CN107508775A - 一种稀疏码多址接入系统中的译码方法及装置 - Google Patents

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CN107508775A CN201710624007.4A CN201710624007A CN107508775A CN 107508775 A CN107508775 A CN 107508775A CN 201710624007 A CN201710624007 A CN 201710624007A CN 107508775 A CN107508775 A CN 107508775A
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Abstract

本发明实施例提供了一种稀疏码多址接入系统中的译码方法、装置、设备，所述方法包括：获得待译码信号；获得所述待译码信号对应的实数域展开信号；获得所述待译码信号对应的用户的扩展系数；根据所述实数域展开信号和所述扩展系数确定所述待译码信号对应的线性模型；按照球译码SD算法对所述线性模型进行处理，获得最优格点；对所述最优格点进行译码，得到译码结果，并将所得到的译码结果作为所述待译码信号的译码结果。通过本发明实施例提供的技术方案能够在达到最优的最大似然检测性能的同时，降低译码复杂度，从而提高译码效率。

Description

一种稀疏码多址接入系统中的译码方法及装置
技术领域
本发明涉及通信技术领域，特别是涉及一种稀疏码多址接入系统中的译码方法及装置。
背景技术
稀疏码多址接入(Sparse Code Multiple Access,SCMA)技术是一种全新的非正交多址接入技术，其可以显著提高无线通信系统的频谱效率，是未来移动通信系统的重要支撑技术之一。参见图1，给出了一个6用户重叠在4资源块上的SCMA上行多址接入系统的简化框图。在SCMA系统中，不同用户的数据直接被映射为多维星座码本中的不同码字，并且多个用户同时在相互正交的传输资源块上重叠，从而提高了系统频谱利用率。
对于SCMA系统，其最优的检测算法是最大似然检测(Maximum Likelihood，ML)。但是采用ML方案，需要遍历所有的码字组合，复杂度太高，不具备实际应用性。目前大多采用的方案是一种次优的方案，即利用SCMA码本的稀疏特性，通过消息传递算法(Messagepropagation algorithm,MPA)进行解码，从而检测出各用户发送的数据。
虽然相对于ML方案，MPA具有更低的计算复杂度，但是其性能却有了一定的损失，始终无法达到ML的性能。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种稀疏码多址接入系统中的译码方法及装置，以实现达到最优的最大似然检测性能的同时，能够减低译码复杂度，从而提高译码效率。具体技术方案如下：
一种稀疏码多址接入系统中的译码方法，所述方法包括：
获得待译码信号；
获得所述待译码信号对应的实数域展开信号；
获得所述待译码信号对应的用户的扩展系数；
根据所述实数域展开信号和所述扩展系数确定所述待译码信号对应的线性模型；
按照球译码SD算法对所述线性模型进行处理，获得最优格点；
对所述最优格点进行译码，得到译码结果，并将所得到的译码结果作为所述待译码信号的译码结果。
可选的，所述获得所述待译码信号对应的实数域展开信号的步骤，包括：
确定所述待译码信号在各个预设的资源节点上的信号分量；
根据所确定的各个信号分量的实部和虚部，按照以下表达式，确定实数域向量：
所述实数域向量＝(Re[y1],Im[y1],…,Re[yf],Im[yf],…Re[yF],Im[yF])T
其中，f表示预设的资源节点的序号，yf表示所述待译码信号在预设的第f个资源节点上的信号分量，F表示预设的资源节点的数量，Re[yf]和Im[yf]分别表示yf的实部和虚部；
将所述实数域向量确定为所述待译码信号对应的实数域展开信号。
可选的，所述获得所述待译码信号对应的用户的扩展系数的步骤，包括：
确定所述待译码信号对应的用户；
获得用于传输所述待译码信号的信道的信道衰落系数；
根据所述信道衰落系数转换所述待译码信号对应的每个用户的初始码本，得到每个用户的目标码本；
根据所述每个用户的目标码本中码字的实部和虚部获得扩展系数；其中，C＝[C1,…，Cm…,CV]，C表示扩展系数，m表示所述待译码信号对应的用户的序号，V表示所述待译码信号对应的用户的最大序号，Cm为所述待译码信号对应的第m个用户对应的扩展系数子矩阵，其中，扩展系数子矩阵Cm为：
J为预设的调制阶数；
其中,bm表示第m个用户的目标码本里的码字对应的比特向量；
表示第m个用户的目标码本中的码字在第f个预设的资源节点上的码字元素；
bm,j表示第m个用户的目标码本里的码字对应的比特向量中第j个比特。
可选的，所述根据所述实数域展开信号和所述扩展系数确定所述待译码信号对应的线性模型的步骤包括：
将以下关系式确定为线性模型：
其中，表示所述实数域展开信号，s表示格点，表示实数域的一维高斯噪声向量。
可选的，所述按照球译码SD算法对所述线性模型进行处理，获得最优格点的步骤，包括：
按照球译码SD算法对所述线性模型进行处理，将以下关系式的输出结果确定为最优格点s*：
其中，是一个(2F+JV)×1的矩阵，表示所述扩展系数C的列满秩矩阵，S表示格点集合。
可选的，在所述获按照球译码SD算法对所述线性模型进行处理，获得最优格点步骤之后，还包括：
判断所述稀疏码多址接入系统中是否需要信道译码；
若为是，获得目标格点列表其中，所述目标格点列表为根据格点集合S确定的；为第k个元素为+1的格点，为第k个元素为-1的格点；计算所述目标格点列表中的每两个和对应的格点的比特似然比；利用计算得到的比特似然比进行译码，并将译码结果作为所述待译码信号的译码结果；
若为否，执行所述对所述最优格点进行译码，得到译码结果，并将所得到的译码结果作为所述待译码信号的译码结果的步骤。
可选的，通过以下方式确定所述目标格点列表中每两个和
判断所述最优格点中第k个元素是否为+1；
若为是，设置为最优格点，并按照关系式在格点集合S中查找s0，设置为s0；
若为否，按照表达式在格点集合S中查找s'，设置为s'，设置为所述最优格点。
可选的，所述按照关系式在格点集合S中查找s0的步骤，包括：
在所述目标格点列表中查找第k个元素为-1的格点，作为备选初始格点；
根据所述备选初始格点计算与之间的欧式距离；
