CN111342931A - 极化多天线广义序号调制系统的编、解码方法和装置 - Google Patents

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CN111342931A CN202010086792.4A CN202010086792A CN111342931A CN 111342931 A CN111342931 A CN 111342931A CN 202010086792 A CN202010086792 A CN 202010086792A CN 111342931 A CN111342931 A CN 111342931A
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Abstract

本发明公开了一种极化多天线广义序号调制系统的编、解码方法和装置，所述编码方法包括：将N个发送时隙的极化码码块中的序号码块进行编码，得到各序号码块的编码向量后，对于每个发送时隙，根据该发送时隙的序号获取各序号码块的编码向量中相应序号的元素值，根据从各序号码块的编码向量中获取的元素值以及预设的序号映射表达式，计算出该发送时隙的天线向量；在每个发送时隙到达时，将该发送时隙的T个发送符号，分别通过T个天线进行发送；其中所述T个天线的序号分别等于该发送时隙的天线向量中T个元素值。应用本发明可以实现在多天线序号调制系统中应用极化码的信道编码方案。

Description

极化多天线广义序号调制系统的编、解码方法和装置
技术领域
本发明涉及通信技术领域，特别是指一种极化多天线广义序号调制系统的编、解码方法和装置。
背景技术
大规模MIMO(多输入多输出)天线技术是5G中提高系统容量的重要物理层技术。然而，大规模MIMO的天线配置使得系统功耗大增，很难满足5G绿色通信方式的要求。因此，高速率、低时延、低功耗的大规模MIMO解决方案成为研究热点。
极化码(Polar Code)作为目前唯一可理论证明达到香农极限，并且具有可实用的线性复杂度编译码能力的信道编码技术，成为下一代通信系统5G中信道编码方案的强有力候选者，可以作为控制信道的编码方案。
因此，本发明的发明人考虑到，有必要提供一种将极化码应用于大规模MIMO天线的通信系统的方案，形成极化编码的多天线序号调制系统，实现多输入多输出天线的通信系统应用下一代通信系统5G中信道编码、信号传输方案。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提出一种极化多天线广义序号调制系统的编、解码方法和装置，实现将极化码应用于大规模MIMO天线的通信系统的方案，形成极化编码的多天线广义序号调制系统，实现多输入多输出天线的通信系统应用下一代通信系统5G中信道编码、信号传输的方案。
基于上述目的，本发明提供一种极化多天线广义序号调制系统的编码方法，包括：
将多天线广义序号调制系统N个发送时隙的极化码码块中的序号码块进行编码，得到各序号码块的编码向量；
对于每个发送时隙，根据该发送时隙的序号获取各序号码块的编码向量中相应序号的元素值，根据从各序号码块的编码向量中获取的元素值以及预设的序号映射表达式，计算出该发送时隙的天线向量；
将所述极化码码块中的调制符号码块进行编码后得到各调制符号码块的编码向量；并根据各调制符号码块的编码向量进行相位幅度调制PAM符号映射，计算得到每个发送时隙的T个发送符号；
在每个发送时隙到达时，将该发送时隙的T个发送符号，分别通过T个天线进行发送；其中所述T个天线的序号分别等于该发送时隙的天线向量中T个元素值。
其中，所述多天线广义序号调制系统中，发送天线数为Nt，接收天线数Nr，信道相应矩阵为大小为Nr×Nt的矩阵H；每个发送时隙选择T个天线发送符号(T＜Nt)；其中，天线组合数共有
Figure BDA0002382341980000021
则发送天线序号承载的比特数为nt；
所述调制系统的调制方式为符号数为M的QAM调制，QAM调制符号集合为
Figure BDA0002382341980000024
则每个符号承载的比特数为m＝log2(M)；
所述调制系统在N个发送时隙发送的符号数为N×T，极化码码块的数量为
Figure BDA0002382341980000022
其中，前nt个极化码码块为序号码块，后
Figure BDA0002382341980000023
个极化码码块为调制符号码块。
其中，所述将多天线广义序号调制系统N个发送时隙的极化码码块中的序号码块进行编码，得到各序号码块的编码向量，具体包括：
对于N个发送时隙的极化码码块中的nt个序号码块，其中第i个序号码块的编码向量为ci＝uiGN；其中，GN为N×N的极化码生成矩阵，ui为长度为N的极化码信息序列。
较佳地，所述根据该发送时隙的序号获取各序号码块的编码向量中相应序号的元素值，根据从各序号码块的编码向量中获取的元素值以及预设的序号映射表达式，计算出该发送时隙的天线向量，具体包括：
