CN111866753B - 一种数字传输广播通信方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种数字传输广播通信方法及系统,其中,编码步骤包括:对待传输信息进行量化处理,得到公共层信息和精进层信息;对精进层信息进行比特填充,对生成的精进层序列进行编码,得到精进层信道码;将精进层信道码映射到欧氏空间,得到干扰信息;根据精进层信道码生成辅助序列;根据辅助序列、公共层信息以及干扰信息,生成公共层信道码;将精进层信道码和公共层信道码叠加,得到信道传输码,并将信道传输码传输至广播信道中;译码步骤包括:通过LLR‑BP译码算法对信道传输码进行译码,得到公共层信道码;根据公共层信道码,译码得到精进层信道码;根据精进层信道码和公共层信道码,重构得到待传输信息。本发明可广泛应用于通信技术领域。

Description

一种数字传输广播通信方法及系统
技术领域
本发明涉及通信技术领域,尤其是一种数字传输广播通信方法及系统。
背景技术
蜂窝网络作为现代无线移动通信的基础,通过频分复用技术,使得有限的频率资源可在一定范围内被重复使用;同时利用小区分裂方式,在容量不够时,可以通过减小蜂窝范围来划分更多的蜂窝,进一步提高频率的利用率。
但考虑到基站间的干扰以及基站建设的成本,小区无法无限制分裂,导致系统的容量无法进一步提高,此时就需要动态分配策略对用户进行进一步的合理分配来解决小区内的广播通信问题。
而动态分配策略本质上属于时分多路复用,当站点需要发送数据时,才占用信道进行数据传输,无法针对用户的通信质量传输相应精度的数据,而广播通信是以保证小区边缘通信质量差的用户能够可靠通信为前提的,这在一定程度上,浪费了小区中心用户通信质量较好的优势。而若想进一步利用好这部分优势,只能通过时分方式,对这两类用户分时传输不同精度的信号,但时分方式又会造成信道资源的浪费。
发明内容
有鉴于此,本发明实施例提供一种数字传输广播通信方法及系统,能够在保证小区边缘用户能够进行可靠通信的前提下,既体现出通信质量较好用户的优势,又不至于造成信道资源的浪费。
本发明的第一方面提供了一种数字传输广播通信方法,包括编码步骤和译码步骤;
所述编码步骤包括:
对待传输信息进行量化处理,得到公共层信息和精进层信息;
对精进层信息进行比特填充,生成精进层序列;
对所述精进层序列进行编码,得到精进层信道码;
利用脉冲幅度调制将所述精进层信道码映射到欧氏空间,得到干扰信息;
根据所述精进层信道码以及所述公共层信息生成辅助序列;
根据所述辅助序列、所述公共层信息以及所述干扰信息,生成公共层信道码;
将所述精进层信道码和公共层信道码叠加,得到信道传输码,并将所述信道传输码传输至广播信道中;
所述译码步骤包括:
通过LLR-BP译码算法对所述信道传输码进行译码,得到公共层信道码;
根据所述公共层信道码,译码得到所述精进层信道码;
根据所述精进层信道码和所述公共层信道码,重构得到待传输信息。
在一些实施例中,所述对待传输信息进行量化处理,得到公共层信息和精进层信息,包括:
对待传输信息进行第一量化处理,得到公共层信息;
获取所述第一量化处理的量化误差;
对所述量化误差进行均匀量化,得到精进层信息。
在一些实施例中,所述对精进层信息进行比特填充,生成精进层序列这一步骤中,所述比特填充的方式为线性分组短码方式,所述线性分组短码方式包括但不限于包括汉明码编码方式。
在一些实施例中,所述根据所述辅助序列、所述公共层信息以及所述干扰信息,生成公共层信道码,包括:
确定所述公共层信息与所述辅助序列级联后得到的信息序列;
将所述信息序列进行编码,得到公共层候选信道码;
计算所述公共层候选信道码与所述干扰信息之间的欧氏距离;
将所述欧氏距离最小时对应的公共层候选信道码确定为公共层信道码。
在一些实施例中,所述将所述精进层信道码和公共层信道码叠加,得到信道传输码这一步骤中的叠加公式为:
Figure BDA0002520340910000021
其中,x代表叠加后得到的信道传输码;
Figure BDA0002520340910000022
代表公共层信道码;
Figure BDA0002520340910000023
代表精进层信道码;α代表部分干扰预消除系数。
在一些实施例中,所述通过LLR-BP译码算法对所述信道传输码进行译码,得到公共层信道码,包括:
获取边信息以及信道输出信息;
根据所述边信息以及信道输出信息,通过LLR-BP译码算法恢复出公共层信道码。
在一些实施例中,所述根据所述公共层信道码,译码得到所述精进层信道码,包括:
根据所述公共层信道码,获取公共层信息;
根据所述公共层信道码和所述公共层信息,计算DPC译码器的输入信息;
根据所述公共层信息,计算边信息;
根据所述边信息和所述DPC译码器的输入信息,计算得到精进层信道码和精进层信息。
在一些实施例中,所述根据所述精进层信道码和所述公共层信道码,重构得到待传输信息,包括:
判断所述精进层信道码是否包含在典型集中,若是,则根据精进层信道码获取量化结果,并根据所述量化结果重构待传输信号;反之,则执行基于典型集的译码;
根据联合典型概率筛选公式,在所述典型集中确定精进层信道码的译码候选结果;
若所述译码候选结果与所述公共层信道码对应的精进层信息相同,则将所述译码候选结果进行解均匀量化处理,以及将所述公共层信道码进行解Lloyd量化处理,重构得到待传输信号。
本发明的第二方面提供了一种数字传输广播通信系统,包括编码模块和译码模块;
所述编码模块包括:
量化处理单元,用于对待传输信息进行量化处理,得到公共层信息和精进层信息;
比特填充单元,用于对精进层信息进行比特填充,生成精进层序列;
精进层编码单元,用于对所述精进层序列进行编码,得到精进层信道码;
映射单元,用于利用脉冲幅度调制将所述精进层信道码映射到欧氏空间,得到干扰信息;
辅助信息生成单元,用于根据所述精进层信道码以及所述公共层信息生成辅助序列;
公共层编码单元,用于根据所述辅助序列、所述公共层信息以及所述干扰信息,生成公共层信道码;
叠加单元,用于将所述精进层信道码和公共层信道码叠加,得到信道传输码,并将所述信道传输码传输至广播信道中;
所述译码模块包括:
公共层译码单元,用于通过LLR-BP译码算法对所述信道传输码进行译码,得到公共层信道码;
精进层译码单元,用于根据所述公共层信道码,译码得到所述精进层信道码;
重构单元,用于根据所述精进层信道码和所述公共层信道码,重构得到待传输信息。
在一些实施例中,所述量化处理单元,包括:
量化处理子单元,用于对待传输信息进行第一量化处理,得到公共层信息;
量化误差获取子单元,用于获取所述第一量化处理的量化误差;
均匀量化子单元,用于对所述量化误差进行均匀量化,得到精进层信息。
本发明利用基于比特填充的脏纸编码和分层编码技术,使得现代无线通信中蜂窝网络结构的广播通信,在保证小区内所有用户能够实现可靠通信,且不占用额外信道资源的前提下,同时传输多层不同精度的信息,让小区内不同通信质量的用户,能够充分利用各自的优势,获取相应精度的待传输信息,本发明充分利用了线性分组码编解码算法简单且易于硬件实现的特点,极大地降低通信时延以及实现成本。
附图说明
为了更清楚地说明本申请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单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,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为本发明实施例的编码步骤流程图;
图2为本发明实施例的译码步骤流程图;
图3为本发明实施例的编码流程示意图;
图4为本发明实施例的译码流程示意图;
图5为本发明实施例的仿真对比测试结果示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步解释和说明。对于本发明实施例中的步骤编号,其仅为了便于阐述说明而设置,对步骤之间的顺序不做任何限定,实施例中的各步骤的执行顺序均可根据本领域技术人员的理解来进行适应性调整。
针对现有技术存在的问题,本发明提出了一种基于比特填充脏纸编码和分层编码的数字传输广播通信方法,可以在传输能够保证小区边缘用户能够进行可靠通信的公共层(CL)数据的同时,利用脏纸编码原理叠加传输一部分精度更高的精进层(RL)数据,使得通信质量较好的用户,能够在边信息的帮助下,同时恢复出公共层和精进层数据,在保证小区边缘用户能够进行可靠通信的前提下,既体现出通信质量较好用户的优势,又不至于造成信道资源的浪费。
本发明的方法包括编码步骤和译码步骤。
其中,参见图1,编码步骤包括:
S1、对待传输信息进行量化处理,得到公共层信息和精进层信息;