将计算得到的最小欧式距离作为搜索半径，以具有最小欧式距离的备选初始格点为初始格点在格点集合S中查找满足关系式的s0。
本发明实施的又一方面，还提供一种稀疏码多址接入系统中的译码装置，所述装置包括：
第一获取模块，用于获得待译码信号；
第二获取模块，用于获得所述待译码信号对应的实数域展开信号；
第三获取模块，用于获得所述待译码信号对应的用户的扩展系数；
确定模块，用于根据所述实数域展开信号和所述扩展系数确定所述待译码信号对应的线性模型；
处理模块，用于按照球译码SD算法对所述线性模型进行处理，获得最优格点；
第一译码模块，用于对所述最优格点进行译码，得到译码结果，并将所得到的译码结果作为所述待译码信号的译码结果。
在本发明实施的又一方面，还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述任一所述的译码方法。
在本发明实施的又一方面，本发明实施例还提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述任一所述的译码方法。
本发明实施例提供的一种稀疏码多址接入系统中的译码方法及装置，通过将待译码信号转换为对应的线性模型，然后通过球译码SD算法对线性模型进行处理，获得最优格点；最后对最优格点进行译码，得到待译码信号的译码结果。球译码(Sphere decoding,SD)是一种性能可以达到最大似然，但是复杂度远远低于ML的译码方案。因此，应用本发明实施例提供的技术方案进行译码时，能够在达到最优的最大似然检测性能的同时，降低译码复杂度，从而提高译码效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为一个6用户重叠在4资源块上的SCMA上行多址接入系统的简化框图；
图2为本发明实施例提供的一种稀疏码多址接入系统中的译码方法的流程图；
图3为本发明实施例提供的一种稀疏码多址接入系统中的译码装置的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的一种稀疏码多址接入系统中的译码设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行描述。
图2为本发明实施例提供的一种稀疏码多址接入系统中的译码方法的流程图，所述方法具体包括以下步骤：
S100，获得待译码信号。
假设，一个上行的SCMA系统，包含V个用户，每个用户都被分配了一组不同的码本，所有的V个用户的码字复用F个共享的资源节点(PRE)。如图1所示，对每个用户v，其发送的二进制数据流首先会经过信道编码，编码完的数据块用cv表示。对用户v来说，cv中的每J个比特组成的矢量表示为bv＝(bv,1,bv,2,…,bv,J)T，这里J被称为调制阶数，J一般是预先设定的。于是对每个用户v来说，每J个比特，即bv，都会映射为一个F维的码字xv＝(xv,1,xv,2,…,xv,F)T，θv用来表示xv中非零元素的个数，通常都会远小于F，也就是说，xv是一个稀疏码字。在SCMA系统中，通常有V>F，因此SCMA系统具有过载的特性，过载系数定义为λ＝V/F。
在上行的SCMA系统中，接收到的信号矢量y＝(y1,y2,…,yF)T可以表示为：
其中hv＝(hv,1,hv,2,…,hv,F)T表示每个用户的信道衰落矢量，n是加性高斯白噪声(AWGN)。
S200，获得所述待译码信号对应的实数域展开信号。
具体的，在本发明的一种实施方式中，S200可以包括步骤S210-S230：
S210，确定所述待译码信号在各个预设的资源节点上的信号分量；
待译码信号被分配在不同的资源节点上，例如预设的资源节点数可以为4个，那么接收到的待译码信号则可以表示为：y＝[a+bi,c+di,e+fi,g+hi]T，第一个资源节点上的信号分量为a+bi；第二个资源节点上的信号分量为c+di；第三个资源节点上的信号分量为e+fi；第四个资源节点上的信号分量为g+hi。
S220，根据所确定的各个信号分量的实部和虚部，按照以下表达式，确定实数域向量：
所述实数域向量＝(Re[y1],Im[y1],…,Re[yf],Im[yf],…Re[yF],Im[yF])T
其中，f表示预设的资源节点的序号，yf表示所述待译码信号在预设的第f个资源节点上的信号分量，F表示预设的资源节点的数量，Re[yf]和Im[yf]分别表示yf的实部和虚部；
根据上述S210中列举的待译码信号在每个资源节点上分配的分量的实部和虚部来确定相应的实数域向量，可以表示为：
[a,b,c,d,e,f,g,h]T。
S230，将所述实数域向量确定为所述待译码信号对应的实数域展开信号。
根据确定的实数域向量确定所述待译码信号对应的实数域展开信号
S300，获得所述待译码信号对应的用户的扩展系数。
在具体实现中，每个用户对应不同的初始码本，初始码本的码字的总数M可以根据调制阶数J确定，码字的总数M＝2J。例如当J＝2，资源节点F＝4时，针对一个用户可以构建如下的初始码本：
表1：初始码本
bm 00 01 10 11
f＝1 -0.0055-0.2242i -0.0193-0.7848i 0.0193+0.7848i 0.0055+0.2242i
f＝2 0 0 0 0
f＝3 0 0 0 0
f＝4 -0.6351+0.4615i 0.1815-0.1318i -0.1815+0.1318i 0.6351-0.4615i
其中，每列表示一个码字，一个码字中码字元素的个数等于资源节点数。例如，对于第一列码字在四个资源节点上对应的码字元素分别为[-0.0055-0.2242i,0,0,-0.6351+0.4615i]。其中第一列码字至第四列码字对应的比特分别为[00，01,10,11]。可以根据待译码信号对应的用户的初始码本来确定扩展系数。
具体的，在本发明的一种实施方式中，S300可以包括步骤S310-S340：
S310，确定所述待译码信号对应的用户。
每一个用户对应一个信道编码器，当某一个信道编码器检测到信号后，则可以确定该信道编码器所对应的用户发送了信号，从而能够确定过信道后叠加在资源节点上的待译码信号包含有该用户发送的信号。
S320，获得用于传输所述待译码信号的信道的信道衰落系数。
待译码信号在过信道时不可避免的会出现信号衰落，但每个信道的衰落系数是固定的。在具体实现中，可以利用专门的信道检测器来确定信道的衰落系数。
S330，根据所述信道衰落系数转换所述待译码信号对应的每个用户的初始码本，得到每个用户的目标码本。
将所述待译码信号对应的每个用户的初始码本乘以每个用户的信道衰落系数，从而得到每个用户的目标码本。
