CN106911422A - 译码方法、装置及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种译码方法、装置及其系统。该方法用于截断OvFDM系统，包括：接收待译码信号；将待译码信号转换成频域的待译码符号序列，所述待译码符号序列包括N个符号；生成K路理想符号序列叠加后的2^K种理想叠加符号序列；依次计算当前符号y_i与每一理想叠加符号序列的第一距离，其中i＝K～N；根据所述第一距离得到当前符号累加之后的第二距离；在处理完最后一个符号y_N后，根据所述第二距离得到对应于最小累加距离的理想符号序列；将所述对应于最小累加距离的理想符号序列作为输出符号序列。本发明在同等条件下可达到较高的译码成功率。

Description

译码方法、装置及其系统

技术领域

本发明涉及无线通信系统中的信号译码，尤其是涉及一种用于截断OvFDM的译码方法、装置及其系统。

背景技术

对于无线通信系统，尤其对于截断OvFDM系统而言，人们的理想期望目标是信号在信道中无失真的传输，且在接收端能够高效快速完全正确的译码得到有效信息。实际系统中，由于真实的信道环境较为复杂，信号的传输过程一般都会使部分信息失真，要想完全译码得到有效信息，发送端和接收端需要使用较大的传输功率和信噪比传输信号，在接收端才能将信息译码正确。然而传输功率是不能无底线的一直抬高的，因此需要寻找一种高效正确的译码方法。

现有技术中在进行序列检测时，大多使用的都是由汉明距离选择最佳路径，而汉明距离需要对接收数据先进行硬判决处理转换为{0,1}序列，然后再比较判决后的真实数据和理想数据的相同个数，序列只有0和1，实际系统中两路数据的汉明距离相同的概率较高，且硬判决后的数据存在一定误差，很难精确的选出一条最佳路径，降低了系统的译码成功率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种译码方法、装置及其系统，在同等条件下可达到较高的译码成功率。

为此，本发明提供了一种译码方法及装置，以及含有该装置的系统。

本发明提供一种译码方法，用于截断OvFDM系统，包括：接收待译码信号；将待译码信号转换成频域的待译码符号序列，所述待译码符号序列包括N个符号；生成K路理想符号序列叠加后的2^K种理想叠加符号序列；依次计算当前符号y_i与每一理想叠加符号序列的第一距离，其中i＝K～N；根据所述第一距离得到当前符号累加之后的第二距离；在处理完最后一个符号y_N后，根据所述第二距离得到对应于最小累加距离的理想符号序列；将所述对应于最小累加距离的理想符号序列作为输出符号序列。

根据本发明的一方面，K为重叠复用的次数。

根据本发明的一方面，所述第一距离和所述第二距离均为测度距离，测度距离定义为0＜p＜∞。

根据本发明的一方面，所述根据所述第一距离得到当前符号累加之后的第二距离包括：获得当前符号的前一节点的累加距离；将当前符号与理想符号之间的第一距离与所述当前符号的前一节点的累加距离之和作为所述第二距离。

根据本发明的一方面，还包括预处理过程，该预处理过程包括：将所接收的待译码信号与该截断OvFDM系统同步；在该同步完成后对所接收的待译码信号做信道估计；以及根据取样定理对所接收的待译码信号进行数字化处理。

本发明提供一种译码装置，用于截断OvFDM系统，包括：用于接收待译码信号的单元；用于将待译码信号转换成频域的待译码符号序列的单元，所述待译码符号序列包括N个符号；用于生成K路理想符号序列叠加后的2^K种理想叠加符号序列的单元；用于依次计算当前符号y_i与每一理想叠加符号序列的第一距离的单元，其中i＝K～N；用于根据所述第一距离得到当前符号累加之后的第二距离的单元；用于在处理完最后一个符号y_N后，根据所述第二距离得到对应于最小累加距离的理想符号序列的单元；用于将所述对应于最小累加距离的理想符号序列作为输出符号序列的单元。

根据本发明的一方面，K为重叠复用的次数。

根据本发明的一方面，所述第一距离和所述第二距离均为测度距离。

根据本发明的一方面，还包括预处理装置，该预处理装置包括：用于将所接收的待译码信号与该截断OvFDM系统同步的单元；用于在该同步完成后对所接收的待译码信号做信道估计的单元；以及用于根据取样定理对所接收的待译码信号进行数字化处理的单元。

本发明提供一种截断OvFDM系统，包括上述的译码装置。

本发明由于采用以上技术方案，因此与现有技术相比具有如下显著优点：

本发明结合截断OvFDM系统使用测度距离选择最佳路径，测度距离表示两个信号之间的距离，在选择最佳路径时，选择测度距离最小的一条路径作为最佳路径，可以很精确的找到最接近理想信号的路径，提高了系统的译码成功率。

