CN101540650B - 发送、处理数据的方法、通信系统及通信设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发送数据的方法，该方法包括：对待发送数据串进行信道编码；对信道编码后的数据串进行串并转换操作，获取多路并行数据符号；将获取的每一路并行数据符号分别进行数据编码；将数据编码后的数据符号进行叠加并发送。通过本发明，在保证传输的可靠性同时，解决了传输过程效率较低的问题。本发明还公开了一种处理数据的方法、通信系统及两种通信设备。

Description

发送、处理数据的方法、通信系统及通信设备

技术领域

本发明涉及通信领域的数据传输技术，尤其涉及发送、处理数据的方法、通信系统及通信设备。

背景技术

数字串在传输中由于各种原因可能会产生误码，从而使接收端产生图像跳跃和不连续等现象。为了解决这一问题，提出了通过信道编码对数据串进行相应的处理的方案，使传输系统具有一定的纠错能力和抗干扰能力，可极大地避免数据串传送中误码的发生，信道编码的方式可以有里德-所罗门码(RS码)、卷积码和Turbo码等。

在实际的数据串传输过程中，差错经常是成串发生的，这是由于持续较长的深衰落谷点会影响到数据串中相邻的多个数据符号。然而，信道编码仅在检测和校正单个差错的数据符号和数量较少的数据符号组成的不太长的差错串时才有效。为了解决这一问题，采用了交织技术，将数据串中的相邻数据符号以非相邻方式发送，这样，在传输过程中即使发生了成串差错，也变成单个数据符号出现差错(或少量的数据符号组成的长度很短的差错串)，这时再用信道编码纠错功能纠正差错，恢复原数据串。

在传输过程中，为了灵活掌握数据串的传输速率，还将待发送的数据串进行速率匹配操作(包括打孔操作或重复操作)。在信道编码中，是利用码字相关性来检测/纠正传输过程中出现的差错(即部分信息重复、丢失、出错仍可恢复正常序列)。打孔技术就是利用此项特性，将部分冗余信息丢失并进行重排，以适应新的传输速率，到接收端后再通过解码恢复原信息序列。而重复技术就是对部分信息进行重复以实现更低的编码速率。

在现有的数据传输过程中，信道编码技术是利用卷积码或Turbo码来提高数据串传输的可靠性，但却是通过增加系统冗余换取的纠错能力，因此，会降低传输过程的传输效率。

发明内容

本发明实施例提供一种发送、处理数据的方法、通信系统及两种通信设备，以解决现有技术中存在的信道编码技术导致的传输过程效率较低的问题。

一种发送数据的方法，该方法包括：

对待发送数据串进行信道编码，得到信道编码后的数据串；

对信道编码后的数据串进行串并转换操作，获取多路并行数据符号；

针对获取的每一路并行数据符号，将每一支路的数据符号与该支路中缓存的数据符号经过加权叠加为一个待执行的数据符号；

将各支路获得的待执行的数据符号再次叠加为一个待输出的数据符号，其中，每一支路的数据符号进行加权时采用的加权系数是与其他支路中的寄存器相关的参数；

将所述待输出的数据符号发送。

一种处理数据的方法，该方法包括：

接收数据串，并将数据串中的每一数据符号进行数据解码，得到设定个数的并行数据符号；

将所述并行数据符号进行并串转换，获取数据解码后的数据串；

对数据解码后的所述数据串进行信道解码。

一种发送数据的设备，该发送数据的设备包括：

信道编码模块，用于对待发送数据串进行信道编码，得到信道编码后的数据串；

串并转换模块，用于对信道编码后的数据串进行串并转换操作，获取多路并行数据符号；

数据编码模块，用于针对获取的每一路并行数据符号，将每一支路的数据符号与该支路中缓存的数据符号经过加权叠加为一个待执行的数据符号；

发送模块，用于将各支路获得的待执行的数据符号再次叠加为一个待输出的数据符号后发送，其中，每一支路的数据符号进行加权时采用的加权系数是与其他支路中的寄存器相关的参数。

一种通信设备，该通信设备包括：

接收模块，用于接收数据串；

数据解码模块，用于将接收到的数据串中的每一数据符号进行数据解码，得到设定个数的并行数据符号；

并串转换模块，用于将所述并行数据符号进行并串转换，获取数据解码后的数据串；

信道解码模块，用于对数据解码后的所述数据串进行信道解码。

一种通信系统，所述通信系统包括：

数据发送装置，用于对待发送数据串进行信道编码，对信道编码后的数据串进行串并转换操作，针对获取的每一路并行数据符号，将每一支路的数据符号与该支路中缓存的数据符号经过加权叠加为一个待执行的数据符号，并将各支路获得的待执行的数据符号再次叠加为一个待输出的数据符号后发送，其中，每一支路的数据符号进行加权时采用的加权系数是与其他支路中的寄存器相关的参数；

