀，則不論怎樣變換，也無法生成L位長的連續(xù)分組碼序列；②幀間的時序性由于偽隨機交織是以幀為單位進行的，在一幀內(nèi)，將C序列的比特順序打亂，對幀與幀之間的時間順序不影響，若j > i，則在碼序列C中，第j幀的L比特一定在第i幀L比特之后；③同組同幀性分組碼序列的同一分組的η位一定是在同一交織幀內(nèi)，反過來講，同一分組的η位不可能分布在兩幀內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種偽隨機交織的盲識別方法。該方法經(jīng)線性變換在確定偽隨機交織長度和偽隨機交織起點后，對矩陣進行數(shù)學(xué)分析，確定交織前所使用的分組碼編碼參數(shù)。通過分析交織前后碼元問關(guān)系方程，找出交織規(guī)律，從而確定交織關(guān)系。本發(fā)明較好地解決了偽隨機交織長度確定，偽隨機交織起始點確定，交織前分組碼編碼參數(shù)確定及交織關(guān)系確定等問題，僅通過通信內(nèi)容即可實現(xiàn)偽隨機交織及交織前分組碼編碼參數(shù)的盲識別，具有算法簡捷，過程清晰，識別速度快等特點。本發(fā)明適用于智能通信、通信偵察、信息對抗等領(lǐng)域。
文檔編號H04L1/00GK102201884SQ201010131179
公開日2011年9月28日 申請日期2010年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月23日
發(fā)明者張永光, 樓財義 申請人:中國電子科技集團公司第三十六研究所