CN111162876A - 两用户上行传输的无速率编码方法和无速率码译码方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种两用户上行传输的无速率编码的度数分布优化方法、两用户上行传输的无速率编码方法、两用户上行传输的无速率码译码方法、两用户上行传输方法、两用户上行传输的无速率编码装置、两用户上行传输的无速率码译码装置。其中该优化方法包括：根据信道状态的统计信息和两用户的译码过程的外信息传递分析，确定按照预设平均码长进行Raptor编码时，以最小化信噪比为目标，优化两用户的无速率编码的度数分布系数的最优化问题；求解最优化问题，确定最优化的两用户的无速率编码的度数分布。通过本申请，解决了相关技术中无速率码的度数优化需要获知全局网络信道状态信息而导致的系统信令开销大的问题。

Description

两用户上行传输的无速率编码方法和无速率码译码方法

技术领域

本申请涉及通信领域，特别是涉及一种两用户上行传输的无速率编码的度数分布优化方法、两用户上行传输的无速率编码方法、两用户上行传输的无速率码译码方法、两用户上行传输方法、两用户上行传输的无速率编码装置、两用户上行传输的无速率码译码装置。

背景技术

分布式多天线系统(Distributed Antenna Systems，简称为DAS)是一种能为一定区域提供无线覆盖的系统，能够有效解决室内无线通信覆盖盲区的问题。分布式多天线系统中的天线分散在小区不同的地理位置，可以有效改善小区边缘的覆盖状况。并且，由于用户终端到分布式多天线系统的各个射频拉远头(Remote Radio Head，简称为RRH)天线的空间接入距离减小了，可以有效降低系统发送功率，提高系统性能。然而，与传统的蜂窝网络相比，分布式多天线系统的网络状态和信道状态更加复杂和可变。噪声、干扰与信道衰落对电磁波信号的质量和传输可靠性有很大的影响，严重的噪声、干扰与信道衰落甚至可能导致通信过程的中断。为了对抗无线信道这些不稳定因素以保证信息的可靠传输，实际传输过程中往往采用差错控制技术对要发送的消息进行保护。其中，信道编码即是一种有效的差错控制技术。

传统的固定速率的信道编码需要获取用户信道信息，并且当解码失败时使用混合自动重传请求(Hybrid Automatic Repeat reQuest，简称为HARQ)，这将增加数字前向链路的开销。而采用无速率码进行信道编码，仅需要接收器反馈确认字符(Acknowledgecharacter，简称为ACK)信号以指示成功解码，能够有效减少信令开销。

无速率码的研究主要包括度分布设计、译码方法设计等，其中度分布函数与无速率码的性能直接相关，决定着译码成功率、译码开销和译码复杂度等，设计无速率码关键在于构造合适的度分布函数。而传统度分布函数优化方法针对加性高斯白噪声(AdditiveWhite Gaussian Noise，简称为AWGN)信道，需要网络中心节点获知全局网络信道状态信息以进行优化，这将带来较大的系统信令开销，降低系统传输效率。

发明内容

基于此，有必要针对相关技术中无速率码的度数优化需要获知全局网络信道状态信息而导致的系统信令开销大的问题，提供一种两用户上行传输的无速率编码的度数分布优化方法、两用户上行传输的无速率编码方法、两用户上行传输的无速率码译码方法、两用户上行传输方法、两用户上行传输的无速率编码装置、两用户上行传输的无速率码译码装置。

第一方面，本申请实施例提供了一种两用户上行传输的无速率编码的度数分布优化方法，应用于块衰落信道下的分布式多天线系统，包括：

根据信道状态的统计信息和两用户的译码过程的外信息传递分析，确定按照预设平均码长进行Raptor编码时，以最小化信噪比为目标，优化两用户的无速率编码的度数分布系数的最优化问题；

求解所述最优化问题，确定最优化的所述两用户的无速率编码的度数分布。

在其中一些实施例中，所述预设平均码长是根据所述块衰落信道的信道状态的统计信息确定的。

在其中一些实施例中，所述最优化问题列出如下：

所述最优化问题的约束条件包括：

(1)LT码图的输出节点的边的度数分布的和约束条件C1：

(2)接收端译码启动条件C2：

ω_i,1>ε,i＝1,2

(3)接收端译码收敛条件C3：

对于所有的H_q,i＝1,2

(4)预设平均码长的约束条件C4：

其中，P_th为发送功率门限；

为与信道矩阵无关的常数；{ω_i,d}为用户i的LT码图的输出节点的边的度数分布系数；

为独立高斯白噪声的方差；d_c为LT码图的输出节点的边的最大度数；ω_i,d为用户i对应的LT码图中度数为d的输出节点的边的度数分布系数；ε为大于零的预设值；

为在最大迭代次数l′下，用户i对应的LT码图的输出节点传回LT码图的输入节点的外信息；

为外信息门限；H_q为将信道矩阵H分布空间离散成Q种情况中的第q种情况下的信道矩阵，q＝1,…,Q；K为原始信息的长度；R_p为无速率编码中LDPC码的码率；Pr(H_q)为信道矩阵为H_q的概率；C(H_q,P_th)为信道矩阵为H_q，发送功率为P_th时的用户i的理论可达速率；L为Raptor码的预设平均码长。

