CN107659378B - 一种编码方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种编码方法和设备，根据LTOC码字，分别对高优先权信号以及低优先权信号进行LTOC编码，得到相应的高优先权编码信号以及低优先权编码信号，其中，LTOC码字是根据传输单位比特高优先权信号所使用的LED单元的数目N_H、传输单位比特低优先权信号所使用的LED单元的数目N_L以及发送LED阵列的行数M和列数N确定的，N_H和N_L是偶数，并且N_H是N_L的γ倍；对所述高优先权编码信号和所述低优先权编码信号进行线性叠加，得到编码叠加后的叠加编码信号。对VLC双层叠加通信系统中的上层高优先权信号和下层低优先权信号进行LTOC编码，使得编码后的两层信号之间满足迹正交特性，可以消除译码时的错误平板和层间干扰问题，有效提高VLC双层叠加通信系统的通信性能。

Description

一种编码方法和设备

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种编码方法和设备。

背景技术

可见光通信(Visible Light Communication，VLC)技术作为一种新兴的通信技术，是指利用可见光作为信息载体进行通信的技术。可见光通信技术一般采用亮度可以高速调节的发光二极管(Light-Emitting Diode，LED)作为光源来实现信息的高速调制和高速传输。

VLC通信系统包括发送端和接收端，在不影响LED灯照明的情况下，发送端将信息经过调制编码，载频到LED发出的可见光中，进而通过LED发出的可见光进行传输；接收端接收携带有信息的可见光，并对接收到的可见光进行译码，进而提取出可见光中携带的信息。

在实际应用中，VLC双层叠加通信系统将发送端的传输信号分为两层：高优先权信号和低优先权信号，两层信号在发送端经过线性叠加后通过LED发出的可见光共同传输。

接收端接收到LED发出的可见光后，可以采用译码复杂度较低的线性求和检测算法进行译码，提取出高、低优先权信号。但是在信噪比较高时，采用线性求和检测算法进行译码会发生错误平板现象，造成译码结果的错误，降低了VLC通信系统的通信性能。

接收端接收到LED发出的可见光后，也可以采用译码复杂度较高的最大似然检测(Maximum Likelihood，ML)算法进行译码，提取出高、低优先权信号。但是，由于ML检测是一种联合检测算法，当通信距离较远时，对于高优先权信号的检测来说，低优先权信号相当于一种层间干扰，影响高优先权信号的译码性能，同样降低了VLC双层叠加通信系统的通信性能。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种编码方法和设备，用于解决VLC双层叠加通信系统的通信性能较低的问题。

本发明实施例提供一种编码方法，包括：

根据LTOC(Layered Trace-Orthogonal Coding)码字，分别对高优先权信号以及低优先权信号进行LTOC编码，得到相应的高优先权编码信号以及低优先权编码信号，其中，所述LTOC码字是根据传输单位比特高优先权信号所使用的LED单元的数目N_H、传输单位比特低优先权信号所使用的LED单元的数目N_L以及发送LED阵列的行数M和列数N确定的，所述N_H和所述N_L是偶数，并且所述N_H是所述N_L的γ倍；

对所述高优先权编码信号和所述低优先权编码信号进行线性叠加，得到编码叠加后的叠加编码信号。

本发明实施例提供一种译码方法，包括：

根据LTOC码字，采用线性求和检测算法对叠加编码信号进行译码。

本发明实施例提供一种编码设备，包括：

编码单元，用于根据层间迹正交码LTOC的LTOC码字，分别对高优先权信号以及低优先权信号进行LTOC编码，得到相应的高优先权编码信号以及低优先权编码信号，其中，所述LTOC码字是根据传输单位比特高优先权信号所使用的LED单元的数目N_H、传输单位比特低优先权信号所使用的LED单元的数目N_L以及发送LED阵列的行数M和列数N确定的，所述N_H和所述N_L是偶数，并且所述N_H是所述N_L的γ倍；

叠加单元，用于对所述高优先权编码信号和所述低优先权编码信号进行线性叠加，得到编码叠加后的叠加编码信号。

本发明实施例还提供一种译码设备，包括：

译码单元，用于根据LTOC码字，采用线性求和检测算法对叠加编码信号进行译码。

本发明实施例有益效果如下：

由于对VLC双层叠加通信系统中的上层高优先权信号和下层低优先权信号进行LTOC编码，使得编码后的两层信号之间满足迹正交特性，因此可以消除译码时的错误平板和层间干扰问题，有效提高VLC双层叠加通信系统的通信性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种VLC-MIMO成像通信系统的示意图；

图2为本发明实施例提供的一种编码方法的流程示意图；

图3为本发明实施例提供的一种VLC双层叠加通信系统的结构框图；

图4为本发明实施例提供的VLC双层叠加通信系统的双层信号结构示意图；

图5为本发明实施例提供的线性求和检测算法误比特率、ML检测算法误比特率和理论误比特率的对比示意图；

图6为本发明实施例提供的不同阵列规模对应的三种星座图对应的误块率示意图；

图7为本发明实施例提供的不同阵列规模对应的各层误比特率示意图；

图8为本发明实施例提供的一种编码设备的结构示意图。

具体实施方式

在实际应用中，VLC通信系统采用发送端的发送LED阵列传输信号、采用接收端的成像传感器(Imaging Sensor，IS)接收信号，实现多入多出(Multiple-Input Multiple-Output，MIMO)的信号传输。实现MIMO信号传输的VLC通信系统即VLC-MIMO成像通信系统，所述VLC-MIMO成像通信系统可以应用于智能交通领域。例如，图1为本发明实施例提供的一种VLC-MIMO成像通信系统的示意图，发送端的LED车灯对应的发送LED阵列进行车辆信息的发送，接收端的高速相机(High-Speed Camera)作为IS获取发送LED阵列的图像，进而根据获取到的图像，确定发送LED阵列所传输的车辆信息。

近距离通信时，发送端和接收端的距离较近，IS获取到的图像中包含高、低空间频率部分，IS可以对发送LED阵列中的各个LED单元清晰成像，从而获得各个LED单元所传输的信号。所述高空间频率部分指的是图像中图像亮度变化较大的部分，所述低空间频率部分指的是图像中图像亮度变化较小的部分。