S340，根据所述每个用户的目标码本中码字的实部和虚部获得扩展系数；其中，C＝[C1,…，Cm…,CV]，C表示扩展系数，m表示所述待译码信号对应的用户的序号，V表示所述待译码信号对应的用户的最大序号，Cm为所述待译码信号对应的第m个用户对应的扩展系数子矩阵，其中，扩展系数子矩阵Cm为：
J为预设的调制阶数；
其中,bm表示第m个用户的目标码本里的码字对应的比特向量；
表示第m个用户的目标码本中的码字在第f个预设的资源节点上的码字元素；
bm,j表示第m个用户的目标码本里的码字对应的比特向量中第j个比特。
根据上述S300中列举的初始码本举例说明。不失一般性的假使衰落系数为1，可得到：
四个码字对应的四个比特向量bm分别为[00][01][10][11]；
对于第一列的码字，其
第1比特不同，其他比特均相同的的两个比特向量为[00]和[10]，当f＝1时，
第2比特不同，其他比特均相同的的两个比特向量为[10]和[11]，当f＝1时，
同理，也可以得到其他资源节点上的码字元素对应的从而得到扩展系数子矩阵Cm，进而得到扩展系数C。
S400，根据所述实数域展开信号和所述扩展系数确定所述待译码信号对应的线性模型。
对于SCMA系统来说，接收到的待译码信号y并不能直接写成线性模型，即y＝Ax+n这样的线性模型。因此，可以利用二进制扩展的方案，来将SCMA的系统模型改写成线性模型。
具体的，本发明一种实施方式中，可以将以下关系式确定为线性模型：
其中，表示所述实数域展开信号，s表示格点，格点s中的元素在{-1，+1}中取值，元素的个数为JV。表示实数域的一维高斯噪声向量。
S500，按照球译码SD算法对所述线性模型进行处理，获得最优格点。
球译码是一种性能可以达到最大似然，但是复杂度远远低于ML的译码方案。基于此可以通过球译码算法对线性模型进行处理，来获得最优的格点(Lattice Point)。
具体的，本发明一种实施方式中，按照球译码SD算法对所述线性模型进行处理，将以下关系式的输出结果确定为最优格点s*：
其中，是一个(2F+JV)×1的矩阵，表示所述扩展系数C的列满秩矩阵，S表示格点集合。
原理上，最优格点可以通过下式获得：
其中S＝{-1,+1}JV。
但是对于SD中的扩展系数C，由于需要做QR分解，使得R是一个上三角矩阵，因此要求扩展系数C的矩阵行数不能小于列数。但是对于SCMA系统来说，由于过载特性，矩阵C的行数(2F)通常小于列数(JV)。因此需要将扩展系数C变换为列满秩的矩阵
列满秩的矩阵是一个(2F+JV)×(JV)的矩阵，α是任意一个大于零的数，I代表一个单位矩阵。
相应地，将实数域展开信号转化为一个(2F+JV)×1的矩阵
最后，最优格点s*的求解公式可以表示为：
利用最优格点s*的求解公式计算最优格点s*的过程如下所述。
设当前的球半径为C0，则我们可以得到
对执行QR分解，得到
其中Q,Q′,R的维度分别是(2F+JV)×JV，(2F+JV)×2F和(JV)×(JV)。把(3)带入到(2)，再经过一些常量变换，我们可以得到
令则可以得到
由于R是一个上三角矩阵，因此上面的式子可以扩展成为
其中表示向量(之后用表示)的第j个元素。最后利用公式(6)求得球半径C0内的格点s。格点s中各元素以串行干扰抵消的方式按序号逆序检测，最后利用SE算法(Schnorr–Euchner算法是一种经典的球译码方案)在球半径为C0内的格点s中搜索得到最优格点s*，最优格点s*能够使距离的欧式距离最小。
S600，对所述最优格点进行译码，得到译码结果，并将所得到的译码结果作为所述待译码信号的译码结果。
对于没有信道编码的SCMA系统，可以直接利用求得的最优格点s*进行译码。而对于有信道编码的SCMA系统，需要输出软信息给信道译码器，所以无法直接利用求得的最优格点s*进行译码。
本发明的一种实施方式中，在所述获按照球译码SD算法对所述线性信号进行信号处理，获得最优格点步骤之后，还可以包括：
S700，判断所述稀疏码多址接入系统中是否需要信道译码，若为是，执行S800，若为否，执行S600。
若稀疏码多址接入系统中支持信道译码，即传输的信号经过了信道编码，则无法直接利用求得的最优格点s*进行译码，需要输出软信息给信道译码器实现最终译码。
S800，获得目标格点列表其中，所述目标格点列表为根据格点集合S确定的；为第k个元素为+1的格点，为第k个元素为-1的格点；计算所述目标格点列表中的每两个和对应的格点的比特似然比；利用计算得到的比特似然比进行译码，并将译码结果作为所述待译码信号的译码结果。
对数域的比特似然比(bit log-likelihood ratios,LLRs)可以用下式来计算
其中是接收到的信号。把所有的格点的集合S分为两个子集和(7)可以表示成
其中k＝1,2,…,JV。表示第k个元素是+1的元素s的集合，也就是说
Sk +＝{s|s∈S,sk＝1},Sk -＝{s|s∈S,sk＝-1} (9)
利用公式(8)来计算LLRs，检测器需要遍历所有2JV个格点，这个复杂度太高了。因此我们引入列表球译码LSD(List sphere decoding)算法来有效的计算LLRs。SD算法只搜索到一个最优格点s*，与之不同的是，LSD不仅需要搜索到s*，还需要搜索到一系列的候选的格点并将这些点存放在一个列表L中。本发明实施例中，我们利用Jacobi近似，可以得到的近似计算形式
利用公式(10)来求只需要找到两个格点即可，即
其中表示在sk＝+1(-1)的前提下，距离接收信号最近的格点。
基于以上分析可知，利用公式(10)这种方式计算LLRs,L的大小仅为2JV，并且可以表示成另外可以注意到，对于第k对(即和)来说，和中必然有一个和最优格点s*一样，例如因为表示的是在s2＝-1的前提下，离接收信号最近的格点，而s*表示的是所有格点中离接收信号最近的点，假如s*第二个比特是-1，因此实际上和最大似然点s*必然是一样的。也就是说实际上只需要搜索JV+1个点(包括s*)。JV+1要远远小于2JV，因此复杂度要小得多。
具体的，可以通过以下方式确定所述目标格点列表中每两个和
S810，判断所述最优格点中第k个元素是否为+1，若为是，执行S820，若为否，执行S830。
S820，设置为最优格点，按照关系式在格点集合S中查找s0，设置为s0。
例如最优格点s*为s*＝{+1,+1,-1,+1,+1,-1,+1,+1,-1,+1,+1,+1,}，当k＝1时，可以设置为最优格点s*。
具体的，按照关系式在格点集合S中查找s0的步骤，可以包括S820a-S820c：
S820a，在所述目标格点列表中查找第k个元素为-1的格点，作为初始格点。