对于N个发送时隙，其中第k个发送时隙的天线向量为
Figure BDA0002382341980000031
其中，
Figure BDA0002382341980000032
表示序号映射表达式；c1,k,…,cnt,k分别表示第1～第nt序号码块的编码向量中第k个元素值；tk,1,…,tk,T分别表示第k个发送时隙的天线向量中的T个元素值，分别指定了第k个发送时隙的T个天线的序号。
较佳地，所述根据各调制符号码块的编码向量进行相位幅度调制PAM符号映射，计算得到每个发送时隙的T个发送符号，具体包括：
对于N个发送时隙，第k个发送时隙的发送符号序列为xk＝(xk,1,…,xk,T)T，其中，xk,1,…,xk,T表示第k个发送时隙的T个发送符号；
第k个发送时隙的第i个发送符号xk,i对应的调制符号码块的编码向量为w1+(i-1)m/2到wim/2；其中，
Figure BDA0002382341980000033
Figure BDA0002382341980000034
Figure BDA0002382341980000035
表示PAM调制符号映射。
本发明还提供一种极化多天线广义序号调制系统的解码方法，包括：
单天线极化编码的多天线序号调制系统中，根据接收的N个时隙的接收序列解码出极化码码块中的序号码块，并根据解码出的各序号码块以及预设的序号映射表达式，计算出每个时隙的天线向量；
对于每个时隙，根据该时隙的天线向量，确定出该时隙的接收符号序列；并根据每个接收符号序列解码出所述极化码码块中的调制符号码块。
其中，所述根据解码出的各序号码块以及预设的序号映射表达式，计算出每个时隙的天线号，具体包括：
计算的第k个时隙的天线向量
Figure BDA0002382341980000041
其中，
Figure BDA0002382341980000042
表示
Figure BDA0002382341980000043
中第k个元素值；
Figure BDA0002382341980000044
表示根据接收序列解码得到的第i个序号码块的解码向量；
Figure BDA0002382341980000045
分别表示计算出的第k个时隙的天线向量
Figure BDA0002382341980000046
中的T个元素值，分别表示计算出的第k个时隙的T个天线的序号，
Figure BDA0002382341980000047
表示序号映射表达式。
本发明还提供一种极化多天线广义序号调制系统的编码装置，包括：
多个序号码编码模块，分别用以将所述调制系统N个发送时隙的极化码码块中的各序号码块进行编码，得到所述序号码块的编码向量；
序号映射模块，用于对于每个发送时隙，根据该发送时隙的序号获取各序号码块的编码向量中相应序号的元素值，根据从各序号码块的编码向量中获取的元素值以及预设的序号映射表达式，计算出该发送时隙的天线向量；
T个发送符号确定模块，分别对应T路发送符号；其中，所述发送符号确定模块用于对于其对应的一路发送符号，将N个发送时隙的极化码码块中的
Figure BDA0002382341980000049
个调制符号码块根据极化码生成矩阵进行编码，得到各调制符号码块的编码向量后，根据各调制符号码块的编码向量进行相位幅度调制PAM符号映射，得到每个发送时隙的发送符号；
空间调制天线选择模块，用于在每个发送时隙到达时，将该发送时隙的T个发送符号，分别通过T个天线进行发送；其中所述T个天线的序号分别等于该发送时隙的天线向量中T个元素值。
本发明还提供一种极化多天线广义序号调制系统的解码装置，包括：
nt个序号码译码模块，其中，第i个序号码译码模块用于根据前i-1个序号码译码模块解码出的极化码码块中的前i-1个序号码块的码字
Figure BDA0002382341980000048
和N个时隙的接收序列解码出所述极化码码块中的第i个序号码块的码字
Figure BDA0002382341980000051
序号映射模块，用于根据解码出的各序号码块以及预设的序号映射表达式，计算出每个时隙的天线向量；
T个接收符号计算模块，分别对应T路接收符号；其中，所述接收符号计算模块用于对于每个时隙，根据该时隙的天线向量，计算出该时隙的、本接收符号计算模块对应的一路接收符号；
T个调制符号解码模块，分别连接于T个接收符号计算模块；其中，所述调制符号解码模块用于根据其连接的接收符号计算模块计算的每个接收符号解码出所述极化码码块中的调制符号码块。