数据接收装置，用于将接收到的数据串中的每一数据符号进行数据解码，得到设定个数的并行数据符号，并将所述并行数据符号进行并串转换后再进行信道解码。

通过将信道编码技术与重叠编码复用技术的结合，在保证传输的可靠性同时，解决了传输过程效率较低的问题。

附图说明

图1为利用重叠编码复用技术进行编码的示意图；

图2为级联重叠编码复用编码的示意图；

图3为本发明实施例一中发送端发送数据串的方法步骤流程示意图；

图4为本发明实施例二中接收端对接收到的数据串处理的方法步骤流程示意图；

图5为本发明实施例二中接收端对接收到的数据串进行迭代译码流程示意图；

图6为本发明实施例三中一种通信设备的结构示意图；

图7为本发明实施例四中另一种通信设备的结构示意图；

图8为本发明实施例五中通信系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例详细描述本发明方案。

为了实现本发明目的，申请人将重叠编码复用技术(Overlapped CodeDivision Multiplexing，OVCDM)与信道编码技术相结合，构成新的宽带无线传输系统，提高数据传输的效率。

在本发明各实施例中所涉及的OVCDM是一种高频谱效率编码的复用技术，利用码率高于1的并行卷积编码来大幅度提高通信系统容量与频谱效率，利用OVCDM技术编、解码的方案后续将称之为对数据符号进行OVCDM编、解码。

对数据符号进行OVCDM编码的过程就是对输入的串行数据符号进行串并转换操作，并将转换后的并行数据符号进行数据编码，然后将数据编码后的数据符号进行叠加并输出。如果串并转换时是将K个串行数据符号转变为K路并行数据符号，则最后输出的串行数据的长度是输入的串行数据的1/K。

OVCDM编码的主要方法包括：依次从输入的所述串行数据符号中按照设定个数选择数据符号，对选择的数据符号进行串并转换；将数据编码后的数据符号叠加成为一个待输出的数据符号。同时，还将串并转换后的并行数据符号缓存在所在支路的寄存器中。

将并行数据符号分别进行数据编码包括：当前选择的进行串并转换后的并行数据符号中，将每一支路的数据符号与该支路中缓存的数据符号经过加权叠加为一个待执行的数据符号。将数据编码后的数据符号叠加成为一个待输出的数据符号可以通过以下方式实现：将各支路获得的待执行的数据符号再次叠加为一个待输出的数据符号。其中，每一数据符号进行加权时采用的加权系数可以是与其他支路中寄存器相关的参数。将各支路叠加后的待执行数据符号再次叠加为一个待输出数据符号之前，还可以对各支路的待执行数据符号进行处理，如进行加权处理等。最后，还要对各支路叠加后得到的一个待输出数据符号进行函数变换。

进行一次上述操作，得到一个叠加后的数据符号；依次将输入串行数据符号进行上述操作，将得到多个叠加后的数据符号，这些数据符号就是输出的串行数据。

下面结合一个具体的实例来说明进行OVCDM编、解码的过程。

如图1所示，为进行OVCDM编码过程的示意图，设定输入的数据串中有15个数据符号，并且重叠次数K＝3，即每次选择三个数据符号进行串并操作，包括以下步骤：

第一步：选择数据串中的三个数据符号进行串并变换的操作，成为三路并行的数据。

第二步：将三路并行的数据分别进行数据编码。

在本步骤中，进行数据编码就是将

作为加权系数分别对当前输入的第一支路数据和第一支路各寄存器中存储的数据进行加权叠加，

作为加权系数对第K支路输入数据和第K支路寄存器里的数据进行加权叠加，其中：

是第K支路并行编码支路中L个编码抽头系数矢量的元素，L是每路编码的约束长度。

第三步：将三路并行输入数据符号分别保存在各路的寄存器1中，原来寄存器1中的数据保存到寄存器2中，寄存器2中的数据保存到寄存器3中，以此类推。

将数据存储到寄存器中，一路中存储的数据个数不得超过总的寄存器个数。每个寄存器中存储一个数据，若在t时刻第一路中的每一寄存器都已经存储了数据，则在t+1时刻，第L-1个寄存器中的数据将被丢弃。在初始时刻，寄存器中存储的数据为0。