例如在查找时，已知目标格点列表中的格点 格点中第4个元素为-1，则格点可以作为查找的备选初始格点。
S820b，根据所述备选初始格点计算与之间的欧式距离。
当得到多个初始格点后，可以分别计算各个初始格点对应的与之间的欧式距离。
S820c，将计算得到的最小欧式距离作为搜索半径，以具有最小欧式距离的备选初始格点为初始格点在格点集合S中查找满足关系式的s0。
由于，欲求的s0是满足第k个元素为-1的条件下，使与之间的欧式距离最小的格点，所以根据备选初始格点计算得到的欧式距离必定不小于该最小欧式距离，进而可以将根据备选初始格点计算得到的最小欧式距离作为搜索半径，在具有最小欧式距离的格点的基础上搜索，而不需要像传统的SD算法那样从根节点开始搜索，因此节省了很多冗余的访问节点，大大降低了复杂度。
S830，按照表达式在格点集合S中查找s'，设置为s'，设置为所述最优格点。
例如最优格点s*为s*＝{+1,+1,-1,+1,+1,-1,+1,+1,-1,+1,+1,+1,}，当k＝3时，可以设置为最优格点s*。
具体的，按照关系式在格点集合S中查找s'的步骤，可以包括S830a-S830c：
S830a，在所述目标格点列表中查找第k个元素为+1的格点，作为备选初始格点；
S830b，根据所述备选初始格点计算与之间的欧式距离；
S830c，将计算得到的最小欧式距离作为搜索半径，以具有最小欧式距离的备选初始格点为初始格点在格点集合S中查找满足关系式的s'。
在具体实现中，S830的具体步骤可以参考S820中的相关步骤，再此不做赘述。
在获得目标格点列表后，计算目标格点列表中的每两个和对应的格点的比特似然比。例如对和对应的格点的比特似然比进行译码，可以得到第一个比特，以此类推进而得到全部的译码结果。
通过本发明稀疏码多址接入系统中的译码方法能够在达到最优的最大似然检测性能的同时，降低译码复杂度，从而提高译码效率。
相应于上面的方法实施例，如图3所示本发明实施例还提供了一种稀疏码多址接入系统中的译码装置，所述装置具体包括：
第一获取模块900，用于获得待译码信号；
第二获取模块1000，用于获得所述待译码信号对应的实数域展开信号；
第三获取模块1100，用于获得所述带译码信号对应的用户的扩展系数；
确定模块1200，用于根据所述实数域展开信号和所述扩展系数确定所述待译码信号对应的线性模型；
处理模块1300，用于按照球译码SD算法对所述线性模型进行处理，获得最优格点；
第一译码模块1400，用于对所述最优格点进行译码，得到译码结果，并将所得到的译码结果作为所述待译码信号的译码结果。
本发明一种实施方式中，第二获取模块1000，具体用于：
确定所述待译码信号在各个预设的资源节点上的信号分量；
根据所确定的各个信号分量的实部和虚部，按照以下表达式，确定实数域向量：
所述实数域向量＝(Re[y1],Im[y1],…,Re[yf],Im[yf],…Re[yF],Im[yF])T
其中，f表示预设的资源节点的序号，yf表示所述待译码信号在预设的第f个资源节点上的信号分量，F示预设的资源节点的数量，Re[yf]和Im[yf]分别表示yf的实部和虚部；
将所述实数域向量确定为所述待译码信号对应的实数域展开信号。
本发明一种实施方式中，第三获取模块1100，具体用于：
确定所述待译码信号对应的用户；
获得用于传输所述待译码信号的信道的信道衰落系数；
根据所述信道衰落系数转换所述待译码信号对应的每个用户的初始码本，得到每个用户的目标码本；
根据所述每个用户的目标码本中码字的实部和虚部获得扩展系数；其中，C＝[C1,…，Cm…,CV]，C表示扩展系数，m表示所述待译码信号对应的用户的序号，V表示所述待译码信号对应的用户的最大序号，Cm为所述待译码信号对应的第m个用户对应的扩展系数子矩阵，其中，扩展系数子矩阵Cm为：
J为预设的调制阶数；
其中,bm表示第m个用户的目标码本里的码字对应的比特向量；
表示第m个用户的目标码本中的码字在第f个预设的资源节点上的码字元素；
bm,j表示第m个用户的目标码本里的码字对应的比特向量中第j个比特。
本发明一种实施方式中，确定模块1200，具体用于：
将以下关系式确定为线性模型：
其中，表示所述实数域展开信号，s表示格点，表示实数域的一维高斯噪声向量。
本发明一种实施方式中，第一译码模块1400，具体用于：
按照球译码SD算法对所述线性模型进行处理，将以下关系式的输出结果确定为最优格点s*：
其中，是一个(2F+JV)×1的矩阵，表示所述扩展系数C的列满秩矩阵，S表示格点集合。
本发明一种实施方式中，所述装置还包括：
判断模块，用于判断所述稀疏码多址接入系统中是否需要信道译码，当判断模块判断结果为是时执行第二译码模块功能；当判断模块判断结果为否时执行第一译码模块功能。
第二译码模块，用于获得目标格点列表其中，所述目标格点列表为根据格点集合S确定的；为第k个元素为+1的格点，为第k个元素为-1的格点；计算所述目标格点列表中的每两个和对应的格点的比特似然比；利用计算得到的比特似然比进行译码，并将译码结果作为所述待译码信号的译码结果。
本发明一种实施方式中，第二译码模块具体用于，判断所述最优格点中第k个元素是否为+1；
若为是，设置为最优格点，并按照关系式在格点集合S中查找s0，设置为s0；
若为否，按照表达式在格点集合S中查找s'，设置为s'，设置为所述最优格点。
本发明一种实施方式中，第二译码模块具体还用于，在所述目标格点列表中查找第k个元素为-1的格点，作为备选初始格点；
根据所述备选初始格点计算与之间的欧式距离；
将计算得到的最小欧式距离作为搜索半径，以具有最小欧式距离的备选初始格点为初始格点在格点集合S中查找满足关系式的s0。
通过本发明稀疏码多址接入系统中的译码装置能够在达到最优的最大似然检测性能的同时，降低译码复杂度，从而提高译码效率。
本发明实施例还提供了一种电子设备，如图4所示，包括处理器001、通信接口002、存储器003和通信总线004，其中，处理器001，通信接口002，存储器003通过通信总线004完成相互间的通信，
存储器003，用于存放计算机程序；
处理器001，用于执行存储器003上所存放的程序时，实现本发明实施例提供的稀疏码多址接入系统中的译码方法。
具体的，上述稀疏码多址接入系统中的译码方法，包括：
获得待译码信号；
获得所述待译码信号对应的实数域展开信号；
获得所述待译码信号对应的用户的扩展系数；
根据所述实数域展开信号和所述扩展系数确定所述待译码信号对应的线性模型；
按照球译码SD算法对所述线性模型进行处理，获得最优格点；