远距离通信时，发送端和接收端的距离较远，IS获取到的图像中空间频率较高的部分损失严重，仅包含空间频率较低的部分，因此，IS难以清晰地对发送LED阵列中的各个LED单元进行成像。

在实际应用中，为了同时兼顾近距离通信的有效性和远距离通信的可靠性，采用VLC双层叠加通信系统进行通信。VLC双层叠加通信系统将传输信号分为两层：第一层(即上层)传输高优先权信号，对应于IS获取到的图像中的空间频率低于设定阈值的部分，第二层(即下层)传输低优先权信号，对应于IS获取到的图像中空间频率高于设定阈值的部分。两层信号在发送端经过线性叠加后共同传输。为便于描述，后文将两层信号在发送端经过线性叠加后得到的信号，称为高、低优先权双层叠加信号。

采用VLC双层叠加通信系统，可以实现信号的变优先权传输译码，具体而言：近距离通信时实现高、低优先权双层叠加信号的共同译码，而在远距离通信时由于低优先权信号损失严重，仅实现高、低优先权双层叠加信号中上层高优先权信号的译码。

接收端接收到发送LED阵列传输的信号后，可以采用线性求和检测算法和最大似然检测(Maximum Likelihood，ML)算法对所述高、低优先权双层叠加信号进行译码，确定所述高、低优先权双层叠加信号中包含的高优先权信号和低优先权信号。

线性求和检测算法是一种逐层译码算法。首先，利用下层低优先权信号的统计均值是0的特性实现高优先权信号译码；然后，根据译码得到的所述高有权信号，对低优先权信号进行译码。所述线性求和检测算法的译码复杂度较低。

但是，在VLC双层叠加通信系统中，由于所述低优先权信号的统计均值的随机特性，所述统计均值通常不为0，因此，采用线性求和检测算法进行译码会发生错误平板现象，造成译码结果的错误，降低了VLC双层叠加通信系统的通信性能。

ML检测算法是一种联合译码算法，可以同时对高、低优先权双层叠加信号进行译码，在近距离通信中具有较好的译码性能。所述ML检测算法的译码复杂度较高。

由于ML检测算法是一种联合译码算法，无法单独对所述高、低优先权双层叠加信号中的某一层信号进行译码。当通信距离较远，采用ML检测算法仅实现对高、低优先权双层叠加信号中的上层高有权信号译码时，所述下层低优先权信号相当于一种层间干扰，影响高优先权信号的译码结果，同样降低了VLC双层叠加通信系统的通信性能。

为解决如上所述的VLC双层叠加通信系统的通信性能较低的问题，本发明实施例提供了一种编码方法和设备，根据LTOC码字，分别对高优先权信号以及低优先权信号进行LTOC编码，得到相应的高优先权编码信号以及低优先权编码信号，其中，所述LTOC码字是根据传输单位比特高优先权信号所使用的LED单元的数目N_H、传输单位比特低优先权信号所使用的LED单元的数目N_L以及发送LED阵列的行数M和列数N确定的，所述N_H和所述N_L是偶数，并且所述N_H是所述N_L的γ倍；对所述高优先权编码信号和所述低优先权编码信号进行线性叠加，得到编码叠加后的叠加编码信号。

对VLC双层叠加通信系统中的上层高优先权信号和下层低优先权信号进行LTOC编码，使得编码后的两层信号之间满足迹正交特性，可以消除译码时的错误平板和层间干扰问题，有效提高VLC双层叠加通信系统的通信性能。

下面结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部份实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

图2为本发明实施例提供的一种编码方法的流程示意图，所述方法可以如下所示。该方法可以应用于本发明实施例中所述的VLC双层叠加通信系统的发送端。

步骤201：根据LTOC码字，分别对高优先权信号以及低优先权信号进行LTOC编码，得到相应的高优先权编码信号以及低优先权编码信号。

其中，所述LTOC码字，是根据传输单位比特高优先权信号所使用的LED单元的数目N_H、传输单位比特低优先权信号所使用的LED单元的数目N_L以及发送LED阵列的行数M和列数N确定的，所述N_H和所述N_L是偶数，并且所述N_H是所述N_L的γ倍。

VLC双层叠加通信系统进行通信之前，首先，通过振幅调制的方法，将高优先权信号以及低优先权信号加载到发送LED阵列的各个LED单元中，所述高优先权信号的幅度为±α，所述低优先权信号的幅度为±β。

然后，根据LTOC码字，分别对上层高优先权信号以及下层低优先权信号进行编码，得到相应的高优先权编码信号以及低优先权编码信号。

当针对单位比特高优先权信号和单位比特低优先权信号，发送端预期采用不同的功率分配，即当使用不同比例的功率传输单位比特高优先权信号和单位比特低优先权信号时，会形成不同的星座图，不同的星座图对应的传输误比特率(Bit Error Rate，BER)不同，进而影响VLC双层叠加通信系统的通信性能。

设P_t ^(h)(h＝1,2)是第h层传输单位比特信号的发送功率，则有P_t ⁽¹⁾＝N_H·α²，P_t ⁽²⁾＝N_L·β²，其中，P_t ⁽¹⁾是传输单位比特高优先权信号的发送功率，P_t ⁽²⁾是传输单位比特低优先权信号的发送功率。

将上、下两层传输单位比特信号的总功率进行归一化约束：α²+β²＝1。

在本发明的另一实施例中，上述高优先权信号的幅度和低优先权信号的幅度，可以是采用下述方式确定的：

在根据LTOC码字，分别对高优先权信号以及低优先权信号进行LTOC编码，得到相应的高优先权编码信号以及低优先权编码信号之前，根据预设的星座图，确定高优先权信号的幅度以及低优先权信号的幅度。其中，所述预设的星座图是根据高优先权信号以及低优先权信号的预期幅度值之比确定的。

