CN109756296A - 一种译码方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于重叠复用的译码方法及装置，该译码方法包括：步骤S1，获取接收信号，接收信号是根据复用波形矩阵对输入信号进行编码调制得到的信号；步骤S2，根据复用波形矩阵计算第一置零矩阵，并根据接收信号和第一置零矩阵对输入信号进行迫零检测估计得到初始估计值；步骤S3，根据初始估计值恢复输入信号。本发明结合迫零‑并行干扰抵消检测算法，对接收信号进行相应译码，降低了OvXDM系统的译码复杂度。
Description
技术领域
本发明涉及通信系统技术领域，具体来说，涉及一种译码方法及装置。
背景技术
对于OvXDM系统，其中的X可代表时间T，频率F，码分C，空间S或混合H等，常用的译码方法包括维特比译码算法、MAP、Log-MAP等译码方法，其中维特比译码算法是基于图形译码，复杂度受状态数影响。对于OvXDM系统而言，当重叠复用次数K较大时，其译码复杂度呈指数率增长，且需要较大的存储容量，使得实际工程中较难实现。
针对相关技术中OvXDM系统译码复杂度高的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
针对相关技术中OvXDM系统译码复杂度高的问题，本发明提出一种译码方法及装置，能够降低了OvXDM系统的译码复杂度。
本发明的技术方案是这样实现的：
根据本发明的一个方面，提供了一种译码方法，用于重叠复用系统，该译码方法包括：
步骤S1，获取接收信号，接收信号是根据复用波形矩阵对输入信号进行编码调制得到的信号；步骤S2，根据复用波形矩阵计算第一置零矩阵，并根据接收信号和第一置零矩阵对输入信号进行迫零检测估计得到初始估计值；步骤S3，根据初始估计值恢复输入信号。
根据本发明的一个实施例，由下式计算第一置零矩阵G：
G＝(HHH)-1HH；
其中，(·)H表示对括号内进行共轭转置运算，即(·)的共轭转置运算,(·)-1表示(·)的逆运算，H表示复用波形矩阵。
根据本发明的一个实施例，步骤S3包括：计算接收信号中的待检测信号对应的第二置零矩阵；根据待检测信号及第二置零矩阵进行检测以恢复待检测信号对应的输入信号。
其中，步骤S3还包括：根据初始估计值去除接收信号中的干扰信号，以保留待检测信号。
根据本发明的一个实施例，对输入信号进行编码调制得到接收信号包括以下步骤：在调制域内生成包络波形；根据重叠复用次数将包络波形在调制域内进行移位，得到调制域内的移位包络波形；以复用波形矩阵表示移位包络波形，将复用波形矩阵与输入信号相乘，以得到输入信号进行编码调制后的信号波形。
根据本发明的另一方面，提供了一种译码装置，用于重叠复用系统，译码装置包括顺序连接的以下模块：
接收模块，用于获取接收信号，接收信号是根据复用波形矩阵对输入信号进行编码调制得到的信号；迫零检测估计模块，根据复用波形矩阵计算第一置零矩阵，根据接收信号和第一置零矩阵对输入信号进行迫零检测估计得到初始估计值；判决模块，根据初始估计值恢复输入信号。
根据本发明的一个实施例，迫零检测估计模块由下式计算第一置零矩阵G：
G＝(HHH)-1HH；
其中，(·)H表示对括号内进行共轭转置运算，即(·)的共轭转置运算,(·)-1表示(·)的逆运算，H表示复用波形矩阵。
根据本发明的一个实施例，判决模块包括：计算子模块，用于计算接收信号中的待检测信号对应的第二置零矩阵；检测子模块，根据待检测信号及第二置零矩阵进行检测以恢复待检测信号对应的输入信号。
其中，判决模块还包括：干扰去除子模块，用于根据初始估计值去除接收信号中的干扰信号，以保留待检测信号。
根据本发明的一个实施例，其中对输入信号进行编码调制得到接收信号的编码装置包括：包络波形生成模块，用于在调制域内生成包络波形；包络波形移位模块，用于根据重叠复用次数将包络波形在调制域内进行移位，得到调制域内的移位包络波形；编码输出模块，用于以复用波形矩阵表示移位包络波形，将复用波形矩阵与输入信号相乘，以得到输入信号进行编码调制后的信号波形。
本发明本发明结合迫零-并行干扰抵消检测算法，对接收信号进行相应译码，降低了OvXDM系统的译码复杂度。
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，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，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，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明实施例的一种可选的译码方法的流程图；
图2是根据本发明实施例的一种可选的OvXDM系统卷积编码等效模型的示意图；
图3是根据本发明实施例的一种可选的译码方法的流程图；
图4是根据本发明实施例的一种可选的OvTDM系统接收端的框图；
