CN105978613A - 兼容mimo与miso传输的发射装置、发射方法、接收装置及接收方法 - Google Patents

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Abstract

一种兼容MIMO及MISO传输的发射装置，包括：编码器用于对比特信息进行编码，得到编码比特；交织器用于对编码后的编码比特进行交织，得到交织比特；调制器用于对交织后的交织比特进行调制，得到星座符号；及发送天线用于将所述调制后的星座符号发送，所述发送天线的数量为两个；其中所述编码器用于：确定校验矩阵H1；将所述校验矩阵H1分为若干大小相同的子矩阵，即将码分为若干子码，这些子矩阵设置在矩阵的对角线上，每个子矩阵具有与其他子矩阵相同的行数和列数；对校验矩阵H1进行截断处理，得到新的校验矩阵H2。本发明还提供一种兼容MIMO及MISO传输的发射方法、接收装置及接收方法，可兼容MIMO与MISO传输。

Description

兼容MIMO与MISO传输的发射装置、发射方法、接收装置及接收方法
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种兼容MIMO与MISO传输的发射装置及发射方法、兼容MIMO与MISO传输的接收装置及接收方法。
背景技术
目前，传输模式包括MIMO（Multiple Input Multiple Output，多输入多输出）系统及MISO（Multiple Input Single Output，多输入单输出）系统。MIMO系统是指在发射端和接收端分别使用多个发射天线和接收天线，使信号通过发射端与接收端的多个天线传送和接收，MIMO系统可以具有分集增益及复用增益的效果。MISO系统是指在发射端使用多个发射天线来发送信号，在接收端使用单个接收天线来接收信号，MISO系统具有分集增益的效果。在数字电视广播系统的传输方案中，欧洲第二代地面数字电视广播标准DVB-T2首次提出用Alamouti-code作为双天线发射分集方案实现MISO的传输，之后在DVB-NGH中提出用增强空间复用（eSM）作为双天线复用方案实现MIMO的传输。在面向MISO系统传输时，如果直接增加接收端天线数量扩展到MIMO系统，则所述扩展到的MIMO系统只提供分集增益而没有复用增益，不能提高系统的数据传输率。而面向MIMO的系统也不适用于MISO系统的传输。然而对于数字电视地面广播，接收端设备种类多样，接收条件多变，MIMO系统与MISO系统的不兼容，将会对用户带来不便。
发明内容
本发明提供一种兼容MIMO与MISO传输的发射装置、发射方法、接收装置及接收方法。
本发明的实施例提供一种兼容MIMO及MISO传输的发射装置，包括：
编码器，所述编码器用于对信源产生的比特信息进行编码，得到编码比特；
交织器，所述交织器用于对编码后的编码比特进行交织，得到交织比特；
调制器，所述调制器用于对交织后的交织比特进行调制，得到星座符号；及
发送天线，所述发送天线用于将所述调制后的星座符号发送，所述发送天线的数量为两个；
其中，所述编码器编码采用LDPC码，所述编码器用于：
确定校验矩阵H1；
将所述校验矩阵H1分为若干大小相同的子矩阵，即将码分为若干子码，这些子矩阵设置在矩阵的对角线上，每个子矩阵具有与其他子矩阵相同的行数和列数；
对校验矩阵H1进行截断处理，得到新的校验矩阵H2。
较佳的，所述编码器还用于对校验矩阵H2进行列交换，使得矩阵可逆，并形成新的校验矩阵H3。
较佳的，所述交织器对编码比特交织时，满足公式：
|i-j|≦k*b；
其中，i为编码比特交织前的位置，j为编码比特交织后的位置，k为一预先设置的值，b为子码长度。
较佳的，所述比特信息为单路比特信息或双路比特信息。