所述预设的星座图可以为以下三种之一：

星座图1(Design 1)：高、低优先权信号的预期幅度之比是

即P_t ⁽¹⁾＝P_t ⁽²⁾，上、下两层传输单位比特高、低优先权信号的发送功率相同。

令α＝cosθ，β＝sinθ，在总功率约束条件下可得：θ＝arctan(N_h/N_l)。

星座图2(Design 2)：高、低优先权信号的预期幅度之比是α/β＝1，即P_t ⁽¹⁾/P_t ⁽²⁾＝N_h/N_l，在总功率约束条件下可得：

星座图3(Design 3)：高、低优先权信号的预期幅度之比是

即P_t ⁽¹⁾/P_t ⁽²⁾＝N_h/N_l，在总功率约束条件下可得：

根据所述预设的星座图，可以确定高、低优先权信号的幅度，根据所述高、低优先权信号的幅度，将所述高、低优先权信号通过振幅调制的方式加载到发送LED阵列的各个LED单元中，进而对所述发送LED阵列中的高、低优先权信号进行LTOC编码。

例如，图3为本发明实施例提供的一种VLC双层叠加通信系统的结构框图，所述VLC双层叠加通信系统的发送端包含LTOC编码、线性叠加、直流偏置、发送LED阵列。

根据预设的星座图可以确定，所述VLC双层叠加通信系统传输的高优先权信号的幅度是α、低优先权信号的幅度是β。

在VLC双层叠加通信系统中，上层传输单位比特高优先权信号所使用的LED单元的数目是N_H，传输单位比特高优先权信号的区域可以表示为

A_p[k]是所述

区域传输的高优先权信号，A_p[k]的幅度是α或-α。

在VLC双层叠加通信系统中，下层传输单位比特低优先权信号所使用的LED单元的数目是N_L，传输单位比特低优先权信号的区域可以表示为

B_q[k]是所述

区域传输的低优先权信号，B_q[k]的幅度是β或-β。

在第k时隙，假设加载到所述发送LED阵列中第i行第j列的LED单元上的高优先权信号是a_ij[k]，则a_ij[k]与A_p[k]、B_q[k]之间的关系满足下述公式：

传输单位比特高优先权信号所使用的LED单元的数目是N_H、传输单位比特低优先权数据所使用的LED单元的数目是N_L，所述N_H是所述N_L的γ倍，因此，传输单位比特高优先权信号所使用的LED单元可以传输γ比特低优先权信号，即所述

区域内包含γ个

在第k时隙，所述

区域内的低优先权信号是

其中：

的幅度是β或-β。

图4为本发明实施例提供的VLC双层叠加通信系统的双层信号结构示意图。

在图4所示的VLC双层叠加通信系统的发送LED阵列的规模是4×4＝16，即所述发送LED阵列的行数和列数都是4，所述发送LED阵列包含16个LED单元。

在所述VLC双层叠加通信系统中，上层传输单位比特高优先权信号所使用的LED单元的数目是2×2＝4个，传输单位比特高优先权信号的区域分别表示为

即所述VLC双层叠加通信系统的上层可以同时传输4比特高优先权信号。

A_p[k]是所述

区域的高优先权信号的幅度，其中，A₁[k]＝α，A₂[k]＝α，A₃[k]＝α，A₄[k]＝-α。

区域内的LED单元分别构成大小为2×2的LED阵列。

在

区域内的各个LED单元上的高优先权信号的幅度是α，

区域内的各个LED单元上的高优先权信号的幅度是α，

区域内的各个LED单元上的高优先权信号的幅度是α，

区域内的各个LED单元上的高优先权信号的幅度是-α。

所述上层高优先权信号的矩阵形式为

在所述VLC双层叠加通信系统中，下层传输单位比特低优先权信号所使用的LED单元的数目是1×2＝2个，传输单位比特低优先权信号的区域分别是

即所述VLC双层叠加通信系统的下层可以同时传输8比特低优先权信号。

B_q[k]是所述

区域的低优先权信号的幅度，其中，B₁[k]＝β，B₂[k]＝-β，B₃[k]＝-β，B₄[k]＝β，B₅[k]＝β，B₆[k]＝-β，B₇[k]＝-β，B₈[k]＝-β。

区域内的LED单元分别构成大小为1×2的LED阵列。

在

区域内的各个LED单元上的低优先权信号的幅度是β，

区域内的各个LED单元上的高优先权信号的幅度是-β，

区域内的各个LED单元上的高优先权信号的幅度是-β，

区域内的各个LED单元上的高优先权信号的幅度是β，

区域内的各个LED单元上的高优先权信号的幅度是β，

区域内的各个LED单元上的高优先权信号的幅度是-β，

区域内的各个LED单元上的高优先权信号的幅度是-β，

区域内的各个LED单元上的高优先权信号的幅度是-β。

传输单位比特高优先权信号所使用的LED单元的数目是N_H＝2×2＝4、传输单位比特低优先权数据所使用的LED单元的数目是N_L＝1×2＝2，

因此，传输单位比特高优先权信号所使用的LED单元可以传输2比特低优先权信号。

在第k时隙，所述

区域内的低优先权信号的幅度是

所述

区域内的低优先权信号的幅度是

所述

区域内的低优先权信号的幅度是

所述

区域内的低优先权信号的幅度是

所述下层低优先权信号的矩阵形式是

根据LTOC码字，对所述VLC双层叠加通信系统的上层高优先权信号以及下层低优先权信号进行LTOC编码，得到相应的高优先权编码信号以及低优先权编码信号。

VLC双层叠加通信系统中的LTOC码字是根据所述VLC双层叠加通信系统传输传输单位比特高优先权信号所使用的LED单元的数目N_H、传输单位比特低优先权信号所使用的LED单元的数目N_L以及发送LED阵列的行数M和列数N确定的。

优选地，根据传输单位比特高优先权信号所使用的LED单元的数目N_H、传输单位比特低优先权信号所使用的LED单元的数目N_L以及发送LED阵列的行数M和列数N，确定LTOC码字，包括：

确定γ的偶约数ξ的集合χ＝{ξ_i}；

根据所述ξ的集合χ＝{ξ_i}和所述N_L，确定等重码的码字集合c_H＝{(ξ_i，2，ξ_i/2)}和c_L＝{(N_L，2，N_L/2)}；

根据所述码字集合，将所述码字集合c_H中的0变换为-1，得到变换后的码字c₁以及将所述码字集合c_L中的0变换为-1，得到变换后的码字c₂；

根据所述发送LED阵列的行数M和列数N，对所述码字c₁、c₂进行等效矩阵化处理，得到对高优先权信号进行LTOC编码的LTOC码字C⁽¹⁾以及对低优先权信号进行LTOC编码的LTOC码字C⁽²⁾。