图5是根据本发明实施例的一种可选的OvFDM系统接收端的框图；
图6是根据本发明实施例的一种可选的OvTDM系统发送端的框图；
图7是根据本发明实施例的一种可选的OvTDM系统发送端的复用波形排列的示意图；
图8是根据本发明实施例的一种可选的OvFDM系统发送端的框图；
图9是根据本发明实施例的一种可选的OvFDM系统发送端的复用波形排列的示意图；
图10是根据本发明实施例的一种可选的译码装置的框图。
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清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1示出了根据本发明实施例的译码方法100，该译码方法可用于重叠复用系统。译码方法100可包括以下步骤：
步骤S102，获取接收信号，接收信号是根据复用波形矩阵对输入信号进行编码调制得到的信号；
步骤S104，根据复用波形矩阵计算第一置零矩阵，并根据接收信号和第一置零矩阵对输入信号进行迫零检测估计得到初始估计值；
步骤S106，根据初始估计值恢复输入信号。
其中，OvXDM系统可表示为重叠时分复用(Overlapped Time DivisionMultiplexing，OvTDM)系统、重叠频分复用(OverlappedFrequencyDivisionMultiplexing，OvFDM)系统、重叠码分复用(Overlapped Code Division Multiplexing，OvCDM)系统、重叠空分复用(Overlapped Space Division Multiplexing，OvSDM)系统、重叠混合复用(Overlapped Hybrid Division Multiplexing，OvHDM)系统之中的任意一种。OvXDM系统等效模型如图2所示。
根据本发明的一个实施例，可由下式计算第一置零矩阵G：
G＝(HHH)-1HH
其中，(·)H表示(·)的共轭转置运算,(·)-1表示(·)的逆运算，H表示复用波形矩阵。
根据本发明的一个实施例，步骤S106包括：计算接收信号中的待检测信号对应的第二置零矩阵；根据待检测信号及第二置零矩阵进行检测以恢复待检测信号对应的输入信号。
根据本发明的一个实施例，步骤S106还包括：根据初始估计值去除接收信号中的干扰信号，以保留待检测信号。
为了更好的理解本发明的技术方案，对OvXDM系统的系统特性进行说明。结合图2所示，首先，假设OvXDM系统的重叠复用系数为K，复用波形的抽头系数分别定义为[h0,h1,…,hK-1]。此时，根据重叠复用关系的卷积特性，若设实信息比特序列长度为L，OvXDM编码后比特序列为N,(N＝L+K-1)，则此时，复用波形可用复用波形矩阵H形式表示为：
其中，复用波形矩阵H的大小为N×L。
设OvXDM系统编码后的输出向量为Y＝[y0,…,yN-1]T，输入向量为X＝[x0,…,xL-1]T，OvXDM的编码过程可表示为Y＝HX，即：
则此时，接收信号的接收序列R可表示为：
其中，[n0,n1,…,nN-1]T为白噪声序列。
根据上述的OvXDM系统的系统特性，接收端可根据已知的复用波形矩阵H，和接收序列R，进行相应译码。
本发明采用并行干扰抵消算法以并行处理的方式进行符号间的干扰消除，在输入信号X初始估计值的基础上，恢复各输入信号，并且在判决信号的过程中，不需进行排序，而是直接进行判决信号。具体地，利用检测结果(初始估计值)构造所发送符号的干扰信号估计，在恢复某个输入信号时，都要把其余输入信号的影响作为干扰抵消掉，即在恢复第k个信号时，把第1个，第2个，.....第k-1个，第k+1个,....第L个信号作为干扰抵消掉，得到新的接收向量，然后判决输出第k个信号。
图3示出了根据本发明实施例的译码方法200，译码方法200了结合迫零检测，即迫零-并行干扰抵消算法。具体地，译码方法200包括以下步骤：
步骤S202，获取接收信号R和复用波形矩阵H。
步骤S204，根据接收信号R和复用波形矩阵H，对输入信号X进行初始估计，即进行迫零检测估计。
根据本发明的实施例，可由下式计算第一置零矩阵G：
G＝(HHH)-1HH
其中，(·)H表示(·)的共轭转置运算,(·)-1表示(·)的逆运算，H表示复用波形矩阵。
则，输入信号X的初始估计值为：
其中， 为第k个输入信号xk的初始估计值，其中k＝1,2,...,L。
步骤S206，去除干扰信号。经过干扰抑制后的接收信号rk的表达式为：
其中(H)j表示取H的第j列。从上式可看出在干扰抑制后的接收信号rk中，将其他所有层的干扰信号都去除了，只留下想要检测的接收信号rk。
步骤S208，计算第二置零矩阵Gk：
Gk＝(Hk HHk)-1Hk H
步骤S210，其中Hk表示的是取复用波形矩阵H的第k列，最后得到检测结果为：
步骤S212，判断接收信号是否检测完毕。若判断未检测完毕，则返回步骤S206，循环上述过程，直至所有接收信号均被检测完毕。若判断检测完毕，则结束译码方法200。