在比较测度距离时，如果只对比当前符号与理想符号的测度距离，随着译码深度的增加，最佳路径可能会有偏差，导致最终译码的成功率降低。由于符号叠加过程本身就是K个符号相互重叠，符号前后关联性较大，因此采取当前测度距离与前面累加的测度距离之和进行判断，这样可以随着译码深度的增加，更精确的判断最佳路径，提高译码成功率。

对于截断系统，其前K-1个符号是已知的，即在通信过程中，前K-1路符号收发双方互相知晓且达成协议一致，不需要对前K-1路符号进行译码，译码的序列由第K路开始即y_i(K:N)，共计需要检测的符号序列个数是N-K+1；使用截断的系统，不仅能够提高译码效率，还可以降低系统设计的复杂度。

一般情况下，由于待译码的数据长度较长，且随着译码深度的加深，累加距离越来越大，系统若将所有数据全部译码完成后再进行译码输出，较消耗系统资源，因此对于路径的存储容量和距离的存储采取较优的处理方法。一般选取路径存储长度为4K～5K，此时如果路径存储器已经存满而译码判决输出还未进行可强行判决输出，将具有相同路径的初始节点先进行输出；随着译码深度的加深，累加距离也会越来越大，可将累加距离存储为相对距离，即定义一个参考距离，其取值根据不同的系统而定，距离存储记录的是每条路径的第二距离相对于参考距离的相对值，在进行最佳路径的筛选时通过相对距离进行比较。

附图说明

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中：

图1示出OvFDM系统的调制单元的示例性框图。

图2示出OvFDM系统的接收信号检测单元的示例性框图。

图3示出根据本发明实施例的用于截断OvFDM系统的译码方法的示例性流程图。

图4示出根据本发明实施例的用于截断OvFDM系统的译码方法在对待译码信号进行译码之前的预处理过程的流程图。

图5示出根据本发明实施例的截断OvFDM系统的输入－输出关系树图。

图6示出根据本发明实施例的K＝3截断OvFDM Trellis图。

图7示出根据本发明实施例的符号序列检测路径图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本发明，但是本发明显然能够以多种不同于此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施例的内容限制本发明的保护范围。

图1示出OvFDM系统的发射信号生成过程的示例性框图。OvFDM系统中，发送端首先将频域信号按照一定的规律进行编码，然后将频域信号转换为时域信号即进行傅氏反变换，之后才将信号发送出去。

图2示出OvFDM系统的接收信号检测单元的示例性框图。接收端通过天线收到的信号是时域的信号，如果要对接收信号译码，首先需要将时域信号转换为频域信号，即进行傅氏变换之后才能处理。OvFDM中的傅氏反变换和傅氏变换都涉及采样点数的设置，两者的采样点数应保持一致，且取值为2ⁿ。

图3示出根据本发明实施例的用于截断OvFDM系统的译码方法的示例性流程图。该译码方法300包括：步骤302，接收待译码信号；步骤304，将待译码信号转换成频域的待译码符号序列，所述待译码符号序列包括N个符号；步骤306，生成K路理想符号序列叠加后的2^K种理想叠加符号序列；步骤308，依次计算当前符号y_i与每一理想叠加符号序列的第一距离，其中i＝K～N；步骤310，根据所述第一距离得到当前符号累加之后的第二距离；步骤312，在处理完最后一个符号y_N后，根据所述第二距离得到对应于最小累加距离的理想符号序列；步骤314，将所述对应于最小累加距离的理想符号序列作为输出符号序列。

根据本发明一实施例，K为重叠复用的次数。

根据本发明一实施例，所述第一距离和所述第二距离均为测度距离。

根据本发明的一方面，所述根据所述第一距离得到当前符号累加之后的第二距离包括：获得当前符号的前一节点的累加距离；将当前符号与理想符号之间的第一距离与所述当前符号的前一节点的累加距离之和作为所述第二距离。

在本发明一实施例中，接收信号收到N个符号序列，对应的序列为y_i。由于前K-1个符号y_i(1:K-1)不是K路符号叠加的结果，实际译码过程中对于前K-1路符号的译码较为复杂，因此可设计且存在一种截断的OvFDM系统，其前K-1个符号是已知的，即在通信过程中，前K-1路符号收发双方互相知晓且达成协议一致，不需要对前K-1路符号进行译码。译码的序列由第K路开始即y_i(K:N)，共计需要检测的符号序列个数是N-K+1。