在所述VLC双层叠加通信系统中，传输单位比特高优先权信号所使用的LED单元的数目N_H以及传输单位比特低优先权信号所使用的LED单元的数目N_L是偶数，并且所述N_H是所述N_L的γ倍，因此，所述γ是偶数。

根据γ的大小，确定γ的偶约数ξ的集合χ＝{ξ_i}，并且，根据所述ξ的集合χ＝{ξ_i}和所述N_L，可以确定等重码的码字集合c_H＝{(ξ_i，2，ξ_i/2)}和c_L＝{(N_L，2，N_L/2)}。

所述等重码的码字集合c_H＝{(ξ_i，2，ξ_i/2)}中的ξ_i是等重码的码字中的码长，2是码字个数，ξ_i/2是码重；

所述等重码的码字集合c_L＝{(N_L，2，N_L/2)}中的N_L是等重码的码字中的码长，2是码字个数，N_L/2是码重。

仍以图4为例，由图4可知，发送LED阵列的规模是4×4＝16，即M＝N＝4。

传输单位比特高优先权信号所使用的LED单元的数目是N_H＝2×2＝4，传输单位比特低优先权信号所使用的LED单元的数目是N_L＝1×2＝2。

因此，

γ的全部偶约数ξ的集合χ＝{ξ}＝{2}，则当ξ＝2时，所述等重码的码字中的码长是2，码字个数是2，码重是1，则所述等重码的码字是(0，1)或(1，0)，所述等重码的码字集合c_H＝{(0，1)，(1，0)}。

传输单位比特低优先权信号所使用的LED单元的数目N_L＝2，所述等重码的码字中的码长是2，码字个数是2，码重是1，则所述等重码的码字是(0，1)或(1，0)，所述等重码的码字集合c_L＝{(0，1)，(1，0)}。

在确定的所述等重码的码字集合c_H中任选一个码字，将所述码字中的0变换为-1，得到变换后的码字c₁。

例如，在所述码字集合c_H中选择一个码字(0，1)，将所述码字中的0变换为-1，得到变换后的码字c₁＝(-1，1)。

在确定的所述等重码的码字集合c_L中任选一个码字，将所述码字中的0变换为-1，得到变换后的码字c₂。

例如，在所述码字集合c_L选择一个码字(1，0)，将所述码字中的0变换为-1，得到变换后的码字c₂＝(1，-1)。

传输单位比特高优先权信号所使用的LED单元的数目N_H＝2×2＝4，对所述码字c₁进行等效矩阵化处理，得到对高优先权信号进行LTOC编码的LTOC码字C⁽¹⁾。

具体地，对所述码字c₁进行扩展，得到

其中，

是大小为

的全1矢量。

已知，γ＝2，N_L＝2，ξ＝2，

由

运算的性质可知，所述c₁'＝(1，-1，1，-1)是1×4的矢量矩阵。

由于发送LED阵列的大小是M×N＝4×4，因此，将所述1×4的矢量矩阵c₁'进行等效矩阵化处理，得到LTOC码字C⁽¹⁾，所述LTOC码字

是4×4的矩阵，所述LTOC码字C⁽¹⁾中的码字-1和1的数目相等。

根据所述LTOC码字C⁽¹⁾可以对所述VLC双层叠加通信系统中的上层高优先权信号进行LTOC编码。

需要说明的是，

表示矩阵克罗内克(Kronecker)乘积，当

是一个m×n的矩阵，B是一个p×q的矩阵时，则有：

其中，

是一个mp×nq的矩阵。

对所述码字c₂进行扩展，得到

其中，1_1×γ是大小为1×γ的全1矢量。

已知，γ＝2，由

运算的性质可知，所述c'₂＝(-1,1，-1,1)是一个1×4的矢量矩阵。

由于发送LED阵列的大小是M×N＝4×4，因此，将所述1×4的矢量矩阵c'₂进行等效矩阵化处理，得到LTOC码字

所述LTOC码字C⁽²⁾是4×4的矩阵，所述LTOC码字C⁽²⁾中的码字-1和1的数目相等。

根据所述LTOC码字C⁽²⁾可以对所述VLC双层叠加通信系统中的下层低优先权信号进行LTOC编码。

优选地，根据LTOC码字，对高优先权信号进行LTOC编码，得到高优先权编码信号，包括：

根据所述LTOC码字C⁽¹⁾，通过Hadamard乘积算法对所述高优先权信号进行LTOC编码，得到高优先权编码信号。

编码之前的上层高优先权信号是X⁽¹⁾，则

表示经过LTOC编码后的高优先权编码信号，所述ο表示Hadamard乘积运算。

优选地，根据LTOC码的LTOC码字，对低优先权信号进行LTOC编码，得到低优先权编码信号，包括：

根据所述LTOC码字C⁽²⁾，通过Hadamard乘积算法对所述低优先权信号进行LTOC编码，得到低优先权编码信号。

编码之前的下层低优先权信号是X⁽²⁾，则

表示经过LTOC编码后的低优先权编码信号，所述ο表示Hadamard乘积运算。

Hadamard乘积运算具有如下性质，当矩阵A＝(a_ij)_m×n，矩阵B＝(b_ij)_m×n时，可得：

AοB＝(a_ijb_ij)_m×n。

因此，LTOC编码是一种线性编码方法。

仍以图4为例，在图4所示的双层信号结构中，编码前的上层高优先权信号

LTOC码字

LTOC编码后的高优先权编码信号

编码前的下层低优先权信号

LTOC码字

LTOC编码后的低优先权编码信号

经过LTOC编码后的两层编码信号在同一时隙满足迹正交准则：

其中，

表示

的共轭转置。

由于所述LTOC码字C⁽¹⁾和所述LTOC码字C⁽²⁾中的码字-1和1的数目是相等的，因此，在所述双层编码信号的任一层，所述发送LED阵列上的编码信号的和是0，可以使得所述发送LED阵列中所有LED单元的调制光强的和值在任一时隙内均为常数，所述常数即为所述发送LED阵列中所有LED单元的发出的光的光强之和，这样，使得VLC双层叠加通信系统在进行通信的同时不会影响LED的均匀照明。