在一个实施例中，OvXDM系统接收端的处理过程可包括以下步骤：步骤S302，对接收端接收到的信号进行预处理，得到预处理的信号；步骤S304，对预处理信号在对应域内按照上述迫零-并行干扰抵消检测算法进行信号检测，得到输入的信息流；其中，上述预处理过程可包括：对接收端接收到的信号进行同步、信道估计、均衡处理等。
以OvTDM系统为例，其接收端处理过程如图4所示，具体包括如下步骤：步骤S402，首先对接收信号进行同步，包括载波同步、帧同步、符号时间同步等；步骤S404，按照上述检测算法对预处理后的数据进行相应检测。
以OvFDM系统为例，其接收端处理过程如图5所示，具体包括如下步骤：步骤S502，首先对接收信号进行fft(傅里叶变换)运算，使时域信号转换到频域；步骤S504，对频域信号进行同步，包括载波同步、帧同步、符号时间同步等；步骤S506，按照上述检测算法对预处理后的数据进行相应检测。
根据本发明的实施例，对输入信号进行编码调制得到接收信号可包括以下步骤：在调制域内生成包络波形；根据重叠复用次数将包络波形在调制域内进行移位，得到调制域内的移位包络波形；以复用波形矩阵表示移位包络波形，将复用波形矩阵与输入信号相乘，以得到输入信号进行编码调制后的信号波形。
对应的OvXDM系统编码处理过程可包括如下步骤：
步骤S602，根据设计参数在调制域内生成络波形；
步骤S604，根据重叠复用次数将包络波形在调制域内按预定的移位间隔进行移位，得到调制域内的各移位包络波形；
步骤S606，将移位包络波形写成矩阵形式，再与待调制序列中的符号相乘，得到调制域内的复调制包络波形。
以OvTDM系统为例，结合图6和图7所示，OvTDM系统发送端编码的具体处理步骤包括：
步骤S702，首先设计生成发送信号的包络波形h(t)。
步骤S704，将(1)中所设计的包络波形h(t)经特定时间移位后，形成其它各个时刻发送信号包络波形h(t-i×ΔT)。
步骤S706，将包络波形h(t-i×ΔT)写成矩阵H形式，然后与所要发送的符号向量x相乘，形成发射信号波形。其中，结合图7所示，重叠复用方法遵循了平行四边形规则。
以OvFDM系统为例，结合图8和图9所示，OvFDM系统发送端系统编码的具体处理步骤包括：
步骤S802，首先设计生成发送信号的频谱信号H(f)。
步骤S804，将(1)所设计的谱信号H(f)经特定载波频谱间隔ΔB移位后，形成其它各个频谱间隔为ΔB的子载波频谱波形H(f-i×ΔB)。
步骤S806，将频谱波形H(f-i×ΔB)写成矩阵H形式，然后与所要发送的符号向量X相乘，形成复调制信号的频谱S(f)。
步骤S808，将步骤S806生成的复调制信号的频谱进行离散傅氏反变换，最终形成时间域的复调制信号，发送信号可表示为：
Signal(t)TX＝ifft(S(f))
其中，结合图9所示，重叠复用方法遵循了平行四边形规则。
根据本发明实施例的译码方法，可应用于实际移动通信系统中，也可广泛应用于卫星通信、微波视距通信、散射通信、大气层光通信、红外通信与水生通信等任何无线通信系统中。既可以应用于大容量无线传输，也可以应用于小容量的轻型无线电系统。
综上所述，本发明实施例的译码方法利用OvXDM系统的编码特性，结合迫零-并行干扰抵消检测，用于对接收信号进行相应译码，降低了OvXDM系统的译码复杂度。
结合图10所示，根据本发明的实施例，还提供了一种译码装置，用于重叠复用系统，该译码装置包括顺序连接的以下模块：
接收模块1002，用于获取接收信号，接收信号是根据复用波形矩阵对输入信号进行编码调制得到的信号；
迫零检测估计模块1004，根据复用波形矩阵计算第一置零矩阵，根据接收信号和第一置零矩阵对输入信号进行迫零检测估计得到初始估计值；
判决模块1006，根据初始估计值恢复输入信号。
根据本发明的一个实施例，迫零检测估计模块1004由下式计算第一置零矩阵G：
G＝(HHH)-1HH；
其中，(·)H表示(·)的共轭转置运算,(·)-1表示(·)的逆运算，H表示复用波形矩阵。
根据本发明的一个实施例，判决模块1006包括：计算子模块，用于计算接收信号中的待检测信号对应的第二置零矩阵；检测子模块，根据待检测信号及第二置零矩阵进行检测以恢复待检测信号对应的输入信号。
根据本发明的一个实施例，判决模块1006还包括：干扰去除子模块，用于根据初始估计值去除接收信号中的干扰信号，以保留待检测信号。
根据本发明的一个实施例，其中对输入信号进行编码调制得到接收信号的编码装置包括：包络波形生成模块，用于在调制域内生成包络波形；包络波形移位模块，用于根据重叠复用次数将包络波形在调制域内进行移位，得到调制域内的移位包络波形；编码输出模块，用于以复用波形矩阵表示移位包络波形，将复用波形矩阵与输入信号相乘，以得到输入信号进行编码调制后的信号波形。
本发明实施例的译码装置利用OvXDM系统的编码特性，结合迫零-并行干扰抵消检测，用于对接收信号进行相应译码，降低了OvXDM系统的译码复杂度。