第四步：将三路数据编码后的数据符号叠加成为一路数据符号。

在本步骤中，叠加后的数据符号可以经过F函数变换后输出，其中：F函数与其输入之间存在一一对应关系。

具体地，F函数的定义是对数据符号进行变换或映射。比如：

即：对三路(假设k＝3)数据符号求和得到x后，将x代入F函数进行计算，然后输出。F(x)＝x，表示F函数是线性函数，对三路数据符号求和得到x后，直接输出，F函数并不对数据进行变换。

由于重叠次数K越大，重叠编码的约束长度L越长，检测的复杂度越大。为了降低检测的复杂度，可以采用级联的方式实现高重叠次数K的OVCDM过程，两级的OVCDM的原理如图2所示，其中，第1级OVCDM1编码可以采用非线性OVCDM编码，而第2级OVCDM2编码则可以采用线性编码；第1级OVCDM1的输出作为第2级OVCDM2的输入。

OVCDM编码的检测可以采用基于Viterbi算法的最大似然序列检测(MLSD)，并且采用欧式距离作为路径度量。

OVCDM的解码过程是将数据串中的每一数据符号进行数据解码，得到K个并行数据符号，将所述并行数据符号进行并串转换，数据解码过程后得到的数据符号个数为解码之前个数的K倍。数据解码方法可以最大似然序列检测方法或基于树图的次优序列检测方法；具体地，可以利用基于树图的次优序列检测方法中的半正定规划算法进行数据解码。

数据解码后获得的各支路的数据与数据编码时各支路的数据是一一对应的，例如，将图1中编码后的数据进行数据解码可获得三路并行数据，第一路数据与数据编码时的第一路数据一一对应，其他支路数据类似。

如图3所示，为本发明实施例一中发送端发送数据串的方法步骤流程示意图，该方法包括以下步骤：

步骤301：对待发送的数据串进行信道编码，得到信道编码后的数据串。

在本实施例中可以设定利用卷积码进行信道编码，待发送的数据串有16个数据符号，基本卷积码编码效率η＝1/3，通过本步骤发送48个数据符号的数据串，每3个数据符号中有1个是有效数据，2个是冗余数据。

步骤302：对进行信道编码后的数据串进行符号交织。

步骤303：对符号交织后的数据串进行速率匹配操作。

在本实施例中，对数据串进行速率匹配操作包括打孔操作和重复操作。

以打孔为例：对48个数据符号进行打孔，根据调整传输速率的需要去掉其中12个数据符号，输出36个数据符号，提高了数据传输速度。为了保证数据传输的可靠性，在1个有效数据和该有效数据对应的2个冗余数据组成的3个数据中至多去掉2个，以便在后续信道解码时能够计算出有效数据。

以重复操作为例：对48个数据符号进行重复，根据调整传输速率的需要重复其中12个数据符号，将需要重复的12个数据符号重复为24个数据符号，输出60个数据符号，降低了传输速度。

步骤304：对速率匹配操作后的数据串进行OVCDM编码。

在本实施例中假设进行了步骤303中的打孔操作，并进行了两级级联的OVCDM编码，OVCDM1中K为2，OVCDM2中K为3，本步骤过程如下：

首先，对接收到的36个数据符号进行OVCDM1编码后输出18个数据符号；然后对OVCDM1编码后的数据串进行符号交织；最后对符号交织后接收到的18个数据符号进行OVCDM2编码，得到6个编码后的数据符号。

步骤305：将编码后的数据串通过天线发送。

通过步骤301至步骤305的描述，发送端将信道编码技术与OVCDM技术相结合，提高了传输效率，并且通过OVCDM中各支路对数据串进一步的编码，也提高了传输的可靠性。

下面结合实施例二描述接收端对接收到的数据串进行处理的方案，如图4所示，包括以下步骤：

步骤401：通过天线接收到数据串。

步骤402：对接收到的数据串进行OVCDM解码。

本实施例可以看作是实施例一的接收端工作流程，在实施例一中进行步骤304记载的OVCDM编码，因此本步骤需要进行两级OVCDM解码。为了提高解码的性能，可以进行级联OVCDM的迭代解码，得到传输的数据串。