对y_i(K:N)符号译码

生成K路符号叠加后的可能状态即理想符号S_theory(i),i＝1～2^K，共计2^k种。K路符号表示为：叠加后对应的表示形式为如果用±1来表示叠加后的输出电平，则K路符号叠加后，只可能包含K+1种符号电平，依次为:±K、±(K-2)、...、±(K-2ⁱ)，i＝1～K/2，记为Y_theory(index),index＝1～K+1。

使用当前符号y与上述生成的2^k种理想符号S_theory(i)依次求测度距离，得到2^k个测度距离。记为0＜p＜∞，其中当p＝2时，即为欧式距离，欧式距离是两个信号之间的真实距离，能够真实的反应实际信号和理想信号之间的距离，对应可表示为：i＝1～2^K。

计算累加测度距离。累加的测度距离表达式记为：

m＝K+1～N,n＝1～2^K,i＝m-1；其中D_m,n表示当前符号累加之后的测度距离，m表示当前符号在整个接收符号序列中的索引，n表示累加符号的索引(共计2^K种)，d_i表示当前节点之前筛选后的累加测度距离。由于2^K种状态仅第一路符号不同，我们最终只保留2^k-1种测度距离和2^k-1条最佳路径。由于不对前K-1个符号处理，因此默认第K个符号对应的d_i值相同，且path的深度默认为K-1，路径序列设为0。从第K+1符号之后的d_i值变为D_m,n，即前一节点的累加测度距离；依此类推，第N个符号的d_i值变为D_(N-1)。

选择最佳路径。经过上述处理后，得到2^K种欧式距离D_m,n和路径path_i，由于这2^K种路径大体可分为2部分，即前一状态是输入+1还是输入-1。因此将2^K个路径分为两部分，每部分包含2^k-1条路径。对每一部分对应的每行测度距离进行两两比较，即第一部分第一行与第二部分第一行比较，第一部分第二行与第二部分第二行比较，以此类推，求出每行的最小欧式距离，记录下这行对应的累加测度距离D_m,n，并标注为新的测度距离d_i，同时保留对应的符号路径path，对当前符号根据转移路径输入+1或者输入-1，并将相应的path的深度加1。经过上述步骤处理后，又得到2^k-1个测度距离及其对应的2^k-1个符号路径path。

根据上述步骤依次对K～N的符号处理，当处理完最后一个符号y_N时，已经得到了2^k-1个测度距离d及其对应的2^k-1个符号路径path，此时path的深度为N。对2^k-1个测度距离进行从小到大的排序，找出累加距离最小的测度距离，得到其对应的索引，根据其索引，取出path对应索引的译码符号序列，即为最终的译码结果。记译码后的序列为S_decoder(i),i＝1～N，对比译码序列S_decoder(i)和输入序列x_i(K:N)，可以检验译码结果是否正确，同时计算系统的误码率。

参照图4，根据本发明实施例的用于截断OvFDM系统的译码方法在对待译码信号进行译码之前还可包括预处理过程400，该预处理过程400包括：在402，将所接收的待译码信号与该截断OvFDM系统同步；以及在404，对所接收的待译码信号进行数字化处理。

本发明用于截断OvFDM系统的译码方法使用测度距离选择最佳路径，测度距离表示两个信号之间的距离，在选择最佳路径时，选择测度距离最小的一条路径作为最佳路径，可以很精确的找到最接近理想信号的路径，提高了系统的译码成功率。

在比较测度距离时，如果只对比当前符号与理想符号的测度距离，随着译码深度的增加，最佳路径可能会有偏差，导致最终译码的成功率降低。由于符号叠加过程本身就是K个符号相互重叠，符号前后关联性较大，因此采取当前测度距离与前面累加的测度距离之和进行判断，这样可以随着译码深度的增加，更精确的判断最佳路径，提高译码成功率。

对于截断系统，其前K-1个符号是已知的，即在通信过程中，前K-1路符号收发双方互相知晓且达成协议一致，不需要对前K-1路符号进行译码，译码的序列由第K路开始即y_i(K:N)，共计需要检测的符号序列个数是N-K+1；使用截断的系统，不仅能够提高译码效率，还可以降低系统设计的复杂度。

在本发明一具体实施例中，以方波为复用波形来说明编译码过程。设置重叠复用次数K＝3，如图5所示，输入序列x_i＝{+1 +1 -1 +1 -1 +1 +1 +1 -1 +1}，经过编码后输出序列为s(t)＝{+1 +2 +1 +1 -1 +1 +1 +3 +1 +1}。从图5中可以看到编码输出的前两个符号不是3路信号的叠加结果。

