一種面向高速移動通信的混沌交織算法的製作方法

2023-05-18 18:38:19

本發明涉及無線通信領域，具體是一種面向高速移動通信的混沌交織算法。

背景技術：

高速移動環境下，信道具有時頻雙選性衰落。雙選信道衰落會使通信系統產生隨機差錯和突發差錯。濾波器組多載波系統中信道編碼使用卷積編碼，能有效的提高系統的糾錯能力。目前，應用於無線通信的糾錯技術不能完全處理長串突發差錯。為了更好的處理長突發差錯，需要設計一類有效離散信號的交織算法。濾波器組多載波技術使用卷積編碼時，一般會與交織技術組合使用，交織能離散突發差錯，信道解碼器則可以糾錯。傳統交織算法中，通常使用塊交織，它是一種基於分組的交織方法，它在一段時間內產生的交織信號與這段時間內的輸入信號有關，它通過指定輸入信號向量與輸出信號向量下標之間的對應關係對輸入信號進行置換。簡單的說，就是重新排序組合信號，把長串的突發差錯，重新排序成離散的單突發差錯。塊交織算法無法抵抗二維突發差錯，為了解決高速移動環境下，雙選信道產生的二維長串突發差錯。

技術實現要素：

本發明目的是提供一種面向高速移動通信的混沌交織算法，在雙選信道下混沌交織算法優於傳統的塊交織算法，能有效的提高系統的糾錯能力，有效解決高速移動環境下信道產生的二維突發差錯，提高無線通信系統的糾錯能力。

一種面向高速移動通信的混沌交織算法，包括：

(1)按b＝(n1,n2,...nk)離散映射，其中n1,n2,....,nk是劃分矩陣的密鑰，劃分密鑰不僅可以對傳輸的數據進行加密，還可以離散二維差錯；

(2)基於baker映射關係:

q，z是映射後的矩陣的行列位置ni＝n1+n2+...ni；其中ni≤q≤ni+ni，0≤z<n；

(3)混沌交織器結合卷積編碼解碼使用，信道產生的二維突發差錯，混沌交織可以離散二維突發差錯，讓二維突發差錯變成一維離散的突發差錯，卷積解碼可以修正部分的一維單突發差錯；

(4)基於baker映射的混沌交織算法用於高速移動通信，高速移動下信道會發生時頻雙選性衰落，此算法可以抵抗衰落產生的二維突發差錯。

本發明用於高速移動環境下的濾波器組多載波系統中，可以將雙選信道下產生的二維長突發差錯變為一維短突發差錯，結合卷積編碼器，可以提高系統的糾錯能力，進而提高通信性能。

附圖說明

圖1濾波器組多載波系統中混沌交織器的實現流程圖；

圖2雙選信道下濾波器組多載波塊交織域混沌交織的誤比特率性能比較示意圖；

圖3雙選信道下濾波器組多載波不同密鑰的混沌交織的誤比特率性能比較示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明內容作進一步的詳細說明。可以理解為，此處所描述的具體實施例僅用於解釋相關的發明，而非對本發明的限定。

一種面向高速移動通信的混沌交織算法，包括：

(1)按b＝(n1,n2,...nk)離散映射，其中n1,n2,....,nk是劃分矩陣的密鑰。劃分密鑰不僅可以對傳輸的數據進行加密，還可以離散二維差錯。

(2)基於baker映射關係:

q，z是映射後的矩陣的行列位置ni＝n1+n2+...ni；其中ni≤q≤ni+ni，0≤z<n。

(3)混沌交織器結合卷積編碼解碼使用。信道產生的二維突發差錯，混沌交織可以離散二維突發差錯，讓二維突發差錯變成一維離散的突發差錯，卷積解碼可以修正部分的一維單突發差錯。

(4)基於baker映射的混沌交織算法用於高速移動通信。高速移動下信道會發生時頻雙選性衰落，此算法可以抵抗衰落產生的二維突發差錯。

一種面向高速移動通信的混沌交織算法，本實施例結合濾波器組多載波fbmc技術，具體包括如下步驟：

步驟1，根據傳輸碼元數目，設定nxn的方陣混沌交織器，nxn的方陣可以拆分為k個垂直方向的矩陣，高度為n，寬度為ni，其中ni表示為n1+n2+···+nk＝n；

步驟2，根據步驟1，得到的垂直方向的矩陣，進行轉置，那麼得nixn的水平矩陣；

步驟3，根據步驟2，得到的水平矩陣，上到下排列，左邊的矩陣放在底部，右邊的矩陣放在頂部；

步驟4，步驟2，得到的每個垂直矩陣nixn,分為ni塊個大小為n個點矩陣；

步驟5，步驟4分塊後的矩陣，排列順序是從上到下，從右到左排列，其中每一塊按照從下到上，從左到右映射成新矩陣的一行數據。

實施例：

本實例採用濾波器組多載波技術作為測試對象，信道採用時頻雙選信道，模擬高速移動通信。基於baker映射的混沌交織實現過程如圖1所示，具體實現如下：

(1)根據傳輸碼元數目，設定472x472的方陣混沌交織器，472x472的方陣可以拆分為17個垂直方向的矩陣，高度為472，寬度為分別為s1＝[888595944118118424459841],s2＝[8885959441181184242259841],s3＝[88859594411811842422594441],s4＝[88859594411811842421159841]；

(2)根據步驟1中的s1得到的垂直方向的矩陣，進行轉置，那麼得[888595944118118424459841]x472的水平矩陣；

(3)根據步驟2，得到的水平矩陣，上到下排列，左邊的矩陣放在底部，右邊的矩陣放在頂部；數據整體排列順序；

(4)步驟2中s1得到的每個垂直矩陣[888595944118118424459841]x472，分為[888595944118118424459841]塊個大小為472個點472/[888595944118118424459841]*[888595944118118424459841]的矩陣；

(5)步驟4分塊後的矩陣，排列順序是從上到下，從右到左排列，其中每一塊按照從下到上，從左到右映射成新矩陣的一行數據。

(6)混沌交織器在濾波器在濾波器組多載波系統下使用，比較雙選信道下塊交織與混沌交織的誤比特率性能，比較雙選信道下不同密鑰的混沌交織器的誤比特率性能。性能如圖3所示。