本发明的实施例提供一种兼容MIMO及MISO传输的发射方法，包括：
对信源产生的比特信息进行编码，得到编码比特；
对编码后的编码比特进行交织，得到交织比特；
对交织后的交织比特进行调制，得到星座符号；及
通过两个发射天线将所述调制后的星座符号发送；
其中，所述编码采用LDPC码，所述编码步骤包括：
确定校验矩阵H1；
将所述校验矩阵H1分为若干大小相同的子矩阵，即将码分为若干子码，这些子矩阵设置在矩阵的对角线上，每个子矩阵具有与其他子矩阵相同的行数和列数；
对校验矩阵H1进行截断处理，得到新的校验矩阵H2。
较佳的，对校验矩阵H2进行列交换，使得矩阵可逆，并形成新的校验矩阵H3。
较佳的，对编码比特交织时，满足公式：|i-j|≦k*b；其中，i为编码比特交织前的位置，j为编码比特交织后的位置，k为一预先设置的值，b为子码长度。
较佳的，所述比特信息为单路比特信息或双路比特信息。
本发明的实施例提供一种兼容MIMO及MISO传输的接收装置，包括：
一个或两个接收天线，所述接收天线用于接收星座符号；
解调器，所述解调器用于对接收天线接收到的星座符号进行解调，得到比特软信息；
解交织器，所述解交织器用于对解调后的比特软信息进行解交织，得到解交织比特软信息；
解码器，所述解码器用于对解交织后的解交织比特软信息进行解码，得到解码结果；及
交织器，所述交织器用于对解码结果进行交织；
其中，所述解码结果交织后传送至所述解调器来进行迭代解映射和解码，直至进行迭代次数到达一预定次数或解码的失败率小于一预定值时，通过所述解码器输出解码结果；
其中，所述解码器用于：
对校验矩阵根据行重进行行分组，使得行重相同或相似的为一组；
根据每组的行重确定对应的自适应映射表，其中，自适应映射表为校验失败个数或校验失败比例与归一化系统之间的对应关系，不同的行重对应不同的自适应映射表；及
迭代时，确定每行校验失败个数或校验失败比例，并根据自适应映射表确定对应行的归一化系数，并根据归一化系数进行解码。
本发明的实施例提供一种兼容MIMO及MISO传输的接收方法，包括：
通过一个或两个接收天线接收星座符号；
对接收天线接收到的星座符号进行解调，得到比特软信息；
对解调后的比特软信息进行解交织，得到解交织比特软信息；
对解交织后的解交织比特软信息进行解码，得到解码结果；及
对解码结果进行交织；
其中，所述解码结果交织后进行迭代解映射和解码，直至进行迭代次数到达一预定次数或解码的失败率小于一预定值时，输出解码结果；
其中，所述解码步骤包括：
对校验矩阵根据行重进行行分组，使得行重相同或相似的为一组；
根据每组的行重确定对应的自适应映射表，其中，自适应映射表为校验失败个数或校验失败比例与归一化系统之间的对应关系，不同的行重对应不同的自适应映射表；及
迭代时，确定每行校验失败个数或校验失败比例，并根据自适应映射表确定对应行的归一化系数，并根据归一化系数进行解码。
上述发明的编码器通过LDPC码对信息比特进行编码，来使得信息比特可以通过两个天线发射，通过一个或两个天线接收，从而兼容MIMO及MISO传输。
附图说明
附图中：
图1是本发明一实施例的传输系统的方框示意图。
图2是本发明一实施例的单路比特信息经两个发送天线发送、一个接收天线接收的工作原理示意图。
图3是本发明一实施例的单路比特信息经两个发送天线发送、两个接收天线接收的工作原理示意图。
图4是本发明一实施例的双路比特信息经两个发送天线发送、一个接收天线接收的工作原理示意图。
图5是本发明一实施例的双路比特信息经两个发送天线发送、两个接收天线接收的工作原理示意图。
图6是本发明一实施例的LDCP码的二分图的示意图。
主要元件符号说明
发射装置 10
接收装置 20
信道 30
编码器 11
交织器 12
调制器 13
发送天线 14
接收天线 21
解调器 22
解交织器 23