步骤202：对所述高优先权编码信号和所述低优先权编码信号进行线性叠加，得到编码叠加后的叠加编码信号。

在步骤202中，对于VLC双层叠加通信系统的两层传输信号分别经过LTOC编码之后，对所述两层编码信号进行线性叠加，得到编码叠加后的叠加编码信号。

仍以图4为例，根据所述LTOC码字C⁽¹⁾，对图4中上层高优先权信号进行LTOC编码，得到编码后的高优先权编码信号

根据所述LTOC码字C⁽²⁾，对下层低优先权信号进行LTOC编码，得到编码后的低优先权编码信号

对所述高优先权编码信号和所述低优先权编码信号进行线性叠加，得到编码叠加后的叠加编码信号是：

由于高优先权信号的幅度为±α，低优先权信号的幅度为±β，矩阵X_c中的元素x_c∈(±α±β)，因此，所述叠加编码信号信号是双极性信号。

在本发明的另一实施例中，为了使得所述叠加编码信号可以驱动所述发送LED阵列中的各个LED单元发光，需要对所述叠加编码信号进行直流偏置以及归一化处理。

具体地，将所述双极性的叠加调制信号进行直流偏置处理转换为非负性信号，然后将所述非负性信号进行归一化，得到可以驱动各个LED单元发光的信号X'_c＝(x'_c)：

本发明实施例提供的一种编码方法，根据LTOC码字，分别对高优先权信号以及低优先权信号进行LTOC编码，得到相应的高优先权编码信号以及低优先权编码信号，其中，所述LTOC码字是根据传输单位比特高优先权信号所使用的LED单元的数目N_H、传输单位比特低优先权信号所使用的LED单元的数目N_L以及发送LED阵列的行数M和列数N确定的，所述N_H和所述N_L是偶数，并且所述N_H是所述N_L的γ倍；对所述高优先权编码信号和所述低优先权编码信号进行线性叠加，得到编码叠加后的叠加编码信号。

对VLC双层叠加通信系统中的上层高优先权信号和下层低优先权信号进行LTOC编码，使得编码后的两层信号之间满足迹正交特性，可以消除译码时的错误平板和层间干扰问题，有效提高VLC双层叠加通信系统的通信性能。

实施例2：

基于实施例1所述的编码方法，本发明的另一实施例提供了一种译码方法，包括：

根据LTOC码字，采用线性求和检测算法对叠加编码信号进行译码。

在VLC双层叠加通信系统中，接收端接收发送端发送的叠加编码信号，并对接收到的所述叠加编码信号采用线性求和检测算法进行译码。

具体地，在近距离通信时，采用线性求和检测算法对所述叠加编码信号进行译码，确定高、低优先权信号；

在远距离通信时，采用线性求和检测算法对所述叠加编码信号进行译码，确定高优先权信号。

根据图3可知，在所述VLC双层叠加通信系统的接收端包含成像IS、图像处理单元和LTOC译码器。

发送LED阵列中的各个LED单元发送的信号会被IS接收机上的一个或多个像素点检测并接收成像，接收到的信号图像经图像处理后可以得到与发送的叠加编码信号具有相同规模大小的矩阵信号。

所述矩阵信号是非负性信号，对所述矩阵信号进行直流操作得到双极性信号：

其中，X_C是发送端的发送LED阵列发送的叠加编码信号，N是均值为0，方差为

的高斯白噪声。

线性求和检测算法是一种逐层译码算法，可以实现对所述叠加编码信号中的高优先权信号和/或低优先权信号的译码。

接收端的LTOC译码器采用线性求和检测算法对所述双极性信号

进行译码，确定各层信号的方法可以如下所示。

LTOC译码器根据LTOC码字C⁽¹⁾和C⁽²⁾对所述双极性信号

进行处理，令：

采用线性求和检测算法对所述叠加编码信号进行译码时的表达式为：

其中，

表示译码后得到的高优先权信号，

表示译码后得到的低优先权信号。

由于对下层低优先权信号进行了LTOC编码，确保了VLC双层叠加通信系统传输的下层低优先权信号的统计均值为0，使用线性求和检测算法进行译码时避免了错误平板现象，可以提高VLC双层叠加通信系统的通信性能。

不同的译码算法对VLC双层叠加通信系统的译码性能有较大的影响，对于所述基于LTOC编码方法的VLC双层叠加通信系统，可以采用译码复杂度高于线性求和检测算法的ML检测算法进行译码，验证线性求和检测算法的译码性能。

对于所述叠加编码信号，采用ML检测算法进行译码时的表达式是：

根据上述表达式可得：

使得上述公式取得最大值的条件是：

根据上述推导可知，对于基于LTOC编码方法的VLC双层叠加通信系统，线性求和检测算法与ML检测算法具有相同的高译码性能。

同时，采用线性求和检测算法进行译码能够消除远距离通信时ML检测算法引入的层间干扰，可以提高VLC双层叠加通信系统的通信性能。

VLC双层叠加通信系统的传输误比特率是

其中，P_1b表示上层的传输误比特率，P_2b表示下层的传输误比特率。

上、下两层的传输误比特率性能与各层传输单位比特信号所分配的发送功率P_t ^(h)是负相关关系，即分配的功率越多，误比特率越低。

在VLC双层叠加通信系统中的两层信号传输结构中，分配的功率较多的一层的误码率较低，进而该层的信号传输性能也较好。

根据本发明的实施例1所记载的内容可知，当发送的采用不同的功率分配，即使用不同比例的功率传输单位比特高优先权信号和单位比特低优先权信号，会形成不同的星座图。

因此，不同的星座图对应的上、下两层的传输误比特率不同，即上、下两层的信号传输性能不同。

针对本发明实施例1中所记载的三种预设星座图，各个星座图对应的上、下两层的信号传输性能如下所示。

星座图1(Design 1)：由于P_t ⁽¹⁾＝P_t ⁽²⁾可得，P_1b＝P_2b，上、下两层的传输误比特率相同，因此，在星座图1中，上、下两层具有相同的信号传输性能。