本发明的技术方案在多天线广义序号调制系统中，将多天线广义序号调制系统N个发送时隙的极化码码块中的序号码块进行编码，得到各序号码块的编码向量；对于每个发送时隙，根据该发送时隙的序号获取各序号码块的编码向量中相应序号的元素值，根据从各序号码块的编码向量中获取的元素值以及预设的序号映射表达式，计算出该发送时隙的天线向量；将所述极化码码块中的调制符号码块进行编码后得到各调制符号码块的编码向量；并根据各调制符号码块的编码向量进行相位幅度调制PAM符号映射，计算得到每个发送时隙的T个发送符号；在每个发送时隙到达时，将该发送时隙的T个发送符号，分别通过T个天线进行发送；其中所述T个天线的序号分别等于该发送时隙的天线向量中T个元素值。从而实现在多天线广义序号调制系统中应用基于下一代通信系统5G中的极化码的信道编码方案，实现将极化码应用于大规模MIMO天线的通信系统的方案，形成极化编码的多天线广义序号调制系统，既实现多输入多输出天线的通信系统应用下一代通信系统5G中信道编码、信号传输的方案，又可以使用空间调制技术明显减小链路功耗和接收机复杂度。
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，下面将对实施例或现有技术描述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为本发明实施例提供的一种极化多天线广义序号调制系统的编码方法流程图；
图2为本发明实施例提供的一种极化多天线广义序号调制系统的解码方法流程图；
图3为本发明实施例提供的一种极化多天线广义序号调制系统的编码装置的内部结构框图；
图4为本发明实施例提供的一种极化多天线广义序号调制系统的解码装置的内部结构框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
需要说明的是，除非另外定义，本发明实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“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。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而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，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
本发明的发明人考虑到，如果将极化码应用于大规模MIMO天线的通信系统，形成极化编码的多天线广义序号调制系统，即极化多天线广义序号调制系统，则既可以实现多输入多输出天线的通信系统应用下一代通信系统5G中信道编码方案，又可以在通信系统中采用极化码时使用空间调制技术；因空间调制技术是一种新型多天线传输技术，采用天线的激活状态作为数字调制的新手段，将激活天线的索引信息成为一种额外的数据携带的方式，是一类非常有前景的无线物理层传输技术，因此非常适合应用于具有大规模MIMO天线的通信系统，可以明显减小链路功耗和接收机复杂度。
因此，本发明技术方案中，将极化码应用于大规模MIMO天线的通信系统，形成极化编码的多天线广义序号调制系统，即极化多天线广义序号调制系统，则既可以实现多输入多输出天线的通信系统应用下一代通信系统5G中信道编码方案，又可以使用空间调制技术明显减小链路功耗和接收机复杂度。
下面结合附图详细说明本发明实施例的技术方案。
在极化编码的多天线广义序号调制系统中，发送天线数为Nt，接收天线数Nr，信道相应矩阵为大小为Nr×Nt的矩阵H；每个发送时隙选择T个天线发送符号(T＜Nt)；设天线组合数共有
Figure BDA0002382341980000071
种
Figure BDA0002382341980000072
则发送天线序号承载的比特数为nt。设调制方式为符号数为M的QAM调制，QAM调制符号集合为
Figure BDA0002382341980000073
每个符号承载的比特数为m＝log2(M)。一般来说，在4G和5G标准中，QAM调制采用的映射表I/Q，且两路都采用符号数为
Figure BDA0002382341980000074
的PAM调制，PAM调制符号集合为
Figure BDA0002382341980000075
每个PAM调制符号承载
Figure BDA0002382341980000076
个比特。该调制系统在N个发送时隙发送T路发送符号，每路发送符号数为N，则N个发送时隙发送的发送符号总数为N×T。
因此，在N个发送时隙中发送的极化码码块的数量具体可以是
Figure BDA0002382341980000081
极化码用蒙特卡洛仿真进行构造。其中，前nt个极化码码块为序号码块，码长为N，信息位长度为Ki，1≤i≤nt；后
Figure BDA0002382341980000082
个极化码码块为调制符号码块，码长为2N,信息位长度为
Figure BDA0002382341980000083
1≤i≤T，
Figure BDA0002382341980000084
本发明实施例提供的一种极化多天线广义序号调制系统中的编码方法，具体流程如图1所示，包括如下步骤：
步骤S101：极化编码的多天线广义序号调制系统中，将N个发送时隙的极化码码块中的序号码块进行编码，得到各序号码块的编码向量。