在其中一些实施例中，求解所述最优化问题，确定最优化的所述两用户的无速率编码的度数分布包括：

采用差分进化算法确定所述最优化问题的最优解；

根据所述最优解对应的LT码图的输出节点的边的度数分布系数，计算所述两用户对应的无速率码的LT码图的度数分布。

第二方面，本申请实施例提供了一种两用户上行传输的无速率编码方法，应用于向块衰落信道下的分布式多天线系统上行传输用户信息的两个发送节点设备，包括：

根据第一方面所述的无速率编码的度数分布优化方法确定最优化的所述两用户的无速率编码的度数分布；

根据所述无速率编码的度数分布，分别对所述两用户的用户信息进行无速率编码。

第三方面，本申请实施例提供了一种两用户上行传输方法，应用于块衰落信道下的分布式多天线系统，包括：

所述分布式多天线系统从多个射频拉远头接收上行传输信号，得到所述两用户的上行传输信号；其中，所述上行传输信号是根据第二方面所述的无速率编码方法对所述两用户的用户信息进行无速率编码后再调制得到的；

所述分布式多天线系统对所述两用户的上行传输信号分别进行预处理和量化处理，得到所述两用户的量化信号；

所述分布式多天线系统根据所述两用户中的一个用户在上一轮译码过程中的译码输出，对所述两用户中的另一个用户的量化信号进行软解调后，再利用置信传播算法进行联合译码，分别得到所述两用户的用户信息。

在其中一些实施例中，首轮译码过程中以所述一个用户的初始化译码输出对所述另一个用户的量化信号进行软解调，其中，所述初始化译码输出为1。

第四方面，本申请实施例提供了一种两用户上行传输的无速率码译码方法，应用于块衰落信道下的分布式多天线系统，所述两用户的上行传输采用第三方面所述的两用户上行传输方法，所述两用户上行传输的无速率码译码方法包括：

对于所述两用户中的每个用户，在整个译码图进行迭代译码，直至所述两用户中每个用户的输入节点的对数似然比的平均值超过预设门限；

对于所述两用户中的每个用户，分别在LDPC码图上进行迭代译码，直至译码正确或达到最大迭代次数。

第五方面，本申请实施例提供了一种两用户上行传输的无速率编码装置，应用于发送节点设备，包括：

确定模块，用于根据第一方面所述的无速率编码的度数分布优化方法确定最优化的所述两用户的无速率编码的度数分布；

无速率编码模块，用于根据所述无速率编码的度数分布，对所述发送节点设备的用户信息进行无速率编码。

第六方面，本申请实施例提供了一种两用户上行传输的无速率码译码装置，应用于块衰落信道下的分布式多天线系统，所述两用户的上行传输采用第三方面所述的两用户上行传输方法，所述两用户上行传输的无速率码译码装置包括：

第一译码模块，用于对于所述两用户中的每个用户，在整个译码图进行迭代译码，直至所述两用户中每个用户的输入节点的对数似然比的平均值超过预设门限；

第二译码模块，用于对于所述两用户中的每个用户，分别在LDPC码图上进行迭代译码，直至译码正确或达到最大迭代次数。

第七方面，本申请实施例提供了一种分布式多天线系统，所述分布式多天线系统应用于块衰落信道下，所述分布式多天线系统包括多个射频拉远头、基带处理单元池，其中，

所述射频拉远头用于接收上行传输信号并将所述上行传输信号进行预处理和量化处理后发送给所述基带处理单元池；其中，所述上行传输信号是根据第二方面所述的无速率编码方法对所述两用户的用户信息进行无速率编码后再调制得到的；

所述基带处理单元池用于根据所述两用户中的一个用户在上一轮译码过程中的译码输出，对所述两用户中的另一个用户的量化信号进行软解调后，再利用置信传播算法进行联合译码，分别得到所述两用户的用户信息。