对所述最优格点进行译码，得到译码结果，并将所得到的译码结果作为所述待译码信号的译码结果。
需要说明的是，上述处理器001执行存储器003上所存放的程序而实现译码方法的其它实施例与前述方法实施例部分提供的实施例相同，这里不再赘述。
通过本发明电子设备能够在达到最优的最大似然检测性能的同时，降低译码复杂度，从而提高译码效率
上述电子设备提到的通信总线可以是外设部件互连标准(Peripheral PomponentInterconnect，简称PCI)总线或扩展工业标准结构(Extended Industry StandardArchitecture，简称EISA)总线等。该通信总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
通信接口用于上述电子设备与其他设备之间的通信。
存储器可以包括随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)，也可以包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。可选的，存储器还可以是至少一个位于远离前述处理器的存储装置。
上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Ne twork Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital Signal Processing，简称DSP)、专用集成电路(Applica tion SpecificIntegrated Circuit，简称ASIC)、现场可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
在本发明提供的又一实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行本发明实施例提供的稀疏码多址接入系统中的译码方法。
具体的，上述稀疏码多址接入系统中的译码方法，包括：
获得待译码信号；
获得所述待译码信号对应的实数域展开信号；
获得所述待译码信号对应的用户的扩展系数；
根据所述实数域展开信号和所述扩展系数确定所述待译码信号对应的线性模型；
按照球译码SD算法对所述线性模型进行处理，获得最优格点；
对所述最优格点进行译码，得到译码结果，并将所得到的译码结果作为所述待译码信号的译码结果。
需要说明的是，执行上述计算机可读存储介质所存放的指令而实现译码方法的其它实施例与前述方法实施例部分提供的实施例相同，这里不再赘述。
通过本发明计算机可读存储介质能够在达到最优的最大似然检测性能的同时，降低译码复杂度，从而提高译码效率。
在本发明提供的又一实施例中，还提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行本发明实施例提供的稀疏码多址接入系统中的译码方法。
具体的，上述稀疏码多址接入系统中的译码方法，包括：
获得待译码信号；
获得所述待译码信号对应的实数域展开信号；
获得所述待译码信号对应的用户的扩展系数；
根据所述实数域展开信号和所述扩展系数确定所述待译码信号对应的线性模型；
按照球译码SD算法对所述线性模型进行处理，获得最优格点；
对所述最优格点进行译码，得到译码结果，并将所得到的译码结果作为所述待译码信号的译码结果。
需要说明的是，执行上述计算机程序产品而实现译码方法的其它实施例与前述方法实施例部分提供的实施例相同，这里不再赘述。
通过本发明计算机计算机程序产品能够在达到最优的最大似然检测性能的同时，降低译码复杂度，从而提高译码效率。
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘Solid State Disk(SSD))等。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置、电子设备、计算机可读存储介质、计算机程序产品实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非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作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种稀疏码多址接入系统中的译码方法，其特征在于，所述方法包括：
获得待译码信号；
获得所述待译码信号对应的实数域展开信号；
获得所述待译码信号对应的用户的扩展系数；
根据所述实数域展开信号和所述扩展系数确定所述待译码信号对应的线性模型；
按照球译码SD算法对所述线性模型进行处理，获得最优格点；
对所述最优格点进行译码，得到译码结果，并将所得到的译码结果作为所述待译码信号的译码结果。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获得所述待译码信号对应的实数域展开信号的步骤，包括：
确定所述待译码信号在各个预设的资源节点上的信号分量；
根据所确定的各个信号分量的实部和虚部，按照以下表达式，确定实数域向量：
所述实数域向量＝(Re[y1],Im[y1],…,Re[yf],Im[yf],…Re[yF],Im[yF])T
其中，f表示预设的资源节点的序号，yf表示所述待译码信号在预设的第f个资源节点上的信号分量，F表示预设的资源节点的数量，Re[yf]和Im[yf]分别表示yf的实部和虚部；
将所述实数域向量确定为所述待译码信号对应的实数域展开信号。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获得所述待译码信号对应的用户的扩展系数的步骤，包括：
确定所述待译码信号对应的用户；
获得用于传输所述待译码信号的信道的信道衰落系数；
根据所述信道衰落系数转换所述待译码信号对应的每个用户的初始码本，得到每个用户的目标码本；
根据所述每个用户的目标码本中码字的实部和虚部获得扩展系数；
其中，C＝[C1,…，Cm…,CV]，C表示扩展系数，m表示所述待译码信号对应的用户的序号，V表示所述待译码信号对应的用户的最大序号，Cm为所述待译码信号对应的第m个用户对应的扩展系数子矩阵，其中，扩展系数子矩阵Cm为：