具体地，对于单天线极化编码的多天线序号调制系统中N个发送时隙的极化码码块中的nt个序号码块，其中第i个序号码块的编码向量为ci＝uiGN；其中，GN为N×N的极化码生成矩阵，ui为长度为N的极化码信息序列。
步骤S102：计算每个发送时隙的天线向量。
本步骤中，对于每个发送时隙，根据该发送时隙的序号获取各序号码块的编码向量中相应序号的元素值，根据从各序号码块的编码向量中获取的元素值以及预设的序号映射表达式，计算出该发送时隙的天线向量。其中，所述发送时隙的天线向量中包括T个元素值，分别指定了该发送时隙T个天线的序号；
具体地，对于N个发送时隙，其中第k个发送时隙的天线向量为
Figure BDA0002382341980000085
其中，
Figure BDA0002382341980000086
表示序号映射表达式，其可以是本领域技术人员设计的任一种满足一一对应条件的映射表达式；c1,k,…,cnt,k分别表示第1～第nt序号码块的编码向量中第k个元素值；tk,1,…,tk,T分别表示第k个发送时隙的天线向量中的T个元素值，分别指定了第k个发送时隙的T个天线的序号。
步骤S103：将所述N个发送时隙的极化码码块中的调制符号码块进行编码，得到各调制符号码块的编码向量。
本步骤中，将所述N个发送时隙的极化码码块中的将
Figure BDA0002382341980000091
个调制符号码块根据极化码生成矩阵进行编码，得到各调制符号码块的编码向量；其中，第
Figure BDA0002382341980000092
个码块的编码结果为
Figure BDA0002382341980000093
G2N为2N×2N的极化码生成矩阵，
Figure BDA0002382341980000094
为长度为2N的极化码信息序列；具体编码的方法与现有技术的方法相同，此处不再赘述。
步骤S104：根据各调制符号码块的编码向量进行PAM(相位幅度调制)符号映射，得到每个发送时隙的T个发送符号。
本步骤中，对调制符号码块的编码向量进行PAM符号映射的方法可采用现有技术的方法；具体地，对于N个发送时隙，第k个发送时隙的发送符号序列为xk＝(xk,1,…,xk,T)T，其中，xk,1,…,xk,T表示第k个发送时隙的T个发送符号；其中，
Figure BDA0002382341980000095
Figure BDA0002382341980000096
Figure BDA0002382341980000097
表示PAM调制符号映射；
其中，wj,f表示向量wj中第f个元素，wj为第j个调制符号码块通过2N×2N的极化码的生成矩阵编码得到的编码向量，其包括2N个元素，
Figure BDA0002382341980000098
步骤S105：在每个发送时隙到达时，将该发送时隙的T个发送符号，分别通过T个天线进行发送；其中，所述T个天线的序号分别等于该发送时隙的天线向量中T个元素值。
具体地，对于N个发送时隙的发送符号，其中第k个发送时隙的发送符号序列xk＝(xk,1,…,xk,T)T中，T个发送符号xk,1,…,xk,T分别通过序号分别为tk,1,…,tk,T的T个天线进行发送；这样，通过T个天线可以发送T路发送符号。
N个发送时隙发送的x1～xN经信道传输后，在接收端接收到N个时隙的接收序列，T路接收符号。其中，第k个时隙的接收序列为
Figure BDA0002382341980000101
其中
Figure BDA0002382341980000102
表示矩阵H的第tk,1到tk,T列组成的矩阵，nk为均值为0，方差为σ2的复高斯噪声序列，相应的接收矩阵表示为Y，其中Y＝[y1,…,yN]。
相应于上述的编码方法，本发明实施例提供的一种极化多天线广义序号调制系统中的解码方法，具体流程如图2所示，包括如下步骤：
步骤S201：从N个时隙的接收序列中解码出极化码码块中的序号码块。
本步骤中，根据N个时隙的接收序列依次解码出极化码码块中的nt个序号码块；其中，解码出的第i个序号码块的码字
Figure BDA0002382341980000103
是根据第i个序号码块的对数似然比向量αi＝(αi,1,…,αi,N)计算得到的；而αi＝(αi,1,…,αi,N)是根据前i-1个序号码块的码字
Figure BDA0002382341980000104
和N个时隙的接收序列计算出的：
具体地，首先可以根据前i-1个序号码块的码字
Figure BDA0002382341980000105
和N个时隙的接收序列依据如下公式一计算第i个序号码块的对数似然比向量αi＝(αi,1,…,αi,N)；其中：
Figure BDA0002382341980000106
其中，ci,k表示ci中第k个元素值；
Figure BDA0002382341980000107
表示
Figure BDA0002382341980000108
中第k个元素值；ci表示实际发送的第i个序号码块的编码向量；