解码器 24
交织器 25
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其他有益效果显而易见。可以理解，附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。附图中显示的尺寸仅仅是为便于清晰描述，而并不限定比例关系。
请参考图1，为本发明实施例的传输系统的方框示意图。所述传输系统能兼容MIMO系统及MISO系统。所述传输系统包括发射装置10及接收装置20。所述发射装置10所发射的信号经信道30发送到接收装置20。所述发射装置10包括编码器11、交织器12、调制器13及发送天线14。所述编码器11用于对信源产生的比特信息进行编码，得到编码比特。所述交织器12用于对编码后的编码比特进行交织，得到交织比特。所述调制器13用于对交织后的交织比特进行调制，得到星座符号。所述发送天线14用于将所述调制后的星座符号发送。所述接收装置20包括接收天线21、解调器22、解交织器23、解码器24及交织器25。所述接收天线21用于接收星座符号。所述解调器22用于对接收天线21接收到的星座符号进行解调，得到比特软信息。所述解交织器23用于对解调后的比特软信息进行解交织，得到解交织比特软信息。所述解码器24用于对解交织后的解交织比特软信息进行解码，得到解码结果。
其中，所述传输系统的具体工作原理如下所述：
请参考图2，为本发明实施例的单路比特信息经两个发送天线14发送、一个接收天线21接收的工作原理示意图。所述单路比特信息经两个发送天线14发送、一个接收天线21接收的步骤如下：
步骤S11、信源所产生的单路比特信息经过编码器11进行编码后得到单路编码比特。
步骤S12、单路编码比特经交织器12进行比特交织后得到单路交织比特。
步骤S13、单路交织比特经调制器13进行高阶星座映射后得到单路星座符号，将单路星座符号分成两部分，分别经两个发送天线14发送。
步骤S14、一个接收天线21接收两个发送天线14携带的星座符号，所述星座符号经过解调器22进行解映射后得到单路比特软信息。
步骤S15、单路比特软信息经过解交织器23进行解交织后得到单路解交织比特。
步骤S16、单路解交织比特经解码器24进行解码后得到单路解码结果。
步骤S17、单路解码结果经过交织器25进行交织后传送至所述解调器22来进行迭代解映射和解码，直至进行迭代次数到达一预定次数或解码的失败率小于一预定值时，通过所述解码器24输出解码结果。
请参考图3，为本发明实施例的单路比特信息经两个发送天线14发送、两个接收天线21接收的工作原理示意图。所述单路比特信息经两个发送天线14发送、两个接收天线21接收的步骤如下：
步骤S21、信源所产生的单路比特信息经过编码器11进行编码后得到单路编码比特。
步骤S22、单路编码比特经交织器12进行比特交织后得到单路交织比特。
步骤S23、单路交织比特经调制器13进行高阶星座映射后得到单路星座符号，将单路星座符号分成两部分，分别经两个发送天线14发送。
步骤S24、两个接收天线21接收两个发送天线携带的星座符号，所述星座符号经过解调器22进行联合解映射后得到单路比特软信息。
步骤S25、单路比特软信息经过解交织器23进行解交织后得到单路解交织比特。
步骤S26、单路解交织比特经解码器24进行解码后得到单路解码结果。
步骤S27、单路解码结果经过交织器25进行交织后传送至所述解调器22来进行迭代解映射和解码，直至进行迭代次数到达一预定次数或解码的失败率小于一预定值时，通过所述解码器24输出解码结果。