<mrow> <msub> <mi>C</mi> <mi>m</mi> </msub> <mo>=</mo> <mfenced open = "(" close = ")"> <mtable> <mtr> <mtd> <msubsup> <mi>C</mi> <mrow> <mi>m</mi> <mo>,</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> </msubsup> </mtd> <mtd> <msubsup> <mi>C</mi> <mrow> <mi>m</mi> <mo>,</mo> <mn>2</mn> </mrow> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> </msubsup> </mtd> <mtd> <mn>...</mn> </mtd> <mtd> <msubsup> <mi>C</mi> <mrow> <mi>m</mi> <mo>,</mo> <mi>J</mi> </mrow> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> </msubsup> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <msubsup> <mi>C</mi> <mrow> <mi>m</mi> <mo>,</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mrow> <mo>(</mo> <mn>2</mn> <mo>)</mo> </mrow> </msubsup> </mtd> <mtd> <msubsup> <mi>C</mi> <mrow> <mi>m</mi> <mo>,</mo> <mn>2</mn> </mrow> <mrow> <mo>(</mo> <mn>2</mn> <mo>)</mo> </mrow> </msubsup> </mtd> <mtd> <mn>...</mn> </mtd> <mtd> <msubsup> <mi>C</mi> <mrow> <mi>m</mi> <mo>,</mo> <mi>J</mi> </mrow> <mrow> <mo>(</mo> <mn>2</mn> <mo>)</mo> </mrow> </msubsup> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mo>.</mo> </mtd> <mtd> <mo>.</mo> </mtd> <mtd> <mo>.</mo> </mtd> <mtd> <mo>.</mo> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mo>.</mo> </mtd> <mtd> <mo>.</mo> </mtd> <mtd> <mo>.</mo> </mtd> <mtd> <mo>.</mo> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mo>.</mo> </mtd> <mtd> <mo>.</mo> </mtd> <mtd> <mo>.</mo> </mtd> <mtd> <mo>.</mo> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <msubsup> <mi>C</mi> <mrow> <mi>m</mi> <mo>,</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mrow> <mo>(</mo> <mn>2</mn> <mi>f</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> </msubsup> </mtd> <mtd> <msubsup> <mi>C</mi> <mrow> <mi>m</mi> <mo>,</mo> <mn>2</mn> </mrow> <mrow> <mo>(</mo> <mn>2</mn> <mi>f</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> </msubsup> </mtd> <mtd> <mn>...</mn> </mtd> <mtd> <msubsup> <mi>C</mi> <mrow> <mi>m</mi> <mo>,</mo> <mi>J</mi> </mrow> <mrow> <mo>(</mo> <mn>2</mn> <mi>f</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> </msubsup> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <msubsup> <mi>C</mi> <mrow> <mi>m</mi> <mo>,</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mrow> <mo>(</mo> <mn>2</mn> <mi>f</mi> <mo>)</mo> </mrow> </msubsup> </mtd> <mtd> <msubsup> <mi>C</mi> <mrow> <mi>m</mi> <mo>,</mo> <mn>2</mn> </mrow> <mrow> <mo>(</mo> <mn>2</mn> <mi>f</mi> <mo>)</mo> </mrow> </msubsup> </mtd> <mtd> <mn>...</mn> </mtd> <mtd> <msubsup> <mi>C</mi> <mrow> <mi>m</mi> <mo>,</mo> <mi>J</mi> </mrow> <mrow> <mo>(</mo> <mn>2</mn> <mi>f</mi> <mo>)</mo> </mrow> </msubsup> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mo>.</mo> </mtd> <mtd> <mo>.</mo> </mtd> <mtd> <mo>.</mo> </mtd> <mtd> <mo>.</mo> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mo>.</mo> </mtd> <mtd> <mo>.</mo> </mtd> <mtd> <mo>.</mo> </mtd> <mtd> <mo>.