基于最大值检测的编码辅助盲帧同步方法及系统

1.本发明涉及一种基于最大值检测的编码辅助盲帧同步方法及系统，尤其涉及一种适用于连续通信系统的基于最大值检测的ldpc编码辅助盲帧同步方法及系统，属于通信信号处理领域。


背景技术：

2.信道编译码技术由于可以引入编码增益进而减少通信系统性能的损失，在通信系统接收机架构中常与帧同步、解调等步骤结合，有效提高通信系统的性能。编码辅助系统架构常根据外部信息对先验信息进行迭代更新实现最大似然译码，并利用译码迭代增益提高帧同步、解调等过程的性能。基于编码与调制技术结合的比特交织编码调制迭代译码(bit-interleaved coded modulation-iterative decoding,bicm-id)技术便是将信道编译码增益引入解调过程，有效提高了解调门限和系统传输效率。
3.传统通信接收机架构通常采用在传输数据时域插入导频并结合二元假设检验的方法完成帧同步。发射端通常在数据帧结构的固定位置插入具有先验信息的导频，并在接收端结合时域相关或匹配滤波操作确定帧结构的起始位置。由于信道噪声和数据比特的随机特性，为防止导频信息长度不足导致的漏检或错误估计，帧结构中插入的导频通常时域占比和信号能量较大，造成资源的消耗以及传输速率的降低。与传统方式在序列中添加导频符号不同，编码辅助盲帧同步利用编码自身结构的特性引入编码增益，通过对检测无需插入导频符号，明显提高传输带宽效率，同时在接收端将编码增益引入帧同步过程，减少性能的损失。然而，当前盲帧同步算法具有较大计算复杂度，针对各固定帧补偿位置的充分量迭代检测造成系统吞吐量和复杂度的提升，且当前基于盲帧同步的接收机架构设计大多基于llr信息在数字域分析，缺少适用于迭代消息传递算法的概率域算法分析和相应电路实现。因此亟需开展低功耗低复杂度编码辅助盲帧同步方法与系统的设计。


技术实现要素：

4.为了解决现有技术存在的下述技术缺陷：(一)传统帧同步在数据帧结构时域插入具有先验信息的导频，造成资源的消耗以及传输速率的降低；(二)针对连续通信系统，当前接收机缺少将编码增益引入帧同步技术的算法与架构设计，造成通信系统性能的损失，且当前盲帧同步算法具有较大计算复杂度和硬件复杂度；本发明主要目的是提供一种基于最大值检测的编码辅助盲帧同步方法及系统，以ldpc译码因子图模型为研究对象，以每个帧补偿位置的校验节点归一化满足概率确定帧同步归一化置信度，根据帧同步归一化置信度的单峰值特性分析增益引入点和帧同步位置关系，通过确定帧同步归一化置信度最大值的过程实现帧同步位置估计，进而实现连续通信系统帧同步和迭代译码。本发明具有如下优点：(一)无需在发射端插入导频符号，利用编码自身结构特性通过编码辅助引入编码增益完成帧同步过程，避免频谱利用率下降的问题，显著提升系统的吞吐量和传输速率；(二)以译码因子图校验节点归一化满足概率确定帧同步位置的代价函数进而完成帧同步和迭代
译码，较传统帧同步、译码惯序处理架构相比引入编码增益，降低通信系统性能损失；(三)利用帧同步归一化置信度单峰值特性寻找最大值实现连续通信系统的快速而准确帧同步过程。
5.本发明的目的是通过下述技术方案实现的。
6.本发明公开的一种基于最大值检测的编码辅助盲帧同步方法，根据迭代译码过程中ldpc因子图模型的校验节点归一化满足概率，得到用于估计帧同步的帧同步归一化置信度，所述帧同步归一化置信度即为帧同步位置的代价函数，针对连续通信系统接收序列，以接收序列中各连续时延的数据帧为处理对象得到各帧结构位置的帧同步归一化置信度，根据帧同步归一化置信度的单峰值特性分析增益引入点和帧同步位置关系，以确定帧同步归一化置信度最大值的过程实现帧同步位置估计，进而实现帧同步和迭代译码。本发明无需插入导频实现帧同步，解决频谱利用率下降的问题，显著提升通信系统的吞吐量和传输速率；利用编码自身结构特性通过编码辅助引入编码增益，降低通信系统性能损失；利用帧同步归一化置信度单峰值特性寻找最大值，进而估计帧同步位置，针对连续通信系统实现快速而准确的帧同步过程，且同时完成迭代译码过程，较传统帧同步、译码惯序处理架构相比以低复杂度同时完成帧同步和译码。