编码后的信号经过实际信道传输，在接收端接收到的待译码符号序列会有偏差，记为y_i，i＝1～10。本实施例中收到的符号序列为y_i＝{-0.0123,1.0439,0.369,0.6781,-0.5921,1.0252,0.2574,2.0371,0.8769,0.9036}，将测度距离0＜p＜∞中的p取值为2，即对应为欧式距离，以其为例说明其译码步骤：

首先生成K＝3符号叠加后的可能状态即理想符号S_theory(i)。

K＝3时，符号叠加后共计有8种状态，分别为： 对应输出的符号电平为+3、+1共四种。

计算当前符号的欧式距离。

使用第3个符号y₃分别与这8种理想符号求欧式距离，记为d_current(i),i＝1～8。y₃与S_theory(1)求出的欧式距离记为d_current(1)，y₃与S_theory(2)求出的欧式距离记为d_current(2)，依次类推，y₃与S_theory(8)求出的欧式距离记为d_current(8)。

计算当前符号的累加欧式距离。

累加欧式距离表示为m＝K+1～N,n＝1～2^K,i＝m-1。

本实施例中默认前2个节点的4种欧式距离d₂均为1,对应的符号序列path均为0。则第3个符号对应的d₂值相同且都为1，从第4个符号之后的d_i值变为D_m,n，即前一节点的累加欧氏距离；依此类推，第10个符号的d_i值变为D₉。

选择最佳路径。

从S_theory(i)中可以看出，其上下两部分的区别为第一个符号不同(+1、-1)，后面两个符号的排列组合对应相同。根据此现象，可以区分出新进的符号是+1还是-1。

比较D_3,1与D_3,5的欧式距离大小得到D_3,5欧氏距离较小，记下较小欧式距离D_3,5并标注为新的d₁。将path深度由2增加为3，且第3个符号记为+1，得到新的符号路径序列为(0 0 1)，记为新的path₁。

比较D_3,2与D_3,6的欧式距离大小得到D_3,2欧氏距离较小，记下较小欧式距离D_3,2并标注为新的d₂。将path深度由2增加为3，且第3个符号记为-1，得到新的符号路径序列为(0 0 -1)，记为新的path₂。

比较D_3,3与D_3,7的欧式距离大小得到D_3,3欧氏距离较小，记下较小欧式距离D_3,3并标注为新的d₃。将path深度由2增加为3，且第3个符号记为+1，得到新的符号路径序列为(0 0 1)，记为新的path₃。

比较D_3,4与D_3,8的欧式距离大小得到D_3,4欧氏距离较小，记下较小欧式距离D_3,4并标注为新的d₄。将path深度由2增加为3，且第3个符号记为-1，得到新的符号路径序列为(0 0 -1)，记为新的path₄。

综上，得到新的可能的最佳路径为，path₁：(0 0 1)，path₂：(0 0 -1)，path₃：(0 0 1)，path₄：(0 0 -1)。

同样的根据以上方法对5～10符号进行序列检测，参考图6K＝3 OvFDM Trellis图，得到符号的检测过程如图7所示。最终得到的符号序列依次为：

path₁：(0 0 -1 1 -1 1 1 1 1 1)，path₂：(0 0 -1 1 -1 1 1 1 1 -1)，

path₃:(0 0 -1 1 -1 1 1 1 -1 1)，path₄：(0 0-1 1 -1 1 1 1 -1 -1)

对比path₁、path₂、path₃和path₄可发现，随着译码深度的加深，路径存储器中初始节点相同的路径逐渐统一，因此在译码过程中可将path中相同的路径先进行输出，以节省存储空间。其对应的欧式距离依次为d₁＝3.5071，d₂＝3.0049，d₃＝2.4493，d₄＝3.6040，对这四个距离比较大小，得到d₃的欧式距离最小，则对应的选择path₃为输出符号序列。

即我们认为输出的符号序列S_decode(3:10)＝(-1 1 -1 1 1 1 -1 1)，而输入的符号序列x_i＝{+1 +1 -1 +1 -1 +1 +1 +1 -1 +1}，其中x(3:10)＝{-1 +1 -1 +1 +1 +1 -1 +1}，对比S_decode(3:10)和x(3:10)两者序列完全一致，则译码结果正确。

本发明用于截断OvFDM系统的译码装置，包括：用于接收待译码信号的单元；用于将待译码信号转换成频域的待译码符号序列的单元，所述待译码符号序列包括N个符号；用于生成K路理想符号序列叠加后的2^K种理想叠加符号序列的单元；用于依次计算当前符号y_i与每一理想叠加符号序列的第一距离的单元，其中i＝K～N；用于根据所述第一距离得到当前符号累加之后的第二距离的单元；用于在处理完最后一个符号y_N后，根据所述第二距离得到对应于最小累加距离的理想符号序列的单元；用于将所述对应于最小累加距离的理想符号序列作为输出符号序列的单元。