在其中一些实施例中，所述基带处理单元池还用于在首轮译码过程中以所述一个用户的初始化译码输出对所述另一个用户的量化信号进行软解调，其中，所述初始化译码输出为1。

在其中一些实施例中，所述基带处理单元池包括第一译码模块和第二译码模块，其中，

所述第一译码模块，用于对于所述两用户中的每个用户，在整个译码图进行迭代译码，直至所述两用户中每个用户的输入节点的对数似然比的平均值超过预设门限；

第二译码模块，用于对于所述两用户中的每个用户，分别在LDPC码图上进行迭代译码，直至译码正确或达到最大迭代次数。

与现有技术相比，本申请实施例提供的两用户上行传输的无速率编码的度数分布优化方法、两用户上行传输的无速率编码方法、两用户上行传输的无速率码译码方法、两用户上行传输方法、两用户上行传输的无速率编码装置、两用户上行传输的无速率码译码装置，通过在块衰落信道下的分布式多天线系统中，根据信道状态的统计信息和两用户的译码过程的外信息传递分析，确定按照预设平均码长进行Raptor编码时，以最小化信噪比为目标，优化两用户的无速率编码的度数分布系数的最优化问题；求解最优化问题，确定最优化的两用户的无速率编码的度数分布的方式，解决了相关技术中无速率码的度数优化需要获知全局网络信道状态信息而导致的系统信令开销大的问题，降低了无速率编码的信令开销。

附图说明

图1是根据本申请实施例的两用户的分布式多天线系统上行传输过程的示意图；

图2是根据本申请实施例的两用户上行传输的无速率编码的度数分布优化方法的流程图；

图3是根据本申请实施例的两用户上行传输的无速率编码的度数分布优化方法的优选流程图；

图4是根据本申请实施例的两用户上行传输的无速率编码方法的流程图；

图5是根据本申请实施例的两用户上行传输方法的流程图；

图6是根据本申请优选实施例的分布式多天线系统对接收的两用户的信号进行联合解压缩和译码过程的流程图；

图7是根据本申请实施例的两用户上行传输的无速率码译码方法的流程图；

图8是根据本申请优选实施例的基带处理单元池联合译码的示意图；

图9是根据本申请实施例的两用户上行传输的无速率编码装置的结构框图；

图10是根据本申请实施例的两用户上行传输的无速率码译码装置的结构框图；

图11是根据本申请实施例的分布式多天线系统的结构示意图；

图12是根据本申请实施例的分布式多天线系统的优选结构示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。基于本申请中的实例，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他实例，都属于本申请保护的范围。

显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本申请应用于其他类似情景。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本申请公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本申请揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本申请公开的内容不充分。

除非另作定义，本申请中使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“一”、“一个”、“一种”、“该”等类似词语并不表示数量限制，可表示单数或复数。

“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同元件，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电气的连接，不管是直接的还是间接的。

本文中描述的各种技术可用于各种移动通信系统，例如2G、3G、4G、5G移动通信系统以及下一代移动通信系统，又例如全球移动通信系统(Global System for Mobilecommunications，简称为GSM)，码分多址(Code Division Multiple Access，简称为CDMA)系统，时分多址(Time Division Multiple Access，简称为TDMA)系统，宽带码分多址(Wideband Code Division Multiple Access Wireless，简称为WCDMA)，频分多址(Frequency Division Multiple Addressing，简称为FDMA)系统，正交频分多址(Orthogonal Frequency-Division Multiple Access，简称为OFDMA)系统，单载波FDMA(SC-FDMA)系统，通用分组无线业务(General Packet Radio Service，简称为GPRS)系统，长期演进(Long Term Evolution，简称为LTE)系统，5G新空口(New Radio，简称为NR)系统以及其他此类通信系统。本文中描述的各种技术还可以用于各种其他的无线通信系统，例如，无线局域网(Wireless Local Area Network，简称为WLAN)、WiMAX等系统。

本申请根据信道状态的统计信息和两用户的译码过程的外信息传递(EXtrinsicInformation Transfer，简称为EXIT)分析，确定按照预设平均码长进行Raptor编码时，以最小化信噪比为目标，优化两用户的无速率编码的度数分布系数，从而得到了在所有可能的信道状况下的最优度数分布。采用基于该最优度数分布进行两用户上行传输的无速率编码的用户信息传输，相对于相关技术中需要根据当前全局的信道状态信息进行度数分布优化的方案而言，本申请实施例无需知晓当前信道状态信息，即可实现信道编码，从而降低了系统信令开销，使得信息传输系统的吞吐量更接近理论极限值。

本申请实施例尤其适用于块衰落分布式多天线系统中基于无速率编码的两用户的上行传输。

需要说明的是，在本申请实施例中的用户是指发送用户信息的发送节点设备，该发送节点设备可以是智能终端、也可以是中继设备等其他需要发送用户信息的发送节点设备。

图1是根据本申请实施例的两用户的分布式多天线系统上行传输过程的示意图，如图1所示，用户i,i＝1,2,采用无速率编码将长度为K的原始信息m_i编为长度为N码字c_i。这里先以码率为R_p的LDPC码作为无速率码的预编码，然后再进行度数分布为

的LT编码，其中d_c是最大输出度数，Ω_i,d，Ω_i,d是c_i的度数等于d的概率。最后，用户i,i＝1,2,将无速率码c_i调制为x_i，通过天线分别发送到覆盖用户的各个RRH。