例如，在传输系统中，假设某时刻，在发送天线#1和发送天线#2欲发射信息比特为单路比特信号b0b1b2b3，其中，b0b1及b2b3分别映射成星座符号X1和星座符号X2。在本实施例中，星座符号X1通过发送天线#1发送，星座符号X2通过发送天线#2发送。在其他实施例中，星座符号X1还可通过发送天线#2发送，星座符号X2还可通过发送天线#1发送。此时，如果接收天线为接收天线#1时，则接收天线#1接收的信号为Y1=h11*X1+h21*X2，其中，h11为从发送天线#1传输星座符号X1到接收天线#1的信道的信道增益，h21为从发送天线#2传输星座符号X2到接收天线#1的信道的信道增益。如果接收天线为接收天线#1和接收天线#2，则接收天线#1接收的信号为Y1=h11*X1+h21*X2，其中，h11为从发送天线#1传输星座符号X1到接收天线#1的信道的信道增益，h21为从发送天线#1传输星座符号X2到接收天线#1的信道的信道增益；接收天线#2接收的信号为Y2=h12*X1+h22*X2，其中，h12为从发送天线#1传输星座符号X1到接收天线#2的信道的信道增益，h22为从发送天线#2传输星座符号X2到接收天线#2的信道的信道增益。
请参考图4，为本发明实施例的双路比特信息经两个发送天线14发送、一个接收天线21接收的工作原理示意图。所述双路比特信息经两个发送天线14发送、一个接收天线21接收的步骤如下：
S31、信源所产生的双路比特信息经过编码器11进行编码后得到双路编码比特。
S32、双路编码比特经交织器12进行比特交织后得到双路交织比特。
S33、双路交织比特经调制器13进行高阶星座映射后得到双路星座符号，并经两个发送天线14分别发送。
S34、一个接收天线21接收两个发送天线14分别携带的星座符号，所述接收的星座符号经过解调器22进行解映射后得到双路比特软信息。
S35、双路比特软信息经过解交织器23进行解交织后得到双路解交织比特。
S36、双路解交织比特经解码器24进行解码后得到双路解码结果。
S37、双路解码结果经过交织器25进行交织后传送至所述解调器22来进行迭代解映射和解码，直至进行迭代次数到达一预定次数或解码的失败率小于一预定值时，通过所述解码器24输出解码结果。
其中，在步骤S33中，所述两个发送天线14分别发送一路单路星座符号，所述两个发送天线14所发送的星座符号共同形成双路星座符号。
请参考图5，为本发明实施例的双路比特信息经两个发送天线14发送、两个接收天线21接收的工作原理示意图。所述双路比特信息经两个发送天线14发送、两个接收天线21接收的步骤如下：
S41、信源所产生的双路比特信息经过编码器11进行编码后得到双路编码比特。
S42、双路编码比特经交织器12进行比特交织后得到双路交织比特。
S43、双路交织比特经调制器13进行高阶星座映射后得到双路星座符号，并分别经两个发送天线14发送。
S44、两个接收天线21接收两个发送天线14分别携带的星座符号，所述接收的星座符号经过解调器22进行联合解映射后得到双路比特软信息。
S45、双路比特软信息经过解交织器23进行解交织后得到双路解交织比特。
S46、双路解交织比特经解码器24进行解码后得到双路解码结果。
S47、双路解码结果经过交织器25进行交织后传送至所述解调器22来进行迭代解映射和解码，直至进行迭代次数到达一预定次数或解码的失败率小于一预定值时，通过所述解码器24输出解码结果。
其中，在步骤S43中，所述两个发送天线14分别发送一路单路星座符号，所述两个发送天线14所发送的星座符号共同形成双路星座符号。