迭代解码就是对每一级OVCDM采用软入软出的译码，通过两级OVCDM解码器之间的外信息交换来提高解码的性能，如图5所示，具体流程如下：

第一步：对输入的6个数据符号进行OVCDM2解码，得到解码后的18个数据符号。

第二步：对OVCDM2解码后发送的数据符号进行解符号交织。

第三步：将解符号交织后的18个数据符号进行OVCDM1解码，得到36个数据符号。

第四步：对OVCDM1解码后对输出数据符号进行判决，判断输出的数据符号精度等性能是否满足要求，若满足，则完成一次迭代；否则，还需要进行下一次迭代，即：OVCDM1向OVCDM2反馈外信息，该外信息经过符号交织，作为OVCDM2的一个输入。OVCDM2根据反馈的外信息再次对输入数据符号进行解码，然后OVCDM2输出的数据符号进行解交织作为OVCDM1的输入进行解码，OVCDM1解码后输出数据符号进行判决，完成第二次迭代。为了提高解码性能，可以进行多次迭代。

步骤403：对OVDCM解码后的数据串进行解速率匹配操作。

在本实施例中，解速率匹配包括解打孔或者解重复。

以解打孔为例：在步骤303中进行打孔时去掉了12个数据符号，在本步骤中要在去掉数据符号的相应位置中填充数据符号，得到48个数据符号。

以解重复为例：在步骤303中进行重复时增加了12个数据符号，在本步骤中要对相应的数据符号进行合并，得到48个数据符号。

步骤404：对解速率匹配操作后的数据串进行解符号交织。

步骤405：对数据串进行信道解码，恢复出发送端原始发送的数据串。

通过对本发明各实施例中发送端工作流程的描述，本发明实施例三提供了一种通信设备，如图6所示，包括信道编码模块11、串并转换模块12、数据编码模块13和发送模块14，其中：信道编码模块11用于对待发送数据串进行信道编码，得到信道编码后的数据串；串并转换模块12用于对信道编码后的数据串进行串并转换操作，获取多路并行数据符号；数据编码模块13用于将获取的所述并行数据符号分别进行数据编码；发送模块14用于将数据编码后的数据符号进行叠加并发送。

进一步地，所述串并转换模块12用于依次从信道编码后的数据串中按照设定个数选择数据符号，对选择的数据符号进行串并转换操作，获取多路并行数据符号。所述发送模块14用于将数据编码后的数据符号进行叠加，并将每次叠加后获得的一个数据符号组成串行的数据符号后发送。

所述通信设备还包括速率匹配模块15，用于对信道编码后的数据串进行速率匹配操作。

速率匹配模块15又可以进一步包括打孔单元16和重复单元17，其中：打孔单元16用于对信道编码后的数据串进行打孔操作；重复单元17用于对信道编码后的数据串进行重复操作。

如图7所示，本发明实施例四还提供了一种对应发送端的通信设备，包括接收模块21、数据解码模块22、并串转换模块23和信道解码模块24，其中：接收模块21用于接收数据串；数据解码模块22用于将接收到的数据串中的每一数据符号进行数据解码，得到设定个数的并行数据符号；并串转换模块23用于将所述并行数据符号进行并串转换，获取数据解码后的数据串；信道解码模块24用于对数据解码后的所述数据串进行信道解码。

进一步地，所述数据解码模块22用于通过最大似然序列检测或基于树图的次优序列检测将每一所述数据符号解码为设定个数的并行数据符号。

所述通信设备还包括解速率匹配模块25，用于对数据解码后的所述数据串进行解速率匹配操作。

解速率匹配模块25还可以进一步包括解打孔单元26和解重复单元27，其中：解打孔单元26用于对解码后的所述数据串进行解打孔操作；解重复单元27用于对解码后的所述数据串进行解重复操作。

本发明实施例五还记载了一种通信系统，如图8所示，包括数据发送装置31和数据接收装置32，其中：数据发送装置31用于对待发送数据串进行信道编码，对信道编码后的数据串进行串并转换操作，将获取的并行数据符号分别进行数据编码，并将数据编码后的数据符号进行叠加并发送；数据接收装置32用于将接收到的数据串中的每一数据符号进行数据解码，得到设定个数的并行数据符号，并将所述并行数据符号进行并串转换后再进行信道解码。

本实施例中，数据发送装置31与实施例三中的通信设备类似；数据接收装置32与实施例四中的通信设备类似。

通过本发明实施例描述的方法、系统及设备，提高了数据传输过程的效率，并且在OVCDM中多次进行了编码操作，也进一步提高了数据传输的可靠性。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (17)

1.一种发送数据的方法，其特征在于，该方法包括：

对待发送数据串进行信道编码，得到信道编码后的数据串；

对信道编码后的数据串进行串并转换操作，获取多路并行数据符号；

针对获取的每一路并行数据符号，将每一支路的数据符号与该支路中缓存的数据符号经过加权叠加为一个待执行的数据符号；

将各支路获得的待执行的数据符号再次叠加为一个待输出的数据符号，其中，每一支路的数据符号进行加权时采用的加权系数是与其他支路中的寄存器相关的参数；

将所述待输出的数据符号发送。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对信道编码后的数据串进行串并转换操作包括：