在上述过程中，无速率编码中LT编码的度数分布是根据本申请实施例的两用户上行传输的无速率编码的度数分布优化方法确定的。

本实施例提供了一种两用户上行传输的无速率编码的度数分布优化方法。图2是根据本申请实施例的两用户上行传输的无速率编码的度数分布优化方法的流程图，如图2所示，该流程包括如下步骤：

步骤S200，根据信道状态的统计信息和两用户的译码过程的外信息传递分析，确定按照预设平均码长进行Raptor编码时，以最小化信噪比为目标，优化两用户的无速率编码的度数分布系数的最优化问题。

如图3所示，步骤S200可以包括如下步骤：

例如：各用户i,i＝1,2采用的无速率编码度数分布Ω_i(x)按以下优化方法获得：

步骤S200-1，译码过程的外信息分析(EXIT)。

首先LLR消息在用户1的译码图上传递：

步骤S200-1-1，LT输入节点将LLR消息传递给LDPC码图校验节点，其携带的外信息为：

式中

是第l-1次迭代LT输出节点传给输入节点的平均外信息，α_1,d为LT译码图中度数为,d的输入节点比例，d_v为LT码图输入节点的最大度数，并且

步骤S200-1-2，LDPC校验节点传回LT输入节点的外信息为：

式中ξ_d为LDPC码图中度数为d的变量节点比例，

为LDPC码图中与度数j的校验节点相连的边的比例，d′_v为LDPC码图变量节点最大度数，d′_c为LDPC码图校验节点最大度数。

步骤S200-1-3，LT输入节点将消息传给输出节点的外信息为：

式中

为与度数i输入节点相连的边的比例，d_v为输入节点的最大度数。

步骤S200-1-4，LT输出节点传回LT输入节点的外信息为：

式中

是MU检测器的输出外信息，由信道矩阵H和用户2的输出节点的外信息

决定(I_DET1＝aI_out2+b，其中a和b是常数，由两个端点，即(0，I_DET1(0；H))和(1，I_DET1(1；H))决定，其中

I(.)表示互信息)。

步骤S200-1-5，用户1的输出节点传向MU检测器的外信息：

用户2的外信息传递过程与用户1的传递过程一致，如步骤S200-2-1至步骤S200-2-5所示。

为了保证在LDPC译码子图上的第二步译码成功，

必须在到达最大迭代轮数之前超过门限，表示为：

其中l′为最大迭代次数，外信息门限

由下式计算可得：

步骤S200-3，根据外信息分析进行度数分布优化。Raptor码的码长表示为

其中

是用户i在信道矩阵为H的情况下的LT输入节点的平均度数。两个用户的传输是同步的，即

在本实施例中将信道矩阵H分布空间离散成Q种情况：H_q,q＝1,…,Q。每种情况的概率表示成Pr(H_q)。所以信道情况下的Raptor码的平均码长为：

近似为

其中

是与信道矩阵无关的常数。C_i(H_q,P)为信道矩阵为H_q，发送功率为P时的用户i的理论可达速率：

其中R₁和R₂是用户1和用户2的可达速率，那么

步骤S200-4，确定最优化问题，该最优化问题列出如下：

最优化问题的约束条件包括：

(1)LT码图的输出节点的边的度数分布的和约束条件C1：

(2)接收端译码启动条件C2：

ω_i,1>ε,i＝1,2 (16)

(3)接收端译码收敛条件C3：

对于所有的H_q,i＝1,2 (17)

(4)预设平均码长的约束条件C4：

其中，P_th为发送功率门限；

为与信道矩阵无关的常数；{ω_i,d}为用户i的LT码图的输出节点的边的度数分布系数；

为独立高斯白噪声的方差；d_c为LT码图的输出节点的边的最大度数；ω_i,d为用户i对应的LT码图中度数为d的输出节点的边的度数分布系数；ε为大于零的预设值；

为在最大迭代次数l′下，用户i对应的LT码图的输出节点传回LT码图的输入节点的外信息；

为外信息门限；H_q为将信道矩阵H分布空间离散成Q种情况中的第q种情况下的信道矩阵，q＝1,…,Q；K为原始信息的长度；R_p为无速率编码中LDPC码的码率；Pr(H_q)为信道矩阵为H_q的概率；C(H_q,P_th)为信道矩阵为H_q，发送功率为P_th时的用户i的理论可达速率。

其中，L是表示能成功传递长度为K的信息时所需的最小Raptor码长，即预设平均码长，表示为：

在上述约束条件中，C2是BP算法的启动条件，式中ε为大于零的一个小量；C3保证在输入节点平均度数为

度数分布为{ω_i,d}时在所有信道下都能成功译码；C4来自(9)(18)，也即平均码长固定为L。

步骤S201，求解最优化问题，确定最优化的两用户的无速率编码的度数分布。

上述的最优化问题可以采取相关技术中的任意一种求解方法解决，例如遗传算法或者差分进化算法等。在其中一些实施例中，可采用差分进化算法计算得到上述最优化问题的最优解后，可以根据最优解对应的LT码图的输出节点的边的度数分布系数，计算两用户对应的无速率码的LT码图的度数分布，例如，通过公式