Figure BDA0002382341980000109
表示根据接收序列解码得到的第i个序号码块的解码向量。
若i＝1，则上述公式一可以表示为如下公式二：
Figure BDA0002382341980000111
设
Figure BDA0002382341980000112
则上述公式一可表示为如下公式三：
Figure BDA0002382341980000113
公式三中，
Figure BDA0002382341980000114
σ2是噪声方差。
之后，根据当前计算的对数似然比向量计算相应序号码块的解码向量：根据αi对第i个序号码块进行译码，得到相应的译码结果
Figure BDA0002382341980000115
对
Figure BDA0002382341980000116
重新编码，得到第i个序号码块的解码向量
Figure BDA0002382341980000117
即解码得到的第i个序号码块的码字
Figure BDA0002382341980000118
步骤S202：根据解码出的各序号码块以及预设的序号映射表达式，计算出每个时隙的天线号。
具体地，计算的第k个时隙的天线向量
Figure BDA0002382341980000119
其中，
Figure BDA00023823419800001110
表示
Figure BDA00023823419800001111
中第k个元素值；
Figure BDA00023823419800001112
表示根据接收序列解码得到的第i个序号码块的解码向量；
Figure BDA00023823419800001113
分别表示计算出的第k个时隙的天线向量
Figure BDA00023823419800001114
中的T个元素值，分别表示计算出的第k个时隙的T个天线的序号，
Figure BDA0002382341980000121
表示序号映射表达式。
步骤S203：对于每个时隙，根据该时隙的天线向量，确定出该时隙的接收符号序列；并根据每个接收符号序列解码出所述极化码码块中的调制符号码块。
具体地，对于T路接收符号，根据接收符号序列y1,…,yN和已检测的接收符号序列
Figure BDA0002382341980000122
可以计算得到第i路的接收符号
Figure BDA0002382341980000123
其中，
Figure BDA0002382341980000124
分别表示第1～i-1个接收符号，
Figure BDA0002382341980000125
为H矩阵的第
Figure BDA0002382341980000126
列组成的矩阵，
Figure BDA0002382341980000127
为H矩阵的第
Figure BDA0002382341980000128
列组成的矩阵；
对于从第j0＝1+(i-1)m/2个调制符号码块开始的第j＝n+(i-1)m/2(n为1～m/2的自然数)个调制符号码块，根据其之前的调制符号码块的译码码字
Figure BDA0002382341980000129
以及接收符号序列，计算第j个调制符号码块的对数似然比向量βj＝(βj,1,…,βj,2N)：
Figure BDA00023823419800001210
Figure BDA00023823419800001211
其中，βj,2k-1可根据如下公式六计算：
Figure BDA0002382341980000131
βj,2k可以用相同的方法得到。
其中，wj,f表示wj中第f个元素值；
Figure BDA0002382341980000132
表示
Figure BDA0002382341980000133
中第f个元素值；wj表示实际发送的第j个调制符号码块的编码向量；
Figure BDA0002382341980000134
表示根据接收符号解码得到的第j个调制符号码块的解码向量。
设
Figure BDA0002382341980000135
则
Figure BDA0002382341980000136
其中，
Figure BDA0002382341980000137
根据βj对第j个调制符号码块进行译码，得到相应的译码结果
Figure BDA0002382341980000138
对
Figure BDA0002382341980000139
重新编码，得到第j个调制符号码块的译码码字
Figure BDA00023823419800001310
其中，G2N表示2N×2N的极化码生成矩阵。
根据第j0个调制符号码块的译码码字
Figure BDA0002382341980000141
到第im/2个调制符号码块的译码码字
Figure BDA0002382341980000142
通过QAM解调得到检测的第i路的符号
Figure BDA0002382341980000143