7.本发明公开的一种基于最大值检测的编码辅助盲帧同步方法，包括如下步骤：
8.步骤一，在ldpc译码因子图模型基础上，添加校验节点满足概率检测节点集合gns，并与校验节点单向连接；添加校验节点归一化满足概率统计节点g
ave
，输出校验节点归一化满足概率，得到用于估计帧同步的帧同步归一化置信度，所述帧同步归一化置信度即为帧同步位置的代价函数。
9.建立ldpc译码因子图模型g＝(vns∪cns,ξ)，其中vns代表变量节点集合，大小为校验矩阵行维度nc；cns代表校验节点集合，大小为校验矩阵列维度n
c-nb，其中nc为码字序列长度，nb为信息序列长度；ξ代表连接变量节点和校验节点的边集合。在校验节点cns＝(c1,c2,...,ck)基础上添加校验节点满足概率检测节点gns＝(g1,g2,...,gk)，输出校验节点满足概率表示在码字序列r和校验矩阵h的条件下，经过k次迭代后检测节点gn输出校验节点cn符合校验约束的概率，即校验节点cn约束的所有变量节点的符号信息乘积模二和为0的概率：
[0010][0011]
其中，cn表示接收概率信息的校验节点，vm表示传递概率信息的变量节点，gn表示检测节点符号索引，取值为0或1，v
m'
∈n(cn)表示v
m'
属于与校验节点cn相连的所有变量节点集合，{vm}表示所有变量节点集合，上标k表示译码迭代周期，ic(cn)表示校验节点cn对应的校验约束成立，即：
[0012][0013]
节点g
ave
输出第k个迭代周期校验节点归一化满足概率p
(k)
(g(k)|r(τ))为：
[0014][0015]
其中，ρ为归一化因子，使得p
(k)
(g(k)|r(τ))取值范围在0到1。求和符号表明对所有校验节点的满足概率求和，并最终求得平均值来表征全部校验节点的约束满足概率情
况。
[0016]
对于接收机接收的完整数据帧，以不同时延取接收序列中一完整码字长度的数据为一帧，作为因子图模型的输入，即滑动窗γ(τ)内nc长度信息序列r(τ：τ n
c-1)的幅值，其中τ为帧同步传输时延，定义滑动窗口起始位置。因子图输出为比特b＝(b1,b2,....b
nb
)，表示码字的近似后验概率信息的硬判决信息。
[0017]
步骤二，确定帧同步滑动窗位置γ(τ)，移动滑动窗γ(τ)得到观测帧数据r(τ：τ n
c-1)，滑动窗口内信息序列r(τ：τ n
c-1)为因子图模型输入。
[0018]
建立帧同步系统模型，考虑前级定时同步和载波同步已完成对定时误差和载波相位的精确估计，将帧同步过程简化为对帧补偿量τ0的估计问题，以r(t)表示经过awng信号后输入帧同步系统的接收信号，s(t)表示发射端信号，n(t)为在符号级别叠加的噪声，是均值为0，单边功率谱密度为n0的复高斯白噪声，τ0表示传输时延，得到帧同步系统模型为：
[0019]
r(t)＝s(t-τ0) n(t)
[0020]
其中，s(t)是第t时刻发送的符号，为0或1。在该系统模型基础上设置帧同步滑动窗γ(τ)，选择滑动窗长度为nc，即该滑动窗总包含一完整编码序列长度的数据。
[0021]
通过在接收序列上以t为单位移动帧同步滑动窗，得到滑动窗γ(τ)相对位置的帧结构，窗内为该相对帧结构的观测帧数据r(τ：τ n
c-1)。位置τ对应的正确帧同步概率为：
[0022]
p(τ|r(t)),τ∈[0,n
c-1]
[0023]
τ表示在接收充分统计量为r(t)的情况下，正确帧同步的可能位置，nc为帧的长度。通过在r(t)上滑动帧同步滑动窗最大化上述后验概率，得到在接收r(t)的情况下，正确帧同步的可能位置
[0024]
步骤三，根据观测帧数据r(τ：τ n
c-1)的幅值初始化变量节点。
[0025]
将帧同步滑动窗内的观测帧r(τ：τ n
c-1)信道先验概率信息输入因子图模型，初始化变量节点。根据高斯白噪声信道概率分布，帧结构t＝τ时因子图变量节点初始化信息为：
