[发明专利]一种正交时频扩展的咬尾Turbo编译码通信方法

权利要求书

1.一种正交时频扩展的咬尾Turbo编译码通信方法，其特征在于包括下述步骤：

步骤1：假设K个目标用户，对应输入符号消息为b_k，k＝1,2,…,K；

步骤2：对第k个目标用户所输入的符号信息b_k进行咬尾Turbo编码：

步骤3：咬尾编码输出c_k经串并转换，得到一个个数据块，每块数据包含L×R×Mbits符号消息，其中，L表示子载波个数、R表示每个子载波符号数，M为符号映射得到M-PSK阶数，其中第i个数据块的第l行，第r列的调制离散符号为x_k[l,r]，l∈[1,L]r∈[1,R]；

步骤4：定义离散ISFFT变换：

X_k[p,q]表示ISFFT变换后第j个数据块的第p行，第q列的调制离散符号；

将调制离散符号经离散辛傅里叶变换到时间频率域；

步骤5：经Heisenberg变换：

其中，g_tx(t)是传送脉冲函数，Δf是子载波频率间隔，Δf＝1/T.T是时间间隔；

步骤6：第k个用户接受信号为：r_k(t)＝∫∫h(τ,ν)e^j2πν(t-τ)s_k(t-τ)dτdν，其中，h(τ,ν)＝∫h(τ,ν)e^j2πνtdt为信道传输函数；τ属于路径延时，ν为多普勒频偏；

步骤7：定义Wigner变换：

其中g_rx(t)是接收脉冲函数，接受信号经Wigner变换：

步骤8：应用SFFT得：

步骤9：经最大后验概率(MAP)检测与M-PSK解调得到码元符号c′_k，对c′_k进行咬尾译码操作，从而获得对发送端可靠的估计结果。

2.根据权利要求1所述的一种正交时频扩展的咬尾Turbo编译码通信方法其特征在于：

所述步骤2中的咬尾Turbo编码的步骤为：

步骤2.1：预编码过程：将寄存器的初始状态设置为0，用户的符号消息作为输入，将用户的符号信息分为三路，第一路将用户的符号信息直接输出，表示为c^u,c^u＝b_k，第二路将用户的信息输入卷积编码器，按照卷积编码器的结构，完成异或运算，得到校验码c^1p、c^1p′，第三路首先将用户信息进行交织，即将用户的信息按照交织表中的地址进行重新排列后，将交织后的信息输入相同的卷积编码器，按照卷积编码器的结构，完成异或运算，得到校验码c^2p、c^2p′，最终将三路信息按照(c^u、c^1p、c^1p′、c^2p、c^2p′)的顺序进行编码输出；当一帧编码结束，得到一帧编码结束后寄存器的状态S_K；

步骤2.2：根据一次编码后寄存器的状态S_K与信息位数据长度，根据表1，得到编码后咬尾的初始状态S_c；

表1状态查找表

步骤2.3：有效编码过程：将寄存器的初始状态设置为S_c，按照初始状态对用户的符号消息进行再次编码，除了初始状态不同，编码的方式与预编码完全相同，编码完成后寄存器的状态将回到S_c，得到咬尾编码输出c_k。

3.根据权利要求1所述的一种正交时频扩展的咬尾Turbo编译码通信方法其特征在于：

所述步骤9中的咬尾译码操作的步骤为：

一、取c′_k中最后的3个以上的符号，假设取的符号记为u_k，将u_k放在第一个符号之前，构成一个新帧，记为d_k＝[c′_k,u_k]；

二、对d_k进行Turbo译码，采用MAP译码算法，译码步骤如下：

a)根据接收数据，找出每信息比特b_k.t是“+1”与“-1”或“1”与“0”的概率，等同于计算序列d_k下b_k.t的对数似然比值(LLR)：

其中，p(b_k.t＝+1|d_k)为得到d_k时b_k.t＝+1的概率，p(b_k.t＝-1|d_k为得到d_k时b_k.t＝-1的概率；

b)根据贝叶斯准则，式(1)改写为：

其中，表示所有由b_k.t＝+1引起状态转移的集合；

c)利用概率论知识进一步变形：

其中，将d_k分为三部分：以时间t为分割线，将d_k分为在时刻t之前接收到的部分d_k.j＞t，在时刻t接收到的部分d_k.j＝t以及时刻t后接收到的部分d_k.j＜t共三段，p(B|A)表示由状态A转移到状态B的状态；

因此公式(3)的关键在于求出α_t(s)，β_t(s)，γ_t(s',s)；

其中，α_t(s)的计算公式为：

初始化：

其中，β_t(s)的计算公式为：

初始化：

其中，γ_t(s',s)的计算公式为根据当前接收码字和先验信息(a-priori)计算得出：

d)将所求得的α_t(s)，β_t(s)，γ_t(s',s)带入公式(2)中的似然比，得到：

e)通过不断迭代更新外信息，直到满足迭代终止条件后终止：

通过式(10)进行判决。