具体地,步骤S1包括:
S11、对待传输信息进行第一量化处理,得到公共层信息;
S12、获取所述第一量化处理的量化误差;
S13、对所述量化误差进行均匀量化,得到精进层信息
S2、对精进层信息进行比特填充,生成精进层序列;
其中,所述比特填充的方式为线性分组短码方式,所述线性分组短码方式包括但不限于包括汉明码编码方式。
S3、对所述精进层序列进行编码,得到精进层信道码;
S4、利用脉冲幅度调制将所述精进层信道码映射到欧氏空间,得到干扰信息;
S5、根据所述精进层信道码以及所述公共层信息生成辅助序列;
S6、根据所述辅助序列、所述公共层信息以及所述干扰信息,生成公共层信道码;
具体地,所述步骤S6包括:
S61、确定所述公共层信息与所述辅助序列级联后得到的信息序列;
S62、将所述信息序列进行编码,得到公共层候选信道码;
S63、计算所述公共层候选信道码与所述干扰信息之间的欧氏距离;
S64、将所述欧氏距离最小时对应的公共层候选信道码确定为公共层信道码。
S7、将所述精进层信道码和公共层信道码叠加,得到信道传输码,并将所述信道传输码传输至广播信道中;
本实施例基于比特填充脏纸编码和分层编码的数字传输广播通信系统的编码部分如图3所示,此处对应两层不同精度的信息情形,可扩展为多层不同精度信息情形,本实施例所采用的BCH编码器也可用其他线性分组码(如LDPC码)替代:
待传输信息s经过Lloyd量化,得到精度较低的公共层信息mCL,其量化误差e再经过均匀量化,得到精度较高的精进层信息mRL
首先,对精进层信息mRL进行比特填充后得到适宜(n,k)BCH编码的序列
Figure BDA0002520340910000051
(即精进层序列),这里的比特填充可以是任意具有校验能力的编码方式,最好是短码,如汉明码编码等满足奇偶校验准则的编码方式。
其中,(n,k)BCH码表示码长为n,信息位占k位的BCH码,属于业内常用码,BCH是Bose,Ray-Chauduri,Hocquenghem三位人名的缩写。
接着,将其通过(n,k)BCH编码得到RL信道码
Figure BDA0002520340910000052
(即精进层信道码)。
然后,将RL信道码
Figure BDA0002520340910000053
通过PAM映射到欧氏空间中,作为基于和码的脏纸编码的干扰信息v,根据联合典型准则,这里采用最小欧氏距离准则,通过迭代得到辅助序列maux,使得公共层信息mCL与辅助序列maux级联后的信息序列经编码所得的(n,k)BCH码与干扰v欧氏距离最近,将该(n,k)BCH码作为脏纸编码的输出,同时也是CL信道码
Figure BDA0002520340910000061
(即公共层信道码)。
本实施例中,联合典型准则定义为:对于两组长为n的码字序列
Figure BDA0002520340910000062
若他们各自的经验熵与真实熵之差趋于0,且他们的联合分布p(x,y)所对应的经验熵与真实熵之差趋于0,则称两组码字构成联合典型,所有满足联合典型准则的码字序列
Figure BDA0002520340910000063
构成联合典型集。
最小欧氏距离准则的定义为:在实际系统中,采用将码字通过映射,可以是脉冲幅度调制(PAM)、正交幅度调制(QAM)等调制方式,映射到欧式空间中,欧氏距离最小的两组码字序列互为联合典型。
完整迭代过程的定义为:假定长为kCL公共层信息mCL与长为kaux候选辅助序列
Figure BDA0002520340910000064
级联成长为k的候选编码序列
Figure BDA0002520340910000065
由于公共层信息mCL根据待传输信号的Lloyd量化既定,此时需从长为kaux的全0候选辅助序列
Figure BDA0002520340910000066
开始,具体步骤如下:①对级联后的编码序列
Figure BDA0002520340910000067
进行(n,k)BCH编码得到CL候选信道码
Figure BDA0002520340910000068
②计算CL候选信道码
Figure BDA0002520340910000069
与RL信道码
Figure BDA00025203409100000610
映射在欧氏空间后的欧氏距离。迭代直至达到全1候选辅助序列