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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种译码方法，用于重叠复用系统，其特征在于，所述译码方法包括：
步骤S1，获取接收信号，所述接收信号是根据复用波形矩阵对输入信号进行编码调制得到的信号；
步骤S2，根据所述复用波形矩阵计算第一置零矩阵，并根据所述接收信号和所述第一置零矩阵对所述输入信号进行迫零检测估计得到初始估计值；
步骤S3，根据所述初始估计值恢复所述输入信号。
2.根据权利要求1所述的译码方法，其特征在于，由下式计算所述第一置零矩阵G：
G＝(HHH)-1HH；
其中，(·)H表示(·)的共轭转置运算,(·)-1表示(·)的逆运算，H表示复用波形矩阵。
3.根据权利要求1所述的译码方法，其特征在于，所述步骤S3包括：
计算所述接收信号中的待检测信号对应的第二置零矩阵；
根据所述待检测信号及第二置零矩阵进行检测以恢复所述待检测信号对应的输入信号。
4.根据权利要求3所述的译码方法，其特征在于，所述步骤S3还包括：
根据所述初始估计值去除所述接收信号中的干扰信号，以保留所述待检测信号。
5.根据权利要求1所述的译码方法，其特征在于，对所述输入信号进行编码调制得到所述接收信号包括以下步骤：
在调制域内生成包络波形；
根据重叠复用次数将所述包络波形在所述调制域内进行移位，得到所述调制域内的移位包络波形；
以所述复用波形矩阵表示所述移位包络波形，将所述复用波形矩阵与所述输入信号相乘，以得到输入信号进行编码调制后的信号波形。
6.一种译码装置，用于重叠复用系统，其特征在于，所述译码装置包括顺序连接的以下模块：
接收模块，用于获取接收信号，所述接收信号是根据复用波形矩阵对输入信号进行编码调制得到的信号；
迫零检测估计模块，根据所述复用波形矩阵计算第一置零矩阵，根据所述接收信号和所述第一置零矩阵对所述输入信号进行迫零检测估计得到初始估计值；
判决模块，根据所述初始估计值恢复所述输入信号。
7.根据权利要求6所述的译码装置，其特征在于，所述迫零检测估计模块由下式计算所述第一置零矩阵G：
G＝(HHH)-1HH；
其中，(·)H表示(·)的共轭转置运算,(·)-1表示(·)的逆运算，H表示复用波形矩阵。
8.根据权利要求6所述的译码装置，其特征在于，所述判决模块包括：
计算子模块，用于计算所述接收信号中的待检测信号对应的第二置零矩阵；
检测子模块，根据所述待检测信号及第二置零矩阵进行检测以恢复所述待检测信号对应的输入信号。
9.根据权利要求8所述的译码装置，其特征在于，所述判决模块还包括：
干扰去除子模块，用于根据所述初始估计值去除所述接收信号中的干扰信号，以保留所述待检测信号。
10.根据权利要求6所述的译码装置，其特征在于，其中对所述输入信号进行编码调制得到所述接收信号的编码装置包括：
包络波形生成模块，用于在调制域内生成包络波形；
包络波形移位模块，用于根据重叠复用次数将所述包络波形在所述调制域内进行移位，得到所述调制域内的移位包络波形；
编码输出模块，用于以所述复用波形矩阵表示所述移位包络波形，将所述复用波形矩阵与所述输入信号相乘，以得到输入信号进行编码调制后的信号波形。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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Effective date of registration: 20190807 Address after: 518000 Guangdong city of Shenzhen province Nanshan District South Road West Guangxi Temple northbound sun Huayi Building 1 15D-02F Applicant after: SHEN ZHEN KUANG-CHI HEZHONG TECHNOLOGY Ltd. Address before: Bantian street Longgang District of Shenzhen City, Guangdong province 518000 Jihua Road, the new world Huasai Industrial Area No. 2, building 101 (two floor) 201 Applicant before: SHENZHEN SUPER DATA LINK TECHNOLOGY Ltd. |
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| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190514 |
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