[0026][0027]
其中，xi表示变量节点符号索引，取值为0或1。表示滑动窗为γ(τ)时序列r(τ：τ n
c-1)的信道先验概率信息，其中φ(t)表示接收序列幅值，l∈[0,nc)表示帧同步滑动窗内序列索引，σ2为信道噪声方差。
[0028]
步骤四，根据变量节点信息和校验约束关系更新全局因子图校验节点。
[0029]
在已知观测帧序列r(τ：τ n
c-1)的先验信息r和校验约束关系h的条件下，得到校验节点向变量节点传递更新概率信息集合即校验节点向变量节点传递符号xi为0或1的概率：
[0030][0031]
其中，v
m'
∈n(cn)\vm表示v
m'
属于与cn相连的，不包括vm的所有变量节点集合，～{vm}表示除了vm以外的所有变量节点集合，上标k表示译码迭代周期。校验节点信息代表除vm以外与校验节点cn相连的所有变量节点模二和为0的概率密度函数表征。
[0032]
步骤五，根据r(τ：τ n
c-1)的信道先验概率信息和校验节点信息更新全局因子图变量节点。当达到最大迭代次数时停止迭代过程，跳转到步骤六，否则跳转到步骤四，重复步骤四到步骤五，直至达到最大迭代次数时停止迭代。该步骤确保后续帧同步位置估计步骤在充分引入编码增益的情况下进行。
[0033]
变量节点向校验节点传递更新概率信息集合即在已知信道接收序列r和校验矩阵h的条件下，变量节点向校验节点传递符号xi为0或1的概率，根据校验约束关系和校验节点信息，变量节点更新信息集合为：
[0034][0035]
其中，c
n'
∈n(vm)\cn表示c
n'
属于与vm相连的，不包括cn的所有校验节点集合，λ
mn
为归一化参数，使得关系式满足
[0036]
步骤六，以校验节点归一化满足概率确定帧同步归一化置信度π(τ)，将编码增益引入帧同步过程。
[0037]
计算最后一个迭代周期时，节点g
ave
输出的校验节点归一化满足概率
[0038][0039]
其中k0为停止迭代周期，即最大迭代次数；π(τ)表示了滑动窗γ(τ)内观测帧r(τ：τ n
c-1)经过迭代更新后的帧同步归一化置信度。
[0040]
步骤七，计算码字近似后验概率并硬判决，输出该帧同步位置的译码判决结果，得到经过帧同步和译码过程后的比特序列
[0041]
对序列r(τ0：τ0 n
c-1)进行近似后验概率更新并判决输出码字，码字的近似后验概率为：
[0042][0043]
当时，比特判决输出bm＝1，当时，比特判决输出bm＝0，输出译码序列
[0044]
步骤八，根据步骤六得到的帧同步归一化置信度判断帧同步位置，以所述帧同步归一化置信度的单峰值特性分析迭代增益引入点与帧同步位置的关系，以确定帧同步归一化置信度最大值的过程实现帧同步位置估计。由于利用编码自身结构特性通过编码辅助引入编码增益完成帧同步过程，提高了帧同步准确性，无需在发射端插入导频符号，避免频谱利用率下降的问题，显著提升通信系统的吞吐量和传输速率。
[0045]
将该滑动窗观测帧r(τ：τ n
c-1)的帧同步归一化置信度π(τ)和硬判决码字序列进行储存，并令τ＝τ 1，跳转到步骤二，重复步骤二到步骤七，对下一滑动窗的信息序列进行迭代更新计算π(τ)。当所有滑动窗的帧同步归一化置信度和硬判决码字序列均完成计算并储存后，通过对所有滑动窗观测帧的帧同步归一化置信度π(τ)进行比较，找到最大值对应的滑动窗则为正确帧同步位置，为正确帧序列，即：
[0046][0047]
由不同码型校验节点归一化满足概率在迭代过程中的变化趋势可知，非帧同步序列r(τ：τ n
c-1)输入因子图的序列为不可译码型，其校验节点归一化满足概率p
(k)
(g(k)|r(τ))在小于1的任一区间收敛或持续震荡，最终收敛于小于译码成功阈值的数值范围。而对于正确帧同步位置的序列r(τ0：τ0 n
c-1)，考虑到输入因子图的序列存在编码自身结构特性，构成可译码型，校验节点归一化满足概率p
(k)