相应于上述的极化多天线广义序号调制系统中的编码方法，本发明实施例提供的一种极化多天线广义序号调制系统的编码装置，结构如图3所示，包括：多个序号码编码模块301、序号映射模块302、T个发送符号确定模块303(
Figure BDA0002382341980000144
个调制符号码编码模块303、符号映射模块304)、空间调制天线选择模块305。
其中，序号码编码模块301具体为nt个；
nt个序号码编码模块，分别用以将所述调制系统N个发送时隙的极化码码块中的nt个序号码块根据极化码生成矩阵进行编码，得到各序号码块的编码向量；
序号映射模块302用于对于每个发送时隙，根据该发送时隙的序号获取各序号码块的编码向量中相应序号的元素值，根据从各序号码块的编码向量中获取的元素值以及预设的序号映射表达式，计算出该发送时隙的天线向量；
T个发送符号确定模块303分别对应T路发送符号；
所述发送符号确定模块303用于对于其对应的一路发送符号，将N个发送时隙的极化码码块中的
Figure BDA0002382341980000145
个调制符号码块根据极化码生成矩阵进行编码，得到各调制符号码块的编码向量后，根据各调制符号码块的编码向量进行相位幅度调制PAM符号映射，得到每个发送时隙的发送符号。
具体地，发送符号确定模块303中可以包括：符号映射模块单元和
Figure BDA0002382341980000146
个调制符号码编码单元；
其中，
Figure BDA0002382341980000151
个调制符号码编码单元分别用于将所述N个发送时隙的极化码码块中
Figure BDA0002382341980000152
个调制符号码块根据极化码生成矩阵进行编码，得到各调制符号码块的编码向量；
符号映射单元用于根据各调制符号码编码单元输出的调制符号码块的编码向量进行相位幅度调制PAM符号映射，得到每个发送时隙的发送符号；
空间调制天线选择模块305用于在每个发送时隙到达时，将该发送时隙的T个发送符号，分别通过T个天线进行发送；其中所述T个天线的序号分别等于该发送时隙的天线向量中T个元素值。
上述极化多天线广义序号调制系统的编码装置中的各模块的功能具体实现方法可参考如图1所示流程中的各步骤中详述的方法，此处不再赘述。
相应于上述的极化多天线广义序号调制系统中的解码方法，本发明实施例提供的一种极化多天线广义序号调制系统的解码装置，结构如图4所示，包括：多个序号码译码模块401、序号映射模块402、T个调制符号解码模块403、T个接收符号计算模块404。
其中，序号码译码模块401具体为nt个，第i个序号码译码模块用于根据前i-1个序号码译码模块解码出的极化码码块中的前i-1个序号码块的码字
Figure BDA0002382341980000153
和N个时隙的接收序列解码出所述极化码码块中的第i个序号码块的码字
Figure BDA0002382341980000154
序号映射模块402用于根据各序号码译码模块401解码出的各序号码块以及预设的序号映射表达式，计算出每个时隙的天线向量；
T个接收符号计算模块404分别对应T路接收符号；其中，所述接收符号计算模块404用于对于每个时隙，根据该时隙的天线向量，计算出该时隙的、本接收符号计算模块对应的一路接收符号；
T个调制符号解码模块403分别连接于T个接收符号计算模块404；其中，所述调制符号解码模块403用于根据其连接的接收符号计算模块404计算的每个接收符号解码出所述极化码码块中的调制符号码块。
具体地，第1个接收符号计算模块404对于每个时隙，根据该时隙的天线向量，计算出该时隙的、本接收符号计算模块对应的第1路接收符号；
第1个调制符号解码模块403连接于第1个接收符号计算模块404，用于根据第1个接收符号计算模块404计算的每个接收符号解码出调制符号码块，以及通过QAM解调得到检测的第1路的符号
Figure BDA0002382341980000161
第i(1＜i≤T)个接收符号计算模块404对于每个时隙，根据该时隙的天线向量，以及前i-1个调制符号解码模块403检测的前i-1路的符号，计算出该时隙的、本接收符号计算模块对应的第i路接收符号；
第i(1＜i＜T)个调制符号解码模块403连接于第i个接收符号计算模块404，用于根据其连接的接收符号计算模块404计算的每个接收符号解码出调制符号码块，以及通过QAM解调得到检测的第i路的符号
Figure BDA0002382341980000162
第T个调制符号解码模块403连接于第T个接收符号计算模块404，用于根据其连接的接收符号计算模块404计算的每个接收符号解码出调制符号码块。
上述极化多天线广义序号调制系统的解码装置中的各模块的功能具体实现方法可参考如图2所示流程中的各步骤中详述的方法，此处不再赘述。