换算得到最优无速率码度分布Ω_i(x)。

本实施例还提供了一种两用户上行传输的无速率编码方法，该无速率编码方法应用于向块衰落信道下的分布式多天线系统上行传输用户信息的两个发送节点设备。图4是根据本申请实施例的两用户上行传输的无速率编码方法的流程图，如图4所示，该流程包括如下步骤：

步骤S200，根据信道状态的统计信息和两用户的译码过程的外信息传递分析，确定按照预设平均码长进行Raptor编码时，以最小化信噪比为目标，优化两用户的无速率编码的度数分布系数的最优化问题。

步骤S201，求解最优化问题，确定最优化的两用户的无速率编码的度数分布。

步骤S202，根据无速率编码的度数分布，分别对两用户的用户信息进行无速率编码。

相对于相关技术中需要根据当前全局的信道状态信息进行度数分布优化的方案而言，至少通过上述步骤S200至步骤S202，不需要知道当前信道状态信息，降低了系统信令开销，使得信息传输系统的吞吐量更接近理论极限值。并且在上述实施例中还提供了至少一种最优化问题的确定方法和求解方法，结合计算机运算技术能够快速确定最优化问题及其最优解，从而提升本申请实施例的实现效率。

上述的两用户上行传输的无速率编码方法，根据块衰落信道下的分布式多天线系统的信道状态的统计信息基于外部信息传输(EXIT)分析优化出各用户要采用的无速率码的度数分布，然后用户使用该度数分布下的无速率码对原始信息进行编码并将码字经调制后发送到发送给射频拉远头(RRH)，然后RRH对接收到的信号进行预处理得到基带信号并将基带信号量化后通过高速前传链路将它们发送到基带处理单元(BBU)池，最后基带处理单元池应用置信传播(BP)算法对接收的信号进行联合解压缩和译码。

本实施例中还提供了一种两用户上行传输方法，该两用户上行传输方法应用于块衰落信道下的分布式多天线系统。图5是根据本申请实施例的两用户上行传输方法的流程图，如图5所示，该流程包括如下步骤：

步骤S200，根据信道状态的统计信息和两用户的译码过程的外信息传递分析，确定按照预设平均码长进行Raptor编码时，以最小化信噪比为目标，优化两用户的无速率编码的度数分布系数的最优化问题。

步骤S201，求解最优化问题，确定最优化的两用户的无速率编码的度数分布。

步骤S202，两个发送节点设备根据无速率编码的度数分布，分别对各自的用户信息进行无速率编码；

步骤S203，两个发送节点设备分别将编码得到的无速率码调制为上行传输信号，并向覆盖所述发送节点设备的射频拉远头发送上行传输信号。

步骤S204，分布式多天线系统从多个射频拉远头接收上行传输信号，得到两用户的上行传输信号。

步骤S205，分布式多天线系统的射频拉远头对两用户的上行传输信号分别进行预处理和量化处理，得到两用户的量化信号。

步骤S206，分布式多天线系统的基带处理单元池根据两用户中的一个用户在上一轮译码过程中的译码输出，对两用户中的另一个用户的量化信号进行软解调后，再利用置信传播算法进行联合译码，分别得到两用户的用户信息。

在其中一些实施例中，在步骤S206中，基带处理单元池首轮译码过程中以一个用户的初始化译码输出对另一个用户的量化信号进行软解调，其中，初始化译码输出为1。

下面通过优选实施例对本申请进行描述和说明。

图6是根据本申请优选实施例的分布式多天线系统对接收的两用户的信号进行联合解压缩和译码过程的流程图，如图6所示，该流程包括如下步骤：

步骤S601，RRHj,j＝1,2的预处理器对收到的信号预处理得到基带信号：

其中

y_j,j＝1,2是RRH j处的基带信号，P是每个用户的发送功率，n_j是RRH j处的均值为0，方差为

的独立高斯白噪声。接着RRH的量化器对信号进行量化，量化电平数为M＝2^b，其中b为量化比特数，将信号y_j量化得到量化信号y_j，量化规则表示为：

其中，

是量化间隔，

是量化值。最后，RRH将得到的量化信号通过高速前传链路发送给基带处理单元池。

步骤S602，在基带处理单元池的两用户检测器(MU)根据量化信号

和译码器的输出软信息LLR^e[c_i]对用户i的输出码字c_i计算对数似然比(LLR)，表示为：

其中

在第一轮译码时为1，之后的译码过程等于

其中LLR^e[c_i′]是其他用户上一轮的译码输出。以i＝1,c_i＝0,c_i′＝1的情况为例，当c_i＝0,c_i′＝1固定时，y₁和y₂是高斯分布的

其中[k₁₁,k₁₂]和[k₂₁,k₂₂]代表

和

的量化区间。

步骤S603，基带处理单元池做基于BP算法的检测和译码。

本实施例还提供了一种两用户上行传输的无速率码译码方法，应用于基带处理单元池做基于置信传播算法的检测和译码过程中。其中，两用户的上行传输的无速率码采用本申请实施例提供的无速率编码方法进行编码。图7是根据本申请实施例的两用户上行传输的无速率码译码方法的流程图，图8是根据本申请优选实施例的基带处理单元池联合译码的示意图，如图7和图8所示，该流程包括如下步骤：