(g(k)|r(τ))在大多数情况下可以达到译码成功阈值门限t，远远大于其余非帧同步位置的校验节点归一化满足概率。在低信噪比情况下，正确帧同步位置的序列即使存在非可译码型，仍然更符合校验约束关系。因此，根据分布统计可知正确帧同步位置的π(τ)在绝大多数情况下大于非帧同步位置的π(τ)，通过寻找π(τ)最大值可以确定帧同步位置。
[0048]
步骤九，输出该正确帧同步位置的译码判决比特序列，完成帧同步和译码过程。与传统接收机帧同步、信道译码惯序处理架构相比，该发明引入编码增益实现快速而准确的帧同步和信道译码同步，减小通信系统性能的损失。
[0049]
当确定帧同步位置后，将序列r(τ0：τ0 n
c-1)的硬判决码字序列作为译码输出。此时，依据π(τ)最大值分布确定帧同步位置并通过迭代消息传递算法完成相应译码过程，输出译码码字序列，从而实现帧同步和译码过程。
[0050]
本发明还公开基于最大值检测的编码辅助盲帧同步系统，用于实现所述基于最大值检测的编码辅助盲帧同步方法。所述基于最大值检测的编码辅助盲帧同步系统，主要由观测帧滑动窗模块、信道译码模块、检测节点模块、硬判决模块、缓存模块、置信度检测模块和译码输出模块组成。
[0051]
观测帧滑动窗模块主要用于实现如下功能：根据帧结构滑动窗在接收序列上确定观测帧结构，为信道译码模块提供输入。
[0052]
信道译码模块主要用于实现如下功能：通过信道译码引入迭代增益提升帧同步性能，并同时完成信道译码过程。
[0053]
在传统信道译码模块结构的基础上添加检测节点模块，检测节点模块主要作用为构建用于估计帧同步位置的代价函数，即帧同步归一化置信度，将所述代价函数输入给缓存模块。
[0054]
硬判决模块主要用于实现如下功能：通过硬判决将信道译码软信息判决为0、1比特，输出帧同步和信道译码后的码字序列给缓存模块。
[0055]
缓存模块和置信度检测模块主要用于实现如下功能：存储帧同步归一化置信度并比较，利用帧同步归一化置信度单峰值特性确定迭代增益引入点和帧同步位置的对应关系，通过对缓存的帧同步归一化置信度进行最大值检测实现对帧同步位置的估计。
[0056]
译码输出模块主要用于实现如下功能：对同步位置的硬判决缓存数据读取并输出，实现译码输出。
[0057]
有益效果：
[0058]
1、本发明公开的一种基于最大值检测的编码辅助盲帧同步方法及系统，无需插入导频实现帧同步，解决频谱利用率下降的问题，显著提升通信系统的吞吐量和传输速率；
[0059]
2、本发明公开的一种基于最大值检测的编码辅助盲帧同步方法及系统，利用编码
自身结构特性将信道编译码增益引入帧同步，并通过分析迭代增益引入点和帧同步位置的对应关系实现盲帧同步，降低通信系统性能损失；
[0060]
3、本发明公开的一种基于最大值检测的编码辅助盲帧同步方法及系统，利用帧同步归一化置信度单峰值特性寻找最大值，进而估计帧同步位置，针对连续通信系统实现快速而准确的帧同步过程，且同时完成迭代译码过程，较传统帧同步、译码惯序处理架构相比以低复杂度同时实现帧同步和译码。
附图说明
[0061]
图1是本发明所述的一种基于最大值检测的编码辅助盲帧同步方法流程示意图；
[0062]
图2是本发明实施例所述的基于最大值检测的编码辅助盲帧同步方法的添加检测节点译码因子图模型；
[0063]
图3是本发明实施例所述的帧同步系统模型滑动窗与观测帧结构的关系示意图；
[0064]
图4是本发明实施例所述的帧同步归一化置信度与帧同步位置的关系图；
[0065]
图5是针对ldpc码型(480,240)，该发明实施例所述的盲帧同步方法帧同步错误概率(frame synchronization error rate,fser)性能对比仿真曲线；
[0066]
图6是针对ldpc码型(480,240)，该发明实施例所述的盲帧同步方法的误码率性能对比仿真曲线；
[0067]
图7是本发明实施例所述的一种基于最大值检测的编码辅助盲帧同步系统的硬件架构设计；
具体实施方式
[0068]