例如，在传输系统中，假设某时刻，在发送天线#1和发送天线#2欲发射信息比特为双路比特信号，且双路比特信号分别为b0b1及b2b3，其中，b0b1及b2b3分别映射成星座符号X1和星座符号X2。在本实施例中，星座符号X1通过发送天线#1发送，星座符号X2通过发送天线#2发送。在其他实施例中，星座符号X1还可通过发送天线#2发送，星座符号X2还可通过发送天线#1发送。此时，如果接收天线21为接收天线#1时，则接收天线#1接收的信号为Y1=h11*X1+h21*X2，其中，h11为从发送天线#1传输星座符号X1到接收天线#1的信道的信道增益，h21为从发送天线#2传输星座符号X2到接收天线#1的信道的信道增益。如果接收天线21为接收天线#1和接收天线#2，则接收天线#1接收的信号为Y1=h11*X1+h21*X2，其中，h11为从发送天线#1传输星座符号X1到接收天线#1的信道的信道增益，h21为从发送天线#1传输星座符号X2到接收天线#1的信道的信道增益；接收天线#2接收的信号为Y2=h12*X1+h22*X2，其中，h12为从发送天线#1传输星座符号X1到接收天线#2的信道的信道增益，h22为从发送天线#2传输星座符号X2到接收天线#2的信道的信道增益。
在本实施例中，所述编码器11为LDPC（Low Density Parity Check Code，低密度奇偶校验）编码器。具体的，所述编码器11采用SC-LDPC（Spatially Coupled Low Density Parity Check Code，空间耦合低密度奇偶校验）码或Raptor-like LDPC码。所述编码器11生成LDPC码的方法包括：
步骤S51，确定校验矩阵H1。
步骤S52，将所述校验矩阵H1分为若干大小相同的子矩阵，这些子矩阵设置在矩阵的对角线上，每个子矩阵具有与其他子矩阵相同的行数和列数。从而，所述LDPC码包括若干子码，每个子码的码长相同，仅每个子码内及相邻子码之间存在校验关系。在本实施例中，每个子码为非规则码。
步骤S53，对校验矩阵H1进行截断处理，得到新的校验矩阵H2。
步骤S54，对校验矩阵H2进行列交换，使得矩阵可逆，并形成新的校验矩阵H3。
所述校验矩阵H1对应的二分图如图6所示。其中，子码的每行对应一个校验节点，子码的每列对应一个变量节点。如果子码的第i行第j列的元素非零，则变量节点vj与校验节点Ci之间存在一条边（vj，ci）。
在本实施例中，所述交织器12对编码比特进行比特交织时，满足公式：
|i-j|≦k*b
其中，i为编码比特交织前的位置，j为编码比特交织后的位置，k为一预先设置的值，b为子码长度。
在本实施例中，有限个子码内的编码比特，交织前的位置i和交织后的位置j位于相同的有限个子码内。从而，在解码时，可防止时延较大。
在本实施例中，所述解码器24采用自适应归一化最小和算法解码。所述解码步骤包括：
S61、对校验矩阵进行行分组，其中，行重相同或相似的分为一组。
S62、根据每组的行重确定对应的自适应映射表，其中，自适应映射表为校验失败个数或校验失败比例与归一化系统之间的对应关系，不同的行重对应不同的自适应映射表。
S63、迭代时，确定每行校验失败个数或校验失败比例，并根据自适应映射表确定对应行的归一化系数，并根据归一化系统进行解码。
从而，所述解码器24通过自适应映射表可对归一化最小和算法中的归一化系统进行修正，减少迭代过程中的计算量，并且提高了解码的效率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种兼容MIMO及MISO传输的发射装置，包括：
编码器，所述编码器用于对信源产生的比特信息进行编码，得到编码比特；
交织器，所述交织器用于对编码后的编码比特进行交织，得到交织比特；
调制器，所述调制器用于对交织后的交织比特进行调制，得到星座符号；及
发送天线，所述发送天线用于将所述调制后的星座符号发送，所述发送天线的数量为两个；
其中，所述编码器编码采用LDPC码，所述编码器用于：
确定校验矩阵H1；
将所述校验矩阵H1分为若干大小相同的子矩阵，即将码分为若干子码，这些子矩阵设置在矩阵的对角线上，每个子矩阵具有与其他子矩阵相同的行数和列数；
对校验矩阵H1进行截断处理，得到新的校验矩阵H2。