根据本发明的一方面，K为重叠复用的次数。

根据本发明的一方面，所述第一距离和所述第二距离均为测度距离。

根据本发明实施例的用于截断OvFDM系统的译码装置还包括用于对待译码符号序列进行预处理的预处理单元，该预处理单元包括：用于将所接收的待译码信号与该系统同步的单元；以及用于对所接收的待译码信号进行数字化处理的单元。

本发明用于截断OvFDM系统的译码装置本发明用于截断OvFDM系统的译码方法使用测度距离选择最佳路径，测度距离表示两个信号之间的距离，在选择最佳路径时，选择测度距离最小的一条路径作为最佳路径，可以很精确的找到最接近理想信号的路径，提高了系统的译码成功率。

在比较测度距离时，如果只对比当前符号与理想符号的测度距离，随着译码深度的增加，最佳路径可能会有偏差，导致最终译码的成功率降低。由于符号叠加过程本身就是K个符号相互重叠，符号前后关联性较大，因此采取当前测度距离与前面累加的测度距离之和进行判断，这样可以随着译码深度的增加，更精确的判断最佳路径，提高译码成功率。

对于截断系统，其前K-1个符号是已知的，即在通信过程中，前K-1路符号收发双方互相知晓且达成协议一致，不需要对前K-1路符号进行译码，译码的序列由第K路开始即y_i(K:N)，共计需要检测的符号序列个数是N-K+1；使用截断的系统，不仅能够提高译码效率，还可以降低系统设计的复杂度。

本发明上述实施例的用于截断OvFDM系统的译码装置可结合于截断OvFDM系统中。

虽然本发明已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，在没有脱离本发明精神的情况下还可作出各种等效的变化或替换，因此，只要在本发明的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本申请的权利要求书的范围内。

Claims (10)

1.一种译码方法，用于截断OvFDM系统，其特征在于，包括：

接收待译码信号；

将所述待译码信号转换成频域的待译码符号序列，所述待译码符号序列包括N个符号；

生成K路理想符号序列叠加后的2^K种理想叠加符号序列；所述K小于N；

依次计算当前符号y_i与每一理想叠加符号序列的第一距离，其中i＝K～N；

根据所述第一距离得到当前符号累加之后的第二距离；

在处理完最后一个符号y_N后，根据所述第二距离得到对应于最小累加距离的理想符号序列；

将所述对应于最小累加距离的理想符号序列作为输出符号序列。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，K为重叠复用的次数。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一距离和所述第二距离均为测度距离。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一距离得到当前符号累加之后的第二距离包括：

获得当前符号的前一节点的累加距离；

将当前符号与理想符号之间的第一距离与所述当前符号的前一节点的累加距离之和作为所述第二距离。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括预处理过程，该预处理过程包括：将所接收的待译码信号与该截断OvFDM系统同步；在该同步完成后对所接收的待译码信号做信道估计；以及根据取样定理对所接收的待译码信号进行数字化处理。

6.一种译码装置，用于截断OvFDM系统，其特征在于，包括：

用于接收待译码信号的单元；

用于将所述待译码信号转换成频域的待译码符号序列的单元，所述待译码符号序列包括N个符号；

用于生成K路理想符号序列叠加后的2^K种理想叠加符号序列的单元；

用于依次计算当前符号y_i与每一理想叠加符号序列的第一距离的单元，其中i＝K～N；

用于根据所述第一距离得到当前符号累加之后的第二距离的单元；

用于在处理完最后一个符号y_N后，根据所述第二距离得到对应于最小累加距离的理想符号序列的单元；

用于将所述对应于最小累加距离的理想符号序列作为输出符号序列的单元。

7.如权利要求6所述的译码装置，其特征在于，K为重叠复用的次数。

8.如权利要求6所述的译码装置，其特征在于，所述第一距离和所述第二距离均为测度距离。

9.如权利要求6所述的译码装置，其特征在于，还包括预处理单元，该预处理单元包括：同步器，用于将所接收的待译码信号与该截断OvFDM系统同步；信道估计器，用于在该同步完成后对所接收的待译码信号做信道估计；以及数字化处理器，用于根据取样定理对所接收的待译码信号进行数字化处理。

10.一种截断OvFDM系统，其特征在于，包括如权利要求6-9中任一项所述的译码装置。