本发明的技术方案在极化多天线广义序号调制系统中，将N个发送时隙的极化码码块中的序号码块进行编码，得到各序号码块的编码向量；对于每个发送时隙，根据该发送时隙的序号获取各序号码块的编码向量中相应序号的元素值，根据从各序号码块的编码向量中获取的元素值以及预设的序号映射表达式，计算出该发送时隙的天线向量；将所述极化码码块中的调制符号码块进行编码后得到各调制符号码块的编码向量；并根据各调制符号码块的编码向量进行相位幅度调制PAM符号映射，计算得到每个发送时隙的T个发送符号；在每个发送时隙到达时，将该发送时隙的T个发送符号，分别通过T个天线进行发送；其中所述T个天线的序号分别等于该发送时隙的天线向量中T个元素值。从而实现在多天线广义序号调制系统中应用基于下一代通信系统5G中的极化码的信道编码方案，实现将极化码应用于大规模MIMO天线的通信系统的方案，形成极化编码的多天线序号调制系统，既实现多输入多输出天线的通信系统应用下一代通信系统5G中信道编码、信号传输的方案，又可以使用空间调制技术明显减小链路功耗和接收机复杂度。
本实施例的计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。
另外，为简化说明和讨论，并且为了不会使本发明难以理解，在所提供的附图中可以示出或可以不示出与集成电路(IC)芯片和其它部件的公知的电源/接地连接。此外，可以以框图的形式示出装置，以便避免使本发明难以理解，并且这也考虑了以下事实，即关于这些框图装置的实施方式的细节是高度取决于将要实施本发明的平台的(即，这些细节应当完全处于本领域技术人员的理解范围内)。在阐述了具体细节(例如，电路)以描述本发明的示例性实施例的情况下，对本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下或者这些具体细节有变化的情况下实施本发明。因此，这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。
尽管已经结合了本发明的具体实施例对本发明进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。例如，其它存储器架构(例如，动态RAM(DRAM))可以使用所讨论的实施例。
本发明的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、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)

1.一种极化多天线广义序号调制系统的编码方法，其特征在于，包括：
将多天线广义序号调制系统N个发送时隙的极化码码块中的序号码块进行编码，得到各序号码块的编码向量；
对于每个发送时隙，根据该发送时隙的序号获取各序号码块的编码向量中相应序号的元素值，根据从各序号码块的编码向量中获取的元素值以及预设的序号映射表达式，计算出该发送时隙的天线向量；
将所述极化码码块中的调制符号码块进行编码后得到各调制符号码块的编码向量；并根据各调制符号码块的编码向量进行相位幅度调制PAM符号映射，计算得到每个发送时隙的T个发送符号；
在每个发送时隙到达时，将该发送时隙的T个发送符号，分别通过T个天线进行发送；其中所述T个天线的序号分别等于该发送时隙的天线向量中T个元素值。
2.根据权利要求1所述的编码方法，其特征在于，所述多天线广义序号调制系统中，发送天线数为Nt，接收天线数Nr，信道相应矩阵为大小为Nr×Nt的矩阵H；每个发送时隙选择T个天线发送符号(T＜Nt)；其中，天线组合数共有
Figure FDA0002382341970000011
种
Figure FDA0002382341970000012
则发送天线序号承载的比特数为nt；
所述调制系统的调制方式为符号数为M的QAM调制，QAM调制符号集合为
Figure FDA0002382341970000013
则每个符号承载的比特数为m＝log2(M)；
所述调制系统在N个发送时隙发送的符号数为N×T，极化码码块的数量为
Figure FDA0002382341970000014
其中，前nt个极化码码块为序号码块，后
Figure FDA0002382341970000015
个极化码码块为调制符号码块。
3.根据权利要求2所述的编码方法，其特征在于，所述将多天线广义序号调制系统N个发送时隙的极化码码块中的序号码块进行编码，得到各序号码块的编码向量，具体包括：
对于N个发送时隙的极化码码块中的nt个序号码块，其中第i个序号码块的编码向量为ci＝uiGN；其中，GN为N×N的极化码生成矩阵，ui为长度为N的极化码信息序列。
4.根据权利要求3所述的编码方法，其特征在于，所述根据该发送时隙的序号获取各序号码块的编码向量中相应序号的元素值，根据从各序号码块的编码向量中获取的元素值以及预设的序号映射表达式，计算出该发送时隙的天线向量，具体包括：
对于N个发送时隙，其中第k个发送时隙的天线向量为
Figure FDA0002382341970000021
其中，
Figure FDA0002382341970000022
表示序号映射表达式；
Figure FDA0002382341970000023