在基于LTOC编码的VLC双层叠加通信系统中：

因此，信号间的最小欧式距离

为：

信号间的最小欧式距离越大，VLC双层叠加系统的传输误比特率就越低，因此，最小欧式距离的最大值为：

根据反证法可以证明，当且仅当N_h·α²＝N_l·β²时，

取得最大值。

假设当N_h·α₁ ²≠N_l·β₁ ²时

取得最大值，则令N_h·α₁ ²＜N_l·β₁ ²时

此时，可知

可使α′₁＝α₁+ε，β′₁＝β₁-δ成立，且α′₁、β′₁满足：

因此，

此与假设相矛盾。

同理可证，当N_h·α₁ ²＞N_l·β₁ ²时，仍然存在矛盾。

所以当且仅当N_h·α²＝N_l·β²时，即P_t ⁽¹⁾＝P_t ⁽²⁾时，

取得最大值。

因此，星座图1对应的信号间的最小欧式距离具有最大值，在高信噪比时，基于星座图1的VLC双层叠加通信系统的整体信号传输性能较好。

星座图2(Design 2)：α/β＝1，即P_t ⁽¹⁾/P_t ⁽²⁾＝N_h/N_l。

在星座图2中，上、下两层分配的功率较为均衡，因此可以同时兼顾上、下两层的信号传输性能，这也是目前常用的星座图。

星座图3(Design 3)：

即P_t ⁽¹⁾/P_t ⁽²⁾＝2N_h/N_l。

在星座图3中，上层高优先权信号分配的功率远大于下层低优先权信号分配的功率，可以保证上层高优先权信号的传输能够获得较好的通信性能。

实施例3：

在本发明的另一实施例中，针对上述三种星座图，采用蒙特卡洛仿真实验对基于LTOC编码方法的VLC双层叠加通信系统进行通信性能仿真验证。

由于对上、下两层传输单位比特信号的总功率进行归一化约束，因此所述VLC双层叠加通信系统的信噪比(Signal-to-Noise Ratio，SNR)即为

在仿真验证实验中的VLC双层叠加通信系统的发送LED阵列采用了两种阵列模型：M×N＝16×8和M×N＝16×16，所述VLC双层叠加通信系统的上、下两层结构的具体参数如表1所示。

表1双层叠加结构的具体参数

其中，当发送LED阵列的阵列规模为M×N＝16×8时，上、下两层的LTOC码字为：

当发送LED阵列的阵列规模为M×N＝16×16时，上、下两层的LTOC码字为：

针对上述两种发送LED阵列模型，针对三种星座图进行通信性能仿真验证时，上、下两层信号的调制幅度α、β以及三种星座图对应的各个VLC双层叠加通信系统的最小欧式距离d_min如表2所示。

表2调制幅度和最小欧式距离

在所述仿真验证试验中，对基于LTOC编码方法的VLC双层叠加通信系统分别采用线性求和检测算法和ML检测算法进行译码，图5为本发明实施例提供的线性求和检测算法误比特率、ML检测算法误比特率和理论误比特率的对比示意图。

通过对图5中采用两种检测算法得到的误比特率曲线进行对比，可以发现对于发送LED阵列对应的阵列规模1和阵列规模2，采用线性求和检测算法得到的误比特率曲线与ML检测算法得到的误比特率曲线是完全重合的。

因此，两种检测算法在LTOC编码系统中具有相同的译码性能，验证了在基于LTOC编码方法的VLC双层叠加通信系统中，线性求和检测算法和ML检测算法具有相同的高译码性能。

同时，根据图5可知，理论误比特率曲线与采用两种检测算法得到的误比特率曲线也具有较好的重合，因此验证了基于LTOC编码方法的VLC双层叠加通信系统进行通信的准确性。

当对基于LTOC编码的VLC双层叠加通信系统采用线性求和检测算法进行译码，对未编码的VLC双层叠加通信系统采用ML检测算法进行译码进行仿真验证时，图6为本发明实施例提供的不同阵列规模对应的三种星座图对应的误块率(Block Error Rate)示意图，图7为本发明实施例提供的不同阵列规模对应的各层误比特率示意图。

根据图6中的(a)和(b)中的系统误块率曲线可知，星座图1的误块率性能优于星座图2，更优于星座图3，因此，星座图1对应的基于LTOC编码的VLC双层叠加通信系统整体通信性能较好，此时上、下两层具有相同的误比特率性能。

G_i,j(i,j＝1,2,3)表示星座图i与星座图j之间的信噪比增益，则在高信噪比时G_i,j可以通过最小欧式距离d_min计算得到。

当发送LED阵列是阵列规模1时，

当发送LED阵列是阵列规模2时，

因此，可以得知不同的星座图对VLC双层叠加通信系统的通信性能有较大影响。星座图1对于系统整体通信性能较好。但是对于不同优先权信号的传输，星座图3对于系统的通信性能较好。

根据图7中的(a)和(b)中LTOC编码前后各层的误比特率性能，可知LTOC编码对三种星座图对应的VLC双层叠加通信系统的通信性能的提升各不相同。

针对星座图1，由于LTOC编码前后VLC双层叠加通信系统信号间的最小欧氏距离没有发生改变，LTOC编码只是消除了ML检测算法引入的层间干扰，因此对VLC双层叠加通信系统通信性能的提升较低。

但是，基于LTOC编码方法的VLC双层叠加通信系统使用译码复杂度较低的线性求和检测算法代替译码复杂度较高的ML检测算法进行译码，可以得到与ML检测算法相同的高译码性能，同时降低了译码复杂度。

针对星座图2，由于双层信号的幅值α＝β，因此，未编码的VLC双层叠加通信系统的信号间最小欧氏距离d_min＝0，此时，若N_h/N_l较小会使信号间的平均欧氏距离也较小，进而导致错误平板现象的发生，如图7中(a)所示。

通过增加N_h/N_l可以提升平均欧式距离，进而可以消除错误平板现象，如图7中(b)所示。

但在实际应用中对N_h/N_l有一定限制，如车灯等。因此，星座图2不适用于未编码的VLC双层叠加通信系统。

LTOC编码方法可以通过提升VLC双层叠加通信系统信号间的最小欧氏距离，进而消除错误平板现象。

此外，采用LTOC编码方法，还可以获得一定的编码增益，提升VLC双层叠加通信系统的通信性能，例如阵列规模2中可获得2dB的增益。因此，LTOC编码方法可以提升VLC双层叠加通信系统的通信性能。