为使本发明的上述目的、特征和优点更易于理解，以下结合附图和具体实施方式对其进行进一步的详细说明，本实施例针对ldpc(480，240)码型，连续一帧编码序列为数据帧，以基于最大值检测的编码辅助盲帧同步方法实现帧同步和译码，本实施例中系统参数如下表所示：
[0069]
参数详情调制方式bpsk码率1/2ldpc码型(480，240)信道模型高斯白噪声译码器最大迭代次数50
[0070]
如图1所示，本实施例公开的一种基于最大值检测的编码辅助盲帧同步方法，具体实施步骤如下：
[0071]
步骤一，如图2所示，在ldpc译码因子图模型基础上，添加校验节点满足概率检测节点集合gns，并与校验节点单向连接；添加校验节点归一化满足概率统计节点g
ave
，输出校验节点归一化满足概率，得到用于估计帧同步的帧同步归一化置信度，所述帧同步归一化置信度即为帧同步位置的代价函数。
[0072]
建立ldpc译码因子图模型g＝(vns∪cns,ξ)，其中vns代表变量节点集合，大小为校验矩阵行维度nc；cns代表校验节点集合，大小为校验矩阵列维度n
c-nb，其中nc为码字序
列长度，nb为信息序列长度；ξ代表连接变量节点和校验节点的边集合。在校验节点cns＝(c1,c2,...,ck)基础上添加校验节点满足概率检测节点gns＝(g1,g2,...,gk)，输出校验节点满足概率表示在码字序列r和校验矩阵h的条件下，经过k次迭代后检测节点gn输出校验节点cn符合校验约束的概率，即校验节点cn约束的所有变量节点的符号信息乘积模二和为0的概率：
[0073][0074]
其中，cn表示接收概率信息的校验节点，vm表示传递概率信息的变量节点，gn表示检测节点符号索引，取值为0或1，v
m'
∈n(cn)表示v
m'
属于与校验节点cn相连的所有变量节点集合，{vm}表示所有变量节点集合，上标k表示译码迭代周期，ic(cn)表示校验节点cn对应的校验约束成立，即：
[0075][0076]
节点g
ave
输出第k个迭代周期校验节点归一化满足概率p
(k)
(g(k)|r(τ))为：
[0077][0078]
其中，ρ为归一化因子，使得p
(k)
(g(k)|r(τ))取值范围在0到1。求和符号表明对所有校验节点的满足概率求和，并最终求得平均值来表征全部校验节点的约束满足概率情况。
[0079]
对于接收机接收的完整数据帧，以不同时延取接收序列中一完整码字长度的数据为一帧，作为因子图模型的输入，即滑动窗γ(τ)内nc长度信息序列r(τ：τ n
c-1)的幅值，其中τ为帧同步传输时延，定义滑动窗口起始位置。因子图输出为比特表示码字的近似后验概率信息的硬判决信息。
[0080]
步骤二，确定帧同步滑动窗位置γ(τ)，移动滑动窗γ(τ)得到观测帧数据r(τ：τ n
c-1)，滑动窗口内信息序列r(τ：τ n
c-1)为因子图模型输入，滑动窗与观测帧结构的关系示意图如图3所示。
[0081]
建立帧同步系统模型，考虑前级定时同步和载波同步已完成对定时误差和载波相位的精确估计，将帧同步过程简化为对帧补偿量τ0的估计问题，以r(t)表示经过awng信号后输入帧同步系统的接收信号，s(t)表示发射端信号，n(t)为在符号级别叠加的噪声，是均值为0，单边功率谱密度为n0的复高斯白噪声，τ0表示传输时延，得到帧同步系统模型为：
[0082]
r(t)＝s(t-τ0) n(t)
[0083]
其中，s(t)是第t时刻发送的符号，为0或1。在该系统模型基础上设置帧同步滑动窗γ(τ)，选择滑动窗长度为nc，即该滑动窗总包含一完整编码序列长度的数据。
[0084]
通过在接收序列上以t为单位移动帧同步滑动窗，得到滑动窗γ(τ)相对位置的帧结构，窗内为该相对帧结构的观测帧数据r(τ：τ n
c-1)。位置τ对应的正确帧同步概率为：
[0085]
p(τ|r(t)),τ∈[0,n
c-1]
[0086]
τ表示在接收充分统计量为r(t)的情况下，正确帧同步的可能位置，nc为帧的长度。通过在r(t)上滑动帧同步滑动窗最大化上述后验概率，得到在接收r(t)的情况下，正确帧同步的可能位置