步骤S701，对于两用户中的每个用户，在整个译码图进行迭代译码，直至两用户中每个用户的输入节点的对数似然比的平均值超过预设门限。

在本实施例中，在整个译码图执行迭代译码(包括检测器)，直到每个用户的输入节点的LLR平均值超过某个超过门限m_th，例如：

在译码迭代第l轮，首先消息在用户1的译码图上传递，如下步骤1至步骤6所示：

步骤1、消息从输入节点i传向LDPC校验节点c：

式中o为与该输入节点相连的输出节点。

步骤2、校验节点c传回输入节点i的消息更新为：

式中i′为译码图中除去输入节点i外与校验节点c相连的输入节点。输入节点i传向步骤3、输出节点o的消息更新为：

式中o′表示除o以外的输出节点。

步骤4、输出节点o传回输入节点i的消息更新为：

上式中i′表示除i以外的输入节点，

是第l轮迭代中输出节点o向输入节点i发送的消息；

是第l轮迭代中输入节点i向输出节点o发送的消息；z_o是MU检测器输出的LLR，由公式(22)计算可得。

步骤5、传入MU检测器的消息LLR^e[c₁]表示为：

步骤6、输入节点i的LLR为：

接着在用户2的Raptor译码图上执行与上述用户1相似的译码过程，至此，一轮译码迭代完成。

步骤S702，针对两用户中的每个用户，分别在LDPC码图上进行迭代译码，直至译码正确或达到最大迭代次数。

在本实施例中，当每个用户的输入节点的LLR均值都超过门限m_th，每个用户再单独在LDPC码图上进行迭代译码，以消除残留误差。第二步每个用户单独在LDPC码图上进行迭代译码和上述步骤S501中的步骤1和步骤2相同，根据判决输出结果，若译码不正确则继续迭代，若译码正确或达到最大迭代次数t就结束译码。

本实施例还提供了一种两用户上行传输的无速率编码装置，应用于发送节点设备，该装置用于实现上述的两用户上行传输的无速率编码方法。图9是根据本申请实施例的两用户上行传输的无速率编码装置的结构框图，如图9所示，该两用户上行传输的无速率编码装置包括：

确定模块91，用于根据无速率编码的度数分布优化方法确定最优化的两用户的无速率编码的度数分布。

无速率编码模块92，耦合至确定模块91，用于根据无速率编码的度数分布，对发送节点设备的用户信息进行无速率编码。

在其中一些实施例中，预设平均码长是根据块衰落信道的信道状态的统计信息确定的。

在其中一些实施例中，最优化问题列出如下：

最优化问题的约束条件包括：

(1)LT码图的输出节点的边的度数分布的和约束条件C1：

(2)接收端译码启动条件C2：

ω_i,1>ε,i＝1,2

(3)接收端译码收敛条件C3：

对于所有的H_q,i＝1,2

(4)预设平均码长的约束条件C4：

其中，P_th为发送功率门限；

为与信道矩阵无关的常数；{ω_i,d}为用户i的LT码图的输出节点的边的度数分布系数；

为独立高斯白噪声的方差；d_c为LT码图的输出节点的边的最大度数；ω_i,d为用户i对应的LT码图中度数为d的输出节点的边的度数分布系数；ε为大于零的预设值；

为在最大迭代次数l′下，用户i对应的LT码图的输出节点传回LT码图的输入节点的外信息；

为外信息门限；H_q为将信道矩阵H分布空间离散成Q种情况中的第q种情况下的信道矩阵，q＝1,…,Q；K为原始信息的长度；R_p为无速率编码中LDPC码的码率；Pr(H_q)为信道矩阵为H_q的概率；C(H_q,P_th)为信道矩阵为H_q，发送功率为P_th时的用户i的理论可达速率；L为Raptor码的预设平均码长。

在其中一些实施例中，确定模块91包括：确定单元，用于采用差分进化算法确定最优化问题的最优解；计算单元，耦合至确定单元，用于根据最优解对应的LT码图的输出节点的边的度数分布系数，计算两用户对应的无速率码的LT码图的度数分布。