Figure BDA00025203409100000611
共需迭代
Figure BDA00025203409100000612
次,并取得迭代过程中最小欧氏距离所对应的候选辅助序列
Figure BDA00025203409100000613
作为辅助序列maux
最终,CL、RL信道码的调制符号,根据
Figure BDA00025203409100000614
叠加起来传输到广播信道中,而无需分开单独传输,其中α代表部分干扰预消除系数,可使脏纸编码毕竟理论限,达到实际最优性能;
其中,x代表叠加后得到的信道传输码;
Figure BDA00025203409100000615
代表公共层信道码;
Figure BDA00025203409100000616
代表精进层信道码;α代表部分干扰预消除系数。
参见图2,译码步骤包括:
S8、通过LLR-BP译码算法对所述信道传输码进行译码,得到公共层信道码;
本实施例中提到的LLR-BP译码算法的中文全称为“对数似然比置信传播译码算法”,英文全称(Log-Likelihood Ratio Belief Propagation),是通用的线性分组码译码算法。该算法利用线性分组码校验方程,在对变量节点的概率信息进行初始化后,对校验节点、变量节点间的概率信息进行置信迭代更新,直到译码判决满足校验方程或达到最大迭代次数上限,以获取错误可能性最小的译码判决。
其中,步骤S8包括:
S81、获取边信息以及信道输出信息;
S82、根据所述边信息以及信道输出信息,通过LLR-BP译码算法恢复出公共层信道码。
S9、根据所述公共层信道码,译码得到所述精进层信道码;
其中,步骤S9包括:
S91、根据所述公共层信道码,获取公共层信息;
S92、根据所述公共层信道码和所述公共层信息,计算DPC译码器的输入信息;
S93、根据所述公共层信息,计算边信息;
S94、根据所述边信息和所述DPC译码器的输入信息,计算得到精进层信道码和精进层信息。
S10、根据所述精进层信道码和所述公共层信道码,重构得到待传输信息。
其中,步骤S10包括:
S101、判断所述精进层信道码是否包含在典型集中,若是,则根据精进层信道码获取量化结果,并根据所述量化结果重构待传输信号;反之,则执行基于典型集的译码;
S102、根据联合典型概率筛选公式,在所述典型集中确定精进层信道码的译码候选结果;
S103、若所述译码候选结果与所述公共层信道码对应的精进层信息相同,则将所述译码候选结果进行解均匀量化处理,以及将所述公共层信道码进行解Lloyd量化处理,重构得到待传输信号。
其中,Lloyd为人名,Lloyd量化属于数据量化压缩方面的常用技术,可译为劳埃德最优量化。Lloyd量化属于非均匀量化,通过动态调整每个量化区间的区间端点以及对应的量化值,来最小化量化所导致的均方误差(MSE),其中均方误差的定义是量化误差的平方再取均值。
具体地,本实施例基于比特填充脏纸编码和分层编码的数字传输广播通信系统的译码部分如图4所示,本实施例对应两层不同精度的信息情形,可扩展为多层不同精度信息情形。
①、对于通信质量较差的用户,首先获取边信息y=ρs+nv,nv~N(0,1-ρ2)以及接收到的信道输出信息r=x+n,n~N(0,σ2),其中,ρ代表待传输信息与边信息间的相关系数,n代表信道噪声;nv代表边信息相较于待传输信息所经历的虚拟信道噪声。
接着,利用LLR-BP译码算法,基于上述边信息y以及信道输出信息r,直接恢复出CL信息
Figure BDA0002520340910000071
(即公共层信息),然后解量化得到待传输信号
Figure BDA0002520340910000072
其中由于译码端以及获取了边信息y,初始概率信息计算公式改进如公式1所示。本实施例的初始概率信息是指对变量节点的概率信息进行初始化,计算在信道输出信息r和边信息y的条件下,该节点对应比特为1的概率。
公式1:
Figure BDA0002520340910000073
其中,s(xi)代表接收符号序列所对应的Lloyd量化值。Xi表示码字的第i位传输到信道中所对应的调制符号大小,调制符号的所有可能组成集合A={-1.0,1.0},Y表示该序列所对应边信息大小,Ri表示信道输出第i位所对应的符号大小,σ2,(1-ρ2)分别表示信道噪声方差和边信息所对应虚拟信道噪声的方差。