2.如权利要求1所述的兼容MIMO及MISO传输的发射装置，其特征在于：
所述编码器还用于对校验矩阵H2进行列交换，使得矩阵可逆，并形成新的校验矩阵H3。
3.如权利要求1所述的兼容MIMO及MISO传输的发射装置，其特征在于：
所述交织器对编码比特交织时，满足公式：
|i-j|≦k*b；
其中，i为编码比特交织前的位置，j为编码比特交织后的位置，k为一预先设置的值，b为子码长度。
4.如权利要求1所述的兼容MIMO及MISO传输的发射装置，其特征在于：
所述比特信息为单路比特信息或双路比特信息。
5.一种兼容MIMO及MISO传输的发射方法，包括：
对信源产生的比特信息进行编码，得到编码比特；
对编码后的编码比特进行交织，得到交织比特；
对交织后的交织比特进行调制，得到星座符号；及
通过两个发射天线将所述调制后的星座符号发送；
其中，所述编码采用LDPC码，所述编码步骤包括：
确定校验矩阵H1；
将所述校验矩阵H1分为若干大小相同的子矩阵，即将码分为若干子码，这些子矩阵设置在矩阵的对角线上，每个子矩阵具有与其他子矩阵相同的行数和列数；
对校验矩阵H1进行截断处理，得到新的校验矩阵H2。
6.如权利要求5所述的兼容MIMO及MISO传输的发射方法，其特征在于，所述发射方法还包括：
对校验矩阵H2进行列交换，使得矩阵可逆，并形成新的校验矩阵H3。
7.如权利要求5所述的兼容MIMO及MISO传输的发射方法，其特征在于：
对编码比特交织时，满足公式：
|i-j|≦k*b；
其中，i为编码比特交织前的位置，j为编码比特交织后的位置，k为一预先设置的值，b为子码长度。
8.如权利要求7所述的兼容MIMO及MISO传输的发射方法，其特征在于：
所述比特信息为单路比特信息或双路比特信息。
9.一种兼容MIMO及MISO传输的接收装置，包括：
一个或两个接收天线，所述接收天线用于接收星座符号；
解调器，所述解调器用于对接收天线接收到的星座符号进行解调，得到比特软信息；
解交织器，所述解交织器用于对解调后的比特软信息进行解交织，得到解交织比特软信息；
解码器，所述解码器用于对解交织后的解交织比特软信息进行解码，得到解码结果；及
交织器，所述交织器用于对解码结果进行交织；
其中，所述解码结果交织后传送至所述解调器来进行迭代解映射和解码，直至进行迭代次数到达一预定次数或解码的失败率小于一预定值时，通过所述解码器输出解码结果；
其中，所述解码器用于：
对校验矩阵根据行重进行行分组，使得行重相同或相似的为一组；
根据每组的行重确定对应的自适应映射表，其中，自适应映射表为校验失败个数或校验失败比例与归一化系统之间的对应关系，不同的行重对应不同的自适应映射表；及
迭代时，确定每行校验失败个数或校验失败比例，并根据自适应映射表确定对应行的归一化系数，并根据归一化系数进行解码。
10.一种兼容MIMO及MISO传输的接收方法，包括：
通过一个或两个接收天线接收星座符号；
对接收天线接收到的星座符号进行解调，得到比特软信息；
对解调后的比特软信息进行解交织，得到解交织比特软信息；
对解交织后的解交织比特软信息进行解码，得到解码结果；及
对解码结果进行交织；
其中，所述解码结果交织后进行迭代解映射和解码，直至进行迭代次数到达一预定次数或解码的失败率小于一预定值时，输出解码结果；
其中，所述解码步骤包括：
对校验矩阵根据行重进行行分组，使得行重相同或相似的为一组；
根据每组的行重确定对应的自适应映射表，其中，自适应映射表为校验失败个数或校验失败比例与归一化系统之间的对应关系，不同的行重对应不同的自适应映射表；及
迭代时，确定每行校验失败个数或校验失败比例，并根据自适应映射表确定对应行的归一化系数，并根据归一化系数进行解码。
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