</mo> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mo>.</mo> </mtd> <mtd> <mo>.</mo> </mtd> <mtd> <mo>.</mo> </mtd> <mtd> <mo>.</mo> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <msubsup> <mi>C</mi> <mrow> <mi>m</mi> <mo>,</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mrow> <mo>(</mo> <mn>2</mn> <mi>F</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> </msubsup> </mtd> <mtd> <msubsup> <mi>C</mi> <mrow> <mi>m</mi> <mo>,</mo> <mn>2</mn> </mrow> <mrow> <mo>(</mo> <mn>2</mn> <mi>F</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> </msubsup> </mtd> <mtd> <mn>...</mn> </mtd> <mtd> <msubsup> <mi>C</mi> <mrow> <mi>m</mi> <mo>,</mo> <mi>J</mi> </mrow> <mrow> <mo>(</mo> <mn>2</mn> <mi>F</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> </msubsup> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <msubsup> <mi>C</mi> <mrow> <mi>m</mi> <mo>,</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mrow> <mo>(</mo> <mn>2</mn> <mi>F</mi> <mo>)</mo> </mrow> </msubsup> </mtd> <mtd> <msubsup> <mi>C</mi> <mrow> <mi>m</mi> <mo>,</mo> <mn>2</mn> </mrow> <mrow> <mo>(</mo> <mn>2</mn> <mi>F</mi> <mo>)</mo> </mrow> </msubsup> </mtd> <mtd> <mn>...</mn> </mtd> <mtd> <msubsup> <mi>C</mi> <mrow> <mi>m</mi> <mo>,</mo> <mi>J</mi> </mrow> <mrow> <mo>(</mo> <mn>2</mn> <mi>F</mi> <mo>)</mo> </mrow> </msubsup> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced> </mrow>
J为预设的调制阶数；
<mfenced open = "{" close = ""> <mtable> <mtr> <mtd> <mrow> <msubsup> <mi>C</mi> <mrow> <mi>m</mi> <mo>,</mo> <mi>j</mi> </mrow> <mrow> <mo>(</mo> <mn>2</mn> <mi>f</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> </msubsup> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mi>Re</mi> <mo>&amp;lsqb;</mo> <msub> <mover> <mi>x</mi> <mo>~</mo> </mover> <mrow> <mi>m</mi> <mo>,</mo> <mi>f</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>b</mi> <mi>m</mi> </msub> <mo>,</mo> <msub> <mi>b</mi> <mrow> <mi>m</mi> <mo>,</mo> <mi>j</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mn>0</mn> <mo>)</mo> </mrow> <mo>&amp;rsqb;</mo> <mo>-</mo> <mi>Re</mi> <mo>&amp;lsqb;</mo> <msub> <mover> <mi>x</mi> <mo>~</mo> </mover> <mrow> <mi>m</mi> <mo>,</mo> <mi>f</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>b</mi> <mi>m</mi> </msub> <mo>,</mo> <msub> <mi>b</mi> <mrow> <mi>m</mi> <mo>,</mo> <mi>j</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> <mo>&amp;rsqb;</mo> </mrow> <mn>2</mn> </mfrac> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <msubsup> <mi>C</mi> <mrow> <mi>m</mi> <mo>,</mo> <mi>j</mi> </mrow> <mrow> <mo>(</mo> <mn>2</mn> <mi>f</mi> <mo>)</mo> </mrow> </msubsup> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mi>Im</mi> <mo>&amp;lsqb;</mo> <msub> <mover> <mi>x</mi> <mo>~</mo> </mover> <mrow> <mi>m</mi> <mo>,</mo> <mi>f</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