依次从信道编码后的数据串中按照设定个数选择数据符号，对选择的数据符号进行串并转换操作。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将各支路获得的待执行的数据符号再次叠加为一个待输出的数据符号后，且发送待输出的数据符号之前，包括：

将每次叠加后获得的一个待输出的数据符号组成串行的数据符号。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，数据串进行信道编码之后，且进行串并转换操作之前，包括：

对所述数据串进行速率匹配操作。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，对所述数据串进行速率匹配操作包括：

对所述数据串进行打孔操作或者对所述数据串进行重复操作。

6.一种处理利用权利要求1所述方法发送的数据的方法，其特征在于，该处理数据的方法包括：

接收数据串，并将数据串中的每一数据符号进行数据解码，得到设定个数的并行数据符号；

将所述并行数据符号进行并串转换，获取数据解码后的数据串；

对所述数据解码后的数据串进行信道解码。

7.如权利要求6所述处理数据的方法，其特征在于，获取数据解码后的数据串之后，且进行信道解码之前，包括：

对获取的所述数据串进行解速率匹配操作。

8.如权利要求7所述处理数据的方法，其特征在于，对所述数据串进行解速率匹配操作包括：

对所述数据串进行解打孔操作或者对所述数据串进行解重复操作。

9.一种发送数据的设备，其特征在于，该发送数据的设备包括：

信道编码模块，用于对待发送数据串进行信道编码，得到信道编码后的数据串；

串并转换模块，用于对信道编码后的数据串进行串并转换操作，获取多路并行数据符号；

数据编码模块，用于针对获取的每一路并行数据符号，将每一支路的数据符号与该支路中缓存的数据符号经过加权叠加为一个待执行的数据符号；

发送模块，用于将各支路获得的待执行的数据符号再次叠加为一个待输出的数据符号后发送，其中，每一支路的数据符号进行加权时采用的加权系数是与其他支路中的寄存器相关的参数。

10.如权利要求9所述的发送数据的设备，其特征在于，

所述串并转换模块，用于依次从信道编码后的数据串中按照设定个数选择数据符号，对选择的数据符号进行串并转换操作，获取多路并行数据符号。

11.如权利要求9所述的发送数据的设备，其特征在于，

所述发送模块，用于将每次叠加后获得的一个待输出的数据符号组成串行的数据符号后发送。

12.如权利要求9所述的发送数据的设备，其特征在于，所述发送数据的设备还包括：

速率匹配模块，用于对信道编码后的数据串进行速率匹配操作。

13.如权利要求12所述的发送数据的设备，其特征在于，所述速率匹配模块包括：

打孔单元，用于对信道编码后的数据串进行打孔操作；

重复单元，用于对信道编码后的数据串进行重复操作。

14.一种处理利用权利要求9所述设备发送数据的设备，其特征在于，该处理数据的设备包括：

接收模块，用于接收数据串；

数据解码模块，用于将接收到的数据串中的每一数据符号进行数据解码，得到设定个数的并行数据符号；

并串转换模块，用于将所述并行数据符号进行并串转换，获取数据解码后的数据串；

信道解码模块，用于对数据解码后的所述数据串进行信道解码。

15.如权利要求14所述处理数据的设备，其特征在于，还包括：

解速率匹配模块，用于对数据解码后的所述数据串进行解速率匹配操作。

16.如权利要求15所述处理数据的设备，其特征在于，所述解速率匹配模块包括：

解打孔单元，用于对解码后的所述数据串进行解打孔操作；

解重复单元，用于对解码后的所述数据串进行解重复操作。

17.一种通信系统，其特征在于，所述通信系统包括：

数据发送装置，用于对待发送数据串进行信道编码，对信道编码后的数据串进行串并转换操作，针对获取的每一路并行数据符号，将每一支路的数据符号与该支路中缓存的数据符号经过加权叠加为一个待执行的数据符号，并将各支路获得的待执行的数据符号再次叠加为一个待输出的数据符号后发送，其中，每一支路的数据符号进行加权时采用的加权系数是与其他支路中的寄存器相关的参数；

数据接收装置，用于将接收到的数据串中的每一数据符号进行数据解码，得到设定个数的并行数据符号，并将所述并行数据符号进行并串转换后再进行信道解码。

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