本实施例还提供了一种两用户上行传输的无速率码译码装置，应用于块衰落信道下的分布式多天线系统。该装置用于实现上述的两用户上行传输的无速率码译码方法，其中，两用户的上行传输使用的无速率码采用本申请实施例提供的无速率编码方法进行编码。图10是根据本申请实施例的两用户上行传输的无速率码译码装置的结构框图，如图10所示，该两用户上行传输的无速率码译码装置包括：

第一译码模块101，用于对于两用户中的每个用户，在整个译码图进行迭代译码，直至两用户中每个用户的输入节点的对数似然比的平均值超过预设门限；

第二译码模块102，耦合至第一译码模块101，用于对于两用户中的每个用户，分别在LDPC码图上进行迭代译码，直至译码正确或达到最大迭代次数。

在本实施例还提供了一种分布式多天线系统，该分布式多天线系统应用于块衰落信道下。图11是根据本申请实施例的分布式多天线系统的结构示意图，如图11所示，该分布式多天线系统包括多个射频拉远头111、基带处理单元池112，其中，

射频拉远头111用于接收上行传输信号并将上行传输信号进行预处理和量化处理后发送给基带处理单元池112；其中，上行传输信号是根据本申请实施例提供的无速率编码方法对两用户的用户信息进行无速率编码后再调制得到的；

基带处理单元池，耦合至射频拉远头111，用于根据两用户中的一个用户在上一轮译码过程中的译码输出，对两用户中的另一个用户的量化信号进行软解调后，再利用置信传播算法进行联合译码，分别得到两用户的用户信息。

在其中一些实施例中，基带处理单元池112还用于在首轮译码过程中以一个用户的初始化译码输出对另一个用户的量化信号进行软解调，其中，初始化译码输出为1。

图12是根据本申请实施例的分布式多天线系统的优选结构示意图，如图12所示，在其中一些实施例中，基带处理单元池112包括第一译码模块1121和第二译码模块1122，其中，

第一译码模块1121用于对于两用户中的每个用户，在整个译码图进行迭代译码，直至两用户中每个用户的输入节点的对数似然比的平均值超过预设门限；

第二译码模块1122，耦合至第一译码模块1121，用于对于两用户中的每个用户，分别在LDPC码图上进行迭代译码，直至译码正确或达到最大迭代次数。

本实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，当计算机程序指令被处理器执行时实现上述的两用户上行传输的无速率编码方法。

本实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，当计算机程序指令被处理器执行时实现上述的两用户上行传输的无速率码译码方法。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置或方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的相合或直接相合或通信连接可以是通过一些接口、装置或单元的间接相合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元末实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(processor)执行本申请各个实施例方法的全部或部分步骤。上述的理器可以包括中央处理器(CPU)，或者特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称为ASIC)，或者可以被配置成实施本申请实施例的一个或多个集成电路。上述的存储介质可以用于数据或指令的大容量存储器。举例来说而非限制，存储器可包括硬盘驱动器(Hard Disk Drive，简称为HDD)、软盘驱动器、闪存、光盘、磁光盘、磁带或通用串行总线(Universal Serial Bus，简称为USB)驱动器或者两个或更多个以上这些的组合。在合适的情况下，存储器可包括可移除或不可移除(或固定)的介质。在合适的情况下，存储器可在数据处理装置的内部或外部。在特定实施例中，存储器是非易失性固态存储器。在特定实施例中，存储器包括只读存储器(ROM)。在合适的情况下，该ROM可以是掩模编程的ROM、可编程ROM(PROM)、可擦除PROM(EPROM)、电可擦除PROM(EEPROM)、电可改写ROM(EAROM)或闪存或者两个或更多个以上这些的组合。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (13)

1.一种两用户上行传输的无速率编码的度数分布优化方法，应用于块衰落信道下的分布式多天线系统，其特征在于包括：

根据信道状态的统计信息和两用户的译码过程的外信息传递分析，确定按照预设平均码长进行Raptor编码时，以最小化信噪比为目标，优化两用户的无速率编码的度数分布系数的最优化问题；

求解所述最优化问题，确定最优化的所述两用户的无速率编码的度数分布。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设平均码长是根据所述块衰落信道的信道状态的统计信息确定的。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述最优化问题列出如下：

所述最优化问题的约束条件包括：

(1)LT码图的输出节点的边的度数分布的和约束条件C1：

(2)接收端译码启动条件C2：

ω_i，1＞ε，i＝1，2

(3)接收端译码收敛条件C3：

对于所有的H_q，i＝1，2

(4)预设平均码长的约束条件C4：

其中，P_th为发送功率门限；

为与信道矩阵无关的常数；{ω_i，d}为用户i的LT码图的输出节点的边的度数分布系数；

为独立高斯白噪声的方差；d_c为LT码图的输出节点的边的最大度数；ω_i，d为用户i对应的LT码图中度数为d的输出节点的边的度数分布系数；ε为大于零的预设值；

为在最大迭代次数l′下，用户i对应的LT码图的输出节点传回LT码图的输入节点的外信息；

为外信息门限；H_q为将信道矩阵H分布空间离散成Q种情况中的第q种情况下的信道矩阵，q＝1，...，Q；K为原始信息的长度；R_p为无速率编码中LDPC码的码率；Pr(H_q)为信道矩阵为H_q的概率；C(H_q，P_th)为信道矩阵为H_q，发送功率为P_th时的用户i的理论可达速率；L为Raptor码的预设平均码长。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，求解所述最优化问题，确定最优化的所述两用户的无速率编码的度数分布包括：