[0087]
步骤三，根据观测帧数据r(τ：τ n
c-1)的幅值初始化变量节点。
[0088]
将帧同步滑动窗内的观测帧r(τ：τ n
c-1)信道先验概率信息输入因子图模型，初始化变量节点。根据高斯白噪声信道概率分布，帧结构t＝τ时因子图变量节点初始化信息为：
[0089][0090]
其中，xi表示变量节点符号索引，取值为0或1。表示滑动窗为γ(τ)时序列r(τ：τ n
c-1)的信道先验概率信息，其中φ(t)表示接收序列幅值，l∈[0,nc)表示帧同步滑动窗内序列索引，σ2为信道噪声方差。
[0091]
步骤四，根据变量节点信息和校验约束关系更新全局因子图校验节点。
[0092]
在已知观测帧序列r(τ：τ n
c-1)的先验信息r和校验约束关系h的条件下，得到校验节点向变量节点传递更新概率信息集合即校验节点向变量节点传递符号xi为0或1的概率：
[0093][0094]
其中，v
m'
∈n(cn)\vm表示v
m'
属于与cn相连的，不包括vm的所有变量节点集合，～{vm}表示除了vm以外的所有变量节点集合，上标k表示译码迭代周期。校验节点信息代表除vm以外与校验节点cn相连的所有变量节点模二和为0的概率密度函数表征。
[0095]
步骤五，根据r(τ：τ n
c-1)的信道先验概率信息和校验节点信息更新全局因子图变量节点。当达到最大迭代次数时停止迭代过程，跳转到步骤六，否则跳转到步骤四，重复步骤四到步骤五，直至达到最大迭代次数时停止迭代。该步骤确保后续帧同步位置估计步骤在充分引入编码增益的情况下进行。
[0096]
变量节点向校验节点传递更新概率信息集合即在已知信道接收序列r和校验矩阵h的条件下，变量节点向校验节点传递符号xi为0或1的概率，根据校验约束关系和校验节点信息，变量节点更新信息集合为：
[0097][0098]
其中，c
n'
∈n(vm)\cn表示c
n'
属于与vm相连的，不包括cn的所有校验节点集合，λ
mn
为归一化参数，使得关系式满足
[0099]
步骤六，以校验节点归一化满足概率确定帧同步归一化置信度π(τ)，将编码增益引入帧同步过程。
[0100]
计算最后一个迭代周期时，节点g
ave
输出的校验节点归一化满足概率
[0101][0102]
其中k0为停止迭代周期，即最大迭代次数；π(τ)表示了滑动窗γ(τ)内观测帧r(τ：τ n
c-1)经过迭代更新后的帧同步归一化置信度。
[0103]
步骤七，计算码字近似后验概率并硬判决，输出该帧同步位置的译码判决结果，得到经过帧同步和译码过程后的比特序列
[0104]
对序列r(τ0：τ0 n
c-1)进行近似后验概率更新并判决输出码字，码字的近似后验概率为：
[0105][0106]
当时，比特判决输出bm＝1，当时，比特判决输出bm＝0，输出译码序列
[0107]
步骤八，根据步骤六得到的帧同步归一化置信度判断帧同步位置，以所述帧同步归一化置信度的单峰值特性分析迭代增益引入点与帧同步位置的关系，以确定帧同步归一化置信度最大值的过程实现帧同步位置估计。eb/n0为2db时帧同步归一化置信度与帧同步位置的关系如图4所示，图中ite表示最大迭代次数，图中曲线所示为不同迭代次数设置情况下各帧补偿位置的帧同步归一化置信度，针对长度为480的接收序列帧补偿位置为[-240,240]，各帧补偿位置经过迭代更新后输出帧同步归一化置信度。由于迭代增益的引入，帧同步归一化置信度最大值处对应帧偏移量即为正确帧同步位置。由于利用编码自身结构特性通过编码辅助引入编码增益完成帧同步过程，提高了帧同步准确性，无需在发射端插入导频符号，避免频谱利用率下降的问题，显著提升通信系统的吞吐量和传输速率。
[0108]
将该滑动窗观测帧r(τ：τ n