针对星座图3，LTOC编码可以通过消除层间干扰和增加信号间欧氏距离的方式提升VLC双层叠加通信系统的通信性能。

当错误量级是10^-5时，两种阵列规模的发送LED阵列分别可以获得7dB和1dB的编码增益。

阵列规模1小于阵列规模2，与阵列规模1相比，阵列规模2中未编码的VLC双层叠加通信系统上层所获得的功率分配远大于下层，下层的传输性能对上层传输性能的影响较小。因此，相比于阵列规模1，阵列规模2中获得的增益较少。

因此，当发送LED阵列的阵列规模较小时，基于LTOC编码方法的VLC双层叠加通信系统具有较好的通信性能。

根据仿真验证可知，不同的星座图具有不同的性能特点，在实际应用中，可以根据具体的通信需求，选择相应的星座图作为VLC双层叠加通信系统的预设星座图。

实施例4

图8为本发明实施例提供的一种编码设备的结构示意图，所述编码设备包括：编码单元801、叠加单元802，其中：

编码单元801，用于根据LTOC码字，分别对高优先权信号以及低优先权信号进行LTOC编码，得到相应的高优先权编码信号以及低优先权编码信号，其中，所述LTOC码字是根据传输单位比特高优先权信号所使用的LED单元的数目N_H、传输单位比特低优先权信号所使用的LED单元的数目N_L以及发送LED阵列的行数M和列数N确定的，所述N_H和所述N_L是偶数，并且所述N_H是所述N_L的γ倍；

叠加单元802，用于对所述高优先权编码信号和所述低优先权编码信号进行线性叠加，得到编码叠加后的叠加编码信号。

在本发明的另一实施例中，所述编码单元801根据传输单位比特高优先权信号所使用的LED单元的数目N_H、传输单位比特低优先权信号所使用的LED单元的数目N_L以及发送LED阵列的行数M和列数N，确定LTOC码字，包括：

确定γ的偶约数ξ的集合χ＝{ξ_i}；

根据所述ξ的集合χ＝{ξ_i}和所述N_L，确定等重码的码字集合c_H＝{(ξ_i，2，ξ_i/2)}和c_L＝{(N_L，2，N_L/2)}；

根据所述码字集合，将所述码字集合c_H中的0变换为-1，得到变换后的码字c₁；将所述码字c_L集合中的0变换为-1，得到变换后的码字c₂；

根据所述发送LED阵列的行数M和列数N，对所述码字c₁、c₂进行等效矩阵化处理，得到对高优先权信号进行LTOC编码的LTOC码字C⁽¹⁾以及对低优先权信号进行LTOC编码的LTOC码字C⁽²⁾。

在本发明的另一实施例中，所述编码单元801根据LTOC码的LTOC码字，分别对高优先权信号以及低优先权信号进行LTOC编码，得到相应的高优先权编码信号以及低优先权编码信号，包括：

根据所述LTOC码字C⁽¹⁾，通过Hadamard乘积算法对所述高优先权信号进行LTOC编码，得到高优先权编码信号；

根据所述LTOC码字C⁽²⁾，通过Hadamard乘积算法对所述低优先权信号进行LTOC编码，得到低优先权编码信号。

在本发明的另一实施例中，所述编码设备还包括：确定单元803，其中：

确定单元803，用于根据预设的星座图，确定高优先权信号的幅度以及低优先权信号的幅度，其中，所述预设的星座图是根据高优先权信号以及低优先权信号的预期幅度值之比确定的。

本发明实施例提供的一种编码设备，所述编码单元根据LTOC码字，分别对高优先权信号以及低优先权信号进行LTOC编码，得到相应的高优先权编码信号以及低优先权编码信号，其中，所述LTOC码字是根据传输单位比特高优先权信号所使用的LED单元的数目N_H、传输单位比特低优先权信号所使用的LED单元的数目N_L以及发送LED阵列的行数M和列数N确定的，所述N_H和所述N_L是偶数，并且所述N_H是所述N_L的γ倍；所述叠加单元对所述高优先权编码信号和所述低优先权编码信号进行线性叠加，得到编码叠加后的叠加编码信号。

对VLC双层叠加通信系统中的上层高优先权信号和下层低优先权信号进行LTOC编码，使得编码后的两层信号之间满足迹正交特性，可以消除译码时的错误平板和层间干扰问题，有效提高VLC双层叠加通信系统的通信性能。

实施例5：

本发明实施例提供的一种译码设备，所述译码设备包括：

译码单元，用于根据LTOC码字，采用线性求和检测算法对叠加编码信号进行译码。

本领域的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、装置(设备)、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、装置(设备)和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

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 (10)

1.一种编码方法，其特征在于，包括：

根据层间迹正交码LTOC码字，分别对高优先权信号以及低优先权信号进行LTOC编码，得到相应的高优先权编码信号以及低优先权编码信号，其中，所述LTOC码字，根据传输单位比特高优先权信号所使用的LED单元的数目N_H、传输单位比特低优先权信号所使用的LED单元的数目N_L以及发送LED阵列的行数M和列数N确定，所述N_H和所述N_L是偶数，并且所述N_H是所述N_L的γ倍；

对所述高优先权编码信号和所述低优先权编码信号进行线性叠加，得到编码叠加后的叠加编码信号；

其中，

根据传输单位比特高优先权信号所使用的LED单元的数目N_H、传输单位比特低优先权信号所使用的LED单元的数目N_L以及发送LED阵列的行数M和列数N，确定LTOC码字，包括：

确定γ的偶约数ξ的集合χ＝{ξ_i}；

根据所述ξ的集合χ＝{ξ_i}和所述N_L，确定等重码的码字集合c_H＝{(ξ_i，2，ξ_i/2)}和c_L＝{(N_L，2，N_L/2)}；

根据所述码字集合，将所述码字集合c_H中的0变换为-1，得到变换后的码字c₁以及将所述码字集合c_L中的0变换为-1，得到变换后的码字c₂；

根据所述发送LED阵列的行数M和列数N，对所述码字c₁、c₂进行等效矩阵化处理，得到对高优先权信号进行LTOC编码的LTOC码字C⁽¹⁾以及对低优先权信号进行LTOC编码的LTOC码字C⁽²⁾。