②而对于通信质量较好的用户,同上述①,通信质量较差用户利用LLR-BP译码得到CL信道码
Figure BDA0002520340910000081
后,还可以进一步借助逐步消除方式,还原RL信息。具体为以下步骤:
首先,同①中所述利用LLR-BP译码得到CL信道码
Figure BDA0002520340910000082
(即公共层信道码)以及CL信息
Figure BDA0002520340910000083
(即公共层信息)。
然后,根据公式2:
Figure BDA0002520340910000084
得到实际的DPC译码器输入r′,并根据公式3:
Figure BDA0002520340910000085
得到相应的边信息y′。
接着,根据已恢复CL信道码
Figure BDA0002520340910000086
(即公共层信道码),可在(n,k)BCH码本中找到符合比特填充准则和最小欧氏距离准则的RL信道码集合,称之为典型集U。
再然后,利用LLR-BP译码算法,初步恢复出RL信道码
Figure BDA0002520340910000087
(即精进层信道码)以及RL信息
Figure BDA0002520340910000088
(即精进层信息)。
接着判断上述初步恢复出RL信道码
Figure BDA0002520340910000089
是否包含在典型集U中,若不包含在典型集U中,则进行基于典型集U的译码;否则仅根据CL信息
Figure BDA00025203409100000810
解Lloyd量化,来重构待传输信号
Figure BDA00025203409100000811
其中,本实施例的解Lloyd量化是根据CL信息
Figure BDA00025203409100000812
还原到Lloyd量化的量化区间编号,如00,01,10,11分别对应量化区间0,1,2,3,再根据区间号得到该区间对应的量化值。
另外,基于典型集的译码如下:
根据联合典型概率筛选公式(如公式4所示),在典型集U中找到概率最大的(n,k)BCH码,作为RL信道码的译码候选结果
Figure BDA00025203409100000813
公式4:
Figure BDA00025203409100000814
最后,若基于典型集的译码候选结果
Figure BDA00025203409100000815
和初步译码结果
Figure BDA00025203409100000816
中所对应的RL信息
Figure BDA00025203409100000817
相同,则将其与CL信息
Figure BDA00025203409100000818
分别解Lloyd量化和均匀量化,来重构待传输信号
Figure BDA00025203409100000819
本发明利用基于比特填充的脏纸编码和分层编码技术,使得现代无线通信中蜂窝网络结构的广播通信,在保证小区内所有用户能够实现可靠通信,且不占用额外信道资源的前提下,同时传输多层不同精度的信息,让小区内不同通信质量的用户,能够充分利用各自的优势,获取相应精度的待传输信息。同时,本发明采用比特填充扩展的基于和码的脏纸编码,相对比于其他采用基于Vector Quantization(矢量量化)或Trellis Coding(网格编码)的脏纸编码通信系统,充分利用线性分组码编解码算法简单且易于硬件实现的特点,极大地降低通信时延以及实现成本。可应用于对传输质量要求较高,但用户通信质量差异悬殊的实时通信场景,如视频赛事直播。
本发明相较于仅采用分层编码和叠加传输的传统分离式信源信道编解码技术而言,可保证在CL信息重构性能不衰退的前提下,对精度较高的精进层信息的重建质量有明显的的提升效果。根据采用(15,7)BCH码作为信道码,采用(7,4)汉明码编码作为比特填充方式,相关系数ρ=0.9的仿真对比测试,如图5所示,信息重构质量用归一化的均方误差NMSE来衡量,本发明可在保证CL信息重构质量与传统方式相同的同时,显著提升RL信息的重构质量,特别在信噪比SNR在1.6dB到13.6dB之间时,基本可获得4dB的增益。
本发明实施例还提供了一种数字传输广播通信系统,包括编码模块和译码模块;
所述编码模块包括:
量化处理单元,用于对待传输信息进行量化处理,得到公共层信息和精进层信息;
比特填充单元,用于对精进层信息进行比特填充,生成精进层序列;