分别表示第1～第nt序号码块的编码向量中第k个元素值；tk,1,…,tk,T分别表示第k个发送时隙的天线向量中的T个元素值，分别指定了第k个发送时隙的T个天线的序号。
5.根据权利要求2所述的编码方法，其特征在于，所述根据各调制符号码块的编码向量进行相位幅度调制PAM符号映射，计算得到每个发送时隙的T个发送符号，具体包括：
对于N个发送时隙，第k个发送时隙的发送符号序列为xk＝(xk,1,…,xk,T)T，其中，xk,1,…,xk,T表示第k个发送时隙的T个发送符号；
第k个发送时隙的第i个发送符号xk,i对应的调制符号码块的编码向量为w1+(i-1)m/2到wim/2；其中，
Figure FDA0002382341970000031
Figure FDA0002382341970000032
Figure FDA0002382341970000033
表示PAM调制符号映射。
6.一种极化多天线广义序号调制系统的解码方法，其特征在于，包括：
单天线极化编码的多天线序号调制系统中，根据接收的N个时隙的接收序列解码出极化码码块中的序号码块，并根据解码出的各序号码块以及预设的序号映射表达式，计算出每个时隙的天线向量；
对于每个时隙，根据该时隙的天线向量，确定出该时隙的接收符号序列；并根据每个接收符号序列解码出所述极化码码块中的调制符号码块。
7.根据权利要求6所述的解码方法，其特征在于，所述根据解码出的各序号码块以及预设的序号映射表达式，计算出每个时隙的天线号，具体包括：
计算的第k个时隙的天线向量
Figure FDA0002382341970000034
其中，
Figure FDA0002382341970000035
表示
Figure FDA0002382341970000036
中第k个元素值；
Figure FDA0002382341970000037
表示根据接收序列解码得到的第i个序号码块的解码向量；
Figure FDA0002382341970000038
分别表示计算出的第k个时隙的天线向量
Figure FDA0002382341970000039
中的T个元素值，分别表示计算出的第k个时隙的T个天线的序号，
Figure FDA00023823419700000310
表示序号映射表达式。
8.一种极化多天线广义序号调制系统的编码装置，其特征在于，包括：
多个序号码编码模块，分别用以将所述调制系统N个发送时隙的极化码码块中的各序号码块进行编码，得到所述序号码块的编码向量；
序号映射模块，用于对于每个发送时隙，根据该发送时隙的序号获取各序号码块的编码向量中相应序号的元素值，根据从各序号码块的编码向量中获取的元素值以及预设的序号映射表达式，计算出该发送时隙的天线向量；
T个发送符号确定模块，分别对应T路发送符号；其中，所述发送符号确定模块用于对于其对应的一路发送符号，将N个发送时隙的极化码码块中的
Figure FDA0002382341970000041
个调制符号码块根据极化码生成矩阵进行编码，得到各调制符号码块的编码向量后，根据各调制符号码块的编码向量进行相位幅度调制PAM符号映射，得到每个发送时隙的发送符号；
空间调制天线选择模块，用于在每个发送时隙到达时，将该发送时隙的T个发送符号，分别通过T个天线进行发送；其中所述T个天线的序号分别等于该发送时隙的天线向量中T个元素值。
9.根据权利要求8所述的编码装置，其特征在于，所述发送符号确定模块具体包括：
Figure FDA0002382341970000042
个调制符号码编码单元，分别用于将所述N个发送时隙的极化码码块中
Figure FDA0002382341970000043
个调制符号码块根据极化码生成矩阵进行编码，得到各调制符号码块的编码向量；
符号映射模块单元，用于根据各调制符号码编码单元输出的调制符号码块的编码向量进行相位幅度调制PAM符号映射，得到每个发送时隙的发送符号。
10.一种极化多天线广义序号调制系统的解码装置，其特征在于，包括：
nt个序号码译码模块，其中，第i个序号码译码模块用于根据前i-1个序号码译码模块解码出的极化码码块中的前i-1个序号码块的码字
Figure FDA0002382341970000044
和N个时隙的接收序列解码出所述极化码码块中的第i个序号码块的码字
Figure FDA0002382341970000045
序号映射模块，用于根据解码出的各序号码块以及预设的序号映射表达式，计算出每个时隙的天线向量；
T个接收符号计算模块，分别对应T路接收符号；其中，所述接收符号计算模块用于对于每个时隙，根据该时隙的天线向量，计算出该时隙的、本接收符号计算模块对应的一路接收符号；
T个调制符号解码模块，分别连接于T个接收符号计算模块；其中，所述调制符号解码模块用于根据其连接的接收符号计算模块计算的每个接收符号解码出所述极化码码块中的调制符号码块。
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