2.如权利要求1所述的编码方法，其特征在于，根据传输单位比特高优先权信号所使用的LED单元的数目N_H、传输单位比特低优先权信号所使用的LED单元的数目N_L以及发送LED阵列的行数M和列数N，确定LTOC码字，包括：

确定γ的偶约数ξ的集合χ＝{ξ_i}；

根据所述ξ的集合χ＝{ξ_i}和所述N_L，确定等重码的码字集合c_H＝{(ξ_i，2，ξ_i/2)}和c_L＝{(N_L，2，N_L/2)}；

根据所述码字集合，将所述码字集合c_H中的0变换为-1，得到变换后的码字c₁；将所述码字c_L集合中的0变换为-1，得到变换后的码字c₂；

根据所述发送LED阵列的行数M和列数N，对所述码字c₁、c₂进行等效矩阵化处理，得到对高优先权信号进行LTOC编码的LTOC码字C⁽¹⁾以及对低优先权信号进行LTOC编码的LTOC码字C⁽²⁾。

3.如权利要求2所述的编码方法，其特征在于，根据LTOC码字，分别对高优先权信号以及低优先权信号进行LTOC编码，得到相应的高优先权编码信号以及低优先权编码信号，包括：

根据所述LTOC码字C⁽¹⁾，通过Hadamard乘积算法对所述高优先权信号进行LTOC编码，得到高优先权编码信号；

根据所述LTOC码字C⁽²⁾，通过Hadamard乘积算法对所述低优先权信号进行LTOC编码，得到低优先权编码信号。

4.如权利要求1所述的编码方法，其特征在于，在根据LTOC码字，分别对高优先权信号以及低优先权信号进行LTOC编码，得到相应的高优先权编码信号以及低优先权编码信号之前，所述方法还包括：

根据预设的星座图，确定高优先权信号的幅度以及低优先权信号的幅度，其中，所述预设的星座图是根据高优先权信号以及低优先权信号的预期幅度值之比确定的。

5.一种译码方法，其特征在于，包括：

根据LTOC码字，采用线性求和检测算法对根据如权利要求1-4之一所述的编码方法获得的叠加编码信号进行译码。

6.一种编码设备，其特征在于，包括：

编码单元，用于根据LTOC码字，分别对高优先权信号以及低优先权信号进行LTOC编码，得到相应的高优先权编码信号以及低优先权编码信号，其中，所述LTOC码字是根据传输单位比特高优先权信号所使用的LED单元的数目N_H、传输单位比特低优先权信号所使用的LED单元的数目N_L以及发送LED阵列的行数M和列数N确定的，所述N_H和所述N_L是偶数，并且所述N_H是所述N_L的γ倍；

叠加单元，用于对所述高优先权编码信号和所述低优先权编码信号进行线性叠加，得到编码叠加后的叠加编码信号；

其中，

根据传输单位比特高优先权信号所使用的LED单元的数目N_H、传输单位比特低优先权信号所使用的LED单元的数目N_L以及发送LED阵列的行数M和列数N，确定LTOC码字，包括：

确定γ的偶约数ξ的集合χ＝{ξ_i}；

根据所述ξ的集合χ＝{ξ_i}和所述N_L，确定等重码的码字集合c_H＝{(ξ_i，2，ξ_i/2)}和c_L＝{(N_L，2，N_L/2)}；

根据所述码字集合，将所述码字集合c_H中的0变换为-1，得到变换后的码字c₁以及将所述码字集合c_L中的0变换为-1，得到变换后的码字c₂；

根据所述发送LED阵列的行数M和列数N，对所述码字c₁、c₂进行等效矩阵化处理，得到对高优先权信号进行LTOC编码的LTOC码字C⁽¹⁾以及对低优先权信号进行LTOC编码的LTOC码字C⁽²⁾。

7.如权利要求6所述的编码设备，其特征在于，根据传输单位比特高优先权信号所使用的LED单元的数目N_H、传输单位比特低优先权信号所使用的LED单元的数目N_L以及发送LED阵列的行数M和列数N，确定LTOC码字，包括：

确定γ的偶约数ξ的集合χ＝{ξ_i}；

根据所述ξ的集合χ＝{ξ_i}和所述N_L，确定等重码的码字集合c_H＝{(ξ_i，2，ξ_i/2)}和c_L＝{(N_L，2，N_L/2)}；

根据所述码字集合，将所述码字集合c_H中的0变换为-1，得到变换后的码字c₁；将所述码字c_L集合中的0变换为-1，得到变换后的码字c₂；

根据所述发送LED阵列的行数M和列数N，对所述码字c₁、c₂进行等效矩阵化处理，得到对高优先权信号进行LTOC编码的LTOC码字C⁽¹⁾以及对低优先权信号进行LTOC编码的LTOC码字C⁽²⁾。

8.如权利要求7所述的编码设备，其特征在于，所述编码单元根据LTOC码字，分别对高优先权信号以及低优先权信号进行LTOC编码，得到相应的高优先权编码信号以及低优先权编码信号，包括：

根据所述LTOC码字C⁽¹⁾，通过Hadamard乘积算法对所述高优先权信号进行LTOC编码，得到高优先权编码信号；

根据所述LTOC码字C⁽²⁾，通过Hadamard乘积算法对所述低优先权信号进行LTOC编码，得到低优先权编码信号。

9.如权利要求6所述的编码设备，其特征在于，所述编码单元在根据LTOC码字，分别对高优先权信号以及低优先权信号进行LTOC编码，得到相应的高优先权编码信号以及低优先权编码信号之前，所述编码设备还包括：

确定单元，用于根据预设的星座图，确定高优先权信号的幅度以及低优先权信号的幅度，其中，所述预设的星座图是根据高优先权信号以及低优先权信号的预期幅度值之比确定的。

10.一种译码设备，其特征在于，包括：

译码单元，用于根据LTOC码字，采用线性求和检测算法对叠加根据如权利要求6-9之一所述的编码设备获得的编码信号进行译码。

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