c-1)的帧同步归一化置信度π(τ)和硬判决码字序列进行储存，并令τ＝τ 1，跳转到步骤二，重复步骤二到步骤七，对下一滑动窗的信息序列进行迭代更新计算π(τ)。当所有滑动窗的帧同步归一化置信度和硬判决码字序列均完成计算并储存后，通过对所有滑动窗观测帧的帧同步归一化置信度π(τ)进行比较，找到最大值对应的滑动窗则为正确帧同步位置，为正确帧序列，即：
[0109][0110]
由不同码型校验节点归一化满足概率在迭代过程中的变化趋势可知，非帧同步序列r(τ：τ n
c-1)输入因子图的序列为不可译码型，其校验节点归一化满足概率p
(k)
(g(k)|r(τ))在小于1的任一区间收敛或持续震荡，最终收敛于小于译码成功阈值的数值范围。而对于正确帧同步位置的序列r(τ0：τ0 n
c-1)，考虑到输入因子图的序列存在编码自身结构特性，构成可译码型，校验节点归一化满足概率p
(k)
(g(k)|r(τ))在大多数情况下可以达到译码成功阈值门限t，远远大于其余非帧同步位置的校验节点归一化满足概率。在低信噪比情况下，正确帧同步位置的序列即使存在非可译码型，仍然更符合校验约束关系。因此，根据分布统计可知正确帧同步位置的π(τ)在绝大多数情况下大于非帧同步位置的π(τ)，通过寻找π(τ)最大值可以确定帧同步位置。
[0111]
步骤九，输出该正确帧同步位置的译码判决比特序列，完成帧同步和译码过程。与传统接收机帧同步、信道译码惯序处理架构相比，该发明引入编码增益实现快速而准确的帧同步和信道译码同步，减小通信系统性能的损失。
[0112]
当确定帧同步位置后，将序列r(τ0：τ0 n
c-1)的硬判决码字序列作为译码输出。此时，依据π(τ)最大值分布确定帧同步位置并通过迭代消息传递算法完成相应译码过程，输出译码码字序列，从而实现帧同步和译码过程。
[0113]
针对该实施例码型进行帧同步错误概率(frame synchronization error rate,
fser)性能分析。对比算法选取j.massey于1972年在ieee transactions on communications发表期刊《optimum frame synchronization》中所提到的帧同步方法，以其导频硬判决、软判决和最优导频方法与本实施例所述盲帧同步方法进行fser性能仿真对比，仿真结果如图5所示。由于该盲帧同步方法引入编码增益，fser性能存在“瀑布区”，在高信噪比时接近并优于基于导频帧同步算法，不仅解决使用导频造成的传输速率下降问题，同时减少系统性能损失，保证了帧同步性能。对不同平均迭代次数设置情况下误码率的性能进行分析，其结果如图6所示，可以看出其保持ldpc优异的译码性能，在中高信噪比存在数db的编码增益。
[0114]
本实施例还公开基于最大值检测的编码辅助盲帧同步系统，用于实现所述基于最大值检测的编码辅助盲帧同步方法。所述基于最大值检测的编码辅助盲帧同步系统根据步骤一因子图模型进行设计与分析，主要由观测帧滑动窗模块、信道译码模块、检测节点模块、硬判决模块、缓存模块、置信度检测模块和译码输出模块组成，如图7所示。
[0115]
观测帧滑动窗模块涉及步骤二，根据帧结构滑动窗在接收序列上确定观测帧结构，为信道译码模块提供输入。信道译码模块涉及步骤三、步骤四和步骤五，通过信道译码引入迭代增益提升帧同步性能，并同时完成信道译码过程。检测节点模块涉及步骤六，在传统信道译码模块结构的基础上添加检测节点模块，分析并检测系统模型中校验节点行为，通过校验节点归一化满足概率得到帧同步归一化置信度并缓存。硬判决模块涉及步骤七，实现码字的近似后验概率计算和硬判决，对软信息判决为0、1比特并缓存。缓存模块和置信度检测模块涉及步骤八，存储帧同步归一化置信度并比较，利用帧同步归一化置信度单峰值特性确定迭代增益引入点和帧同步位置的对应关系，通过对缓存的帧同步归一化置信度进行最大值检测实现对帧同步位置的估计。译码输出模块涉及步骤九，对同步位置的硬判决缓存数据读取并输出，实现译码输出。
[0116]
以上所述的具体描述，对发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。