精进层编码单元,用于对所述精进层序列进行编码,得到精进层信道码;
映射单元,用于利用脉冲幅度调制将所述精进层信道码映射到欧氏空间,得到干扰信息;
辅助信息生成单元,用于根据所述精进层信道码以及所述公共层信息生成辅助序列;
公共层编码单元,用于根据所述辅助序列、所述公共层信息以及所述干扰信息,生成公共层信道码;
叠加单元,用于将所述精进层信道码和公共层信道码叠加,得到信道传输码,并将所述信道传输码传输至广播信道中;
所述译码模块包括:
公共层译码单元,用于通过LLR-BP译码算法对所述信道传输码进行译码,得到公共层信道码;
精进层译码单元,用于根据所述公共层信道码,译码得到所述精进层信道码;
重构单元,用于根据所述精进层信道码和所述公共层信道码,重构得到待传输信息。
在一些实施例中,所述量化处理单元,包括:
量化处理子单元,用于对待传输信息进行第一量化处理,得到公共层信息;
量化误差获取子单元,用于获取所述第一量化处理的量化误差;
均匀量化子单元,用于对所述量化误差进行均匀量化,得到精进层信息。
在一些可选择的实施例中,在方框图中提到的功能/操作可以不按照操作示图提到的顺序发生。例如,取决于所涉及的功能/操作,连续示出的两个方框实际上可以被大体上同时地执行或所述方框有时能以相反顺序被执行。此外,在本发明的流程图中所呈现和描述的实施例以示例的方式被提供,目的在于提供对技术更全面的理解。所公开的方法不限于本文所呈现的操作和逻辑流程。可选择的实施例是可预期的,其中各种操作的顺序被改变以及其中被描述为较大操作的一部分的子操作被独立地执行。
此外,虽然在功能性模块的背景下描述了本发明,但应当理解的是,除非另有相反说明,所述的功能和/或特征中的一个或多个可以被集成在单个物理装置和/或软件模块中,或者一个或多个功能和/或特征可以在单独的物理装置或软件模块中被实现。还可以理解的是,有关每个模块的实际实现的详细讨论对于理解本发明是不必要的。更确切地说,考虑到在本文中公开的装置中各种功能模块的属性、功能和内部关系的情况下,在工程师的常规技术内将会了解该模块的实际实现。因此,本领域技术人员运用普通技术就能够在无需过度试验的情况下实现在权利要求书中所阐明的本发明。还可以理解的是,所公开的特定概念仅仅是说明性的,并不意在限制本发明的范围,本发明的范围由所附权利要求书及其等同方案的全部范围来决定。
所述功能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,本发明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)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM,Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM,Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤,例如,可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表,可以具体实现在任何计算机可读介质中,以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用,或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言,“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明,但本发明并不限于所述实施例,熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换,这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (9)

1.一种数字传输广播通信方法,其特征在于,包括编码步骤和译码步骤;
所述编码步骤包括:
对待传输信息进行量化处理,得到公共层信息和精进层信息;
对精进层信息进行比特填充,生成精进层序列;
对所述精进层序列进行编码,得到精进层信道码;
利用脉冲幅度调制将所述精进层信道码映射到欧氏空间,得到干扰信息;
根据所述精进层信道码以及所述公共层信息生成辅助序列;