采用差分进化算法确定所述最优化问题的最优解；

根据所述最优解对应的LT码图的输出节点的边的度数分布系数，计算所述两用户对应的无速率码的LT码图的度数分布。

5.一种两用户上行传输的无速率编码方法，应用于向块衰落信道下的分布式多天线系统上行传输用户信息的两个发送节点设备，其特征在于包括：

根据权利要求1至4中任一项所述的无速率编码的度数分布优化方法确定最优化的所述两用户的无速率编码的度数分布；

根据所述无速率编码的度数分布，分别对所述两用户的用户信息进行无速率编码。

6.一种两用户上行传输方法，应用于块衰落信道下的分布式多天线系统，其特征在于包括：

所述分布式多天线系统从多个射频拉远头接收上行传输信号，得到所述两用户的上行传输信号；其中，所述上行传输信号是根据权利要求5所述的无速率编码方法对所述两用户的用户信息进行无速率编码后再调制得到的；

所述分布式多天线系统对所述两用户的上行传输信号分别进行预处理和量化处理，得到所述两用户的量化信号；

所述分布式多天线系统根据所述两用户中的一个用户在上一轮译码过程中的译码输出，对所述两用户中的另一个用户的量化信号进行软解调后，再利用置信传播算法进行联合译码，分别得到所述两用户的用户信息。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，首轮译码过程中以所述一个用户的初始化译码输出对所述另一个用户的量化信号进行软解调，其中，所述初始化译码输出为1。

8.一种两用户上行传输的无速率码译码方法，应用于块衰落信道下的分布式多天线系统，其特征在于，所述两用户的上行传输采用权利要求6或7所述的两用户上行传输方法，所述两用户上行传输的无速率码译码方法包括：

对于所述两用户中的每个用户，在整个译码图进行迭代译码，直至所述两用户中每个用户的输入节点的对数似然比的平均值超过预设门限；

对于所述两用户中的每个用户，分别在LDPC码图上进行迭代译码，直至译码正确或达到最大迭代次数。

9.一种两用户上行传输的无速率编码装置，应用于发送节点设备，其特征在于包括：

确定模块，用于根据权利要求1至4中任一项所述的无速率编码的度数分布优化方法确定最优化的所述两用户的无速率编码的度数分布；

无速率编码模块，用于根据所述无速率编码的度数分布，对所述发送节点设备的用户信息进行无速率编码。

10.一种两用户上行传输的无速率码译码装置，应用于块衰落信道下的分布式多天线系统，其特征在于，所述两用户的上行传输采用权利要求6或7所述的两用户上行传输方法，所述两用户上行传输的无速率码译码装置包括：

第一译码模块，用于对于所述两用户中的每个用户，在整个译码图进行迭代译码，直至所述两用户中每个用户的输入节点的对数似然比的平均值超过预设门限；

第二译码模块，用于对于所述两用户中的每个用户，分别在LDPC码图上进行迭代译码，直至译码正确或达到最大迭代次数。

11.一种分布式多天线系统，所述分布式多天线系统应用于块衰落信道下，其特征在于，所述分布式多天线系统包括多个射频拉远头、基带处理单元池，其中，

所述射频拉远头用于接收上行传输信号并将所述上行传输信号进行预处理和量化处理后发送给所述基带处理单元池；其中，所述上行传输信号是根据权利要求5所述的无速率编码方法对所述两用户的用户信息进行无速率编码后再调制得到的；

所述基带处理单元池用于根据所述两用户中的一个用户在上一轮译码过程中的译码输出，对所述两用户中的另一个用户的量化信号进行软解调后，再利用置信传播算法进行联合译码，分别得到所述两用户的用户信息。

12.根据权利要求11所述的分布式多天线系统，其特征在于，所述基带处理单元池还用于在首轮译码过程中以所述一个用户的初始化译码输出对所述另一个用户的量化信号进行软解调，其中，所述初始化译码输出为1。

13.根据权利要求11所述的分布式多天线系统，其特征在于，所述基带处理单元池包括第一译码模块和第二译码模块，其中，

所述第一译码模块，用于对于两用户中的每个用户，在整个译码图进行迭代译码，直至所述两用户中每个用户的输入节点的对数似然比的平均值超过预设门限；

第二译码模块，用于对于所述两用户中的每个用户，分别在LDPC码图上进行迭代译码，直至译码正确或达到最大迭代次数。

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