>b</mi> <mi>m</mi> </msub> <mo>,</mo> <msub> <mi>b</mi> <mrow> <mi>m</mi> <mo>,</mo> <mi>j</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mn>0</mn> <mo>)</mo> </mrow> <mo>&amp;rsqb;</mo> <mo>-</mo> <mi>Im</mi> <mo>&amp;lsqb;</mo> <msub> <mover> <mi>x</mi> <mo>~</mo> </mover> <mrow> <mi>m</mi> <mo>,</mo> <mi>f</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>b</mi> <mi>m</mi> </msub> <mo>,</mo> <msub> <mi>b</mi> <mrow> <mi>m</mi> <mo>,</mo> <mi>j</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> <mo>&amp;rsqb;</mo> </mrow> <mn>2</mn> </mfrac> </mrow> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced>
其中,bm表示第m个用户的目标码本里的码字对应的比特向量；
表示第m个用户的目标码本中的码字在第f个预设的资源节点上的码字元素；
bm,j表示第m个用户的目标码本里的码字对应的比特向量中第j个比特。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述实数域展开信号和所述扩展系数确定所述待译码信号对应的线性模型的步骤包括：
将以下关系式确定为线性模型：
<mrow> <mover> <mi>y</mi> <mo>&amp;OverBar;</mo> </mover> <mo>=</mo> <mi>C</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <mi>s</mi> <mo>+</mo> <mover> <mi>n</mi> <mo>&amp;OverBar;</mo> </mover> </mrow>
其中，表示所述实数域展开信号，s表示格点，表示实数域的一维高斯噪声向量。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述按照球译码SD算法对所述线性模型进行处理，获得最优格点的步骤，包括：
按照球译码SD算法对所述线性模型进行处理，将以下关系式的输出结果确定为最优格点s*：
<mrow> <msup> <mi>s</mi> <mo>*</mo> </msup> <mo>=</mo> <munder> <mi>argmin</mi> <mrow> <mi>s</mi> <mo>&amp;Element;</mo> <mi>S</mi> </mrow> </munder> <mo>|</mo> <mo>|</mo> <mover> <mi>y</mi> <mo>~</mo> </mover> <mo>-</mo> <mover> <mi>C</mi> <mo>~</mo> </mover> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <mi>s</mi> <mo>|</mo> <msup> <mo>|</mo> <mn>2</mn> </msup> </mrow>
其中，是一个(2F+JV)×1的矩阵，表示所述扩展系数C的列满秩矩阵，S表示格点集合。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述获按照球译码SD算法对所述线性模型进行处理，获得最优格点步骤之后，还包括：
判断所述稀疏码多址接入系统中是否需要信道译码；
若为是，获得目标格点列表其中，所述目标格点列表为根据格点集合S确定的；为第k个元素为+1的格点，为第k个元素为-1的格点；计算所述目标格点列表中的每两个和对应的格点的比特似然比；利用计算得到的比特似然比进行译码，并将译码结果作为所述待译码信号的译码结果；
若为否，执行所述对所述最优格点进行译码，得到译码结果，并将所得到的译码结果作为所述待译码信号的译码结果的步骤。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，通过以下方式确定所述目标格点列表中每两个和
判断所述最优格点中第k个元素是否为+1；
若为是，设置为最优格点，并按照关系式在格点集合S中查找s0，设置为s0；
若为否，按照表达式在格点集合S中查找s'，设置为s'，设置为所述最优格点。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述按照关系式在格点集合S中查找s0的步骤，包括：
在所述目标格点列表中查找第k个元素为-1的格点，作为备选初始格点；
根据所述备选初始格点计算与之间的欧式距离；
将计算得到的最小欧式距离作为搜索半径，以具有最小欧式距离的备选初始格点为初始格点在格点集合S中查找满足关系式的s0。
9.一种稀疏码多址接入系统中的译码装置，其特征在于，所述装置包括：
第一获取模块，用于获得待译码信号；
第二获取模块，用于获得所述待译码信号对应的实数域展开信号；
第三获取模块，用于获得所述待译码信号对应的用户的扩展系数；
确定模块，用于根据所述实数域展开信号和所述扩展系数确定所述待译码信号对应的线性模型；
处理模块，用于按照球译码SD算法对所述线性模型进行处理，获得最优格点；
第一译码模块，用于对所述最优格点进行译码，得到译码结果，并将所得到的译码结果作为所述待译码信号的译码结果。
10.一种稀疏码多址接入系统中的译码设备，其特征在于，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，所述处理器，所述通信接口，所述存储器通过所述通信总线完成相互间的通信；
所述存储器，用于存放计算机程序；
所述处理器，用于执行所述存储器上所存放的程序时，实现权利要求1-8任一所述的方法步骤。
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