根据所述辅助序列、所述公共层信息以及所述干扰信息,生成公共层信道码;
将所述精进层信道码和公共层信道码叠加,得到信道传输码,并将所述信道传输码传输至广播信道中;
所述译码步骤包括:
通过LLR-BP译码算法对所述信道传输码进行译码,得到公共层信道码;
根据所述公共层信道码,译码得到所述精进层信道码;
根据所述精进层信道码和所述公共层信道码,重构得到待传输信息;
所述根据所述辅助序列、所述公共层信息以及所述干扰信息,生成公共层信道码,包括:
确定所述公共层信息与所述辅助序列级联后得到的信息序列;
将所述信息序列进行编码,得到公共层候选信道码;
计算所述公共层候选信道码与所述干扰信息之间的欧氏距离;
将所述欧氏距离最小时对应的公共层候选信道码确定为公共层信道码。
2.根据权利要求1所述的一种数字传输广播通信方法,其特征在于,所述对待传输信息进行量化处理,得到公共层信息和精进层信息,包括:
对待传输信息进行第一量化处理,得到公共层信息;
获取所述第一量化处理的量化误差;
对所述量化误差进行均匀量化,得到精进层信息。
3.根据权利要求1所述的一种数字传输广播通信方法,其特征在于,所述对精进层信息进行比特填充,生成精进层序列这一步骤中,所述比特填充的方式为线性分组短码方式,所述线性分组短码方式包括但不限于包括汉明码编码方式。
4.根据权利要求1所述的一种数字传输广播通信方法,其特征在于,所述将所述精进层信道码和公共层信道码叠加,得到信道传输码这一步骤中的叠加公式为:
Figure FDA0003001169760000021
其中,x代表叠加后得到的信道传输码;
Figure FDA0003001169760000022
代表公共层信道码;
Figure FDA0003001169760000023
代表精进层信道码;α代表部分干扰预消除系数;n对应所采用的(n,k)BCH码,也就是信道码,其中n为码长,k为信息位个数;下标RL表示精进层,CL表示公共层。
5.根据权利要求1所述的一种数字传输广播通信方法,其特征在于,所述通过LLR-BP译码算法对所述信道传输码进行译码,得到公共层信道码,包括:
获取边信息以及信道输出信息;
根据所述边信息以及信道输出信息,通过LLR-BP译码算法恢复出公共层信道码。
6.根据权利要求1所述的一种数字传输广播通信方法,其特征在于,所述根据所述公共层信道码,译码得到所述精进层信道码,包括:
根据所述公共层信道码,获取公共层信息;
根据所述公共层信道码和所述公共层信息,计算DPC译码器的输入信息;
根据所述公共层信息,计算边信息;
根据所述边信息和所述DPC译码器的输入信息,计算得到精进层信道码和精进层信息。
7.根据权利要求1所述的一种数字传输广播通信方法,其特征在于,所述根据所述精进层信道码和所述公共层信道码,重构得到待传输信息,包括:
判断所述精进层信道码是否包含在典型集中,若是,则根据精进层信道码获取量化结果,并根据所述量化结果重构待传输信号;反之,则执行基于典型集的译码;
根据联合典型概率筛选公式,在所述典型集中确定精进层信道码的译码候选结果;
若所述译码候选结果与所述公共层信道码对应的精进层信息相同,则将所述译码候选结果进行解均匀量化处理,以及将所述公共层信道码进行解Lloyd量化处理,重构得到待传输信号。
8.一种数字传输广播通信系统,其特征在于,包括编码模块和译码模块;
所述编码模块包括:
量化处理单元,用于对待传输信息进行量化处理,得到公共层信息和精进层信息;
比特填充单元,用于对精进层信息进行比特填充,生成精进层序列;
精进层编码单元,用于对所述精进层序列进行编码,得到精进层信道码;
映射单元,用于利用脉冲幅度调制将所述精进层信道码映射到欧氏空间,得到干扰信息;
辅助信息生成单元,用于根据所述精进层信道码以及所述公共层信息生成辅助序列;
公共层编码单元,用于根据所述辅助序列、所述公共层信息以及所述干扰信息,生成公共层信道码;
叠加单元,用于将所述精进层信道码和公共层信道码叠加,得到信道传输码,并将所述信道传输码传输至广播信道中;
所述译码模块包括:
公共层译码单元,用于通过LLR-BP译码算法对所述信道传输码进行译码,得到公共层信道码;
精进层译码单元,用于根据所述公共层信道码,译码得到所述精进层信道码;
重构单元,用于根据所述精进层信道码和所述公共层信道码,重构得到待传输信息;
其中,所述公共层编码单元具体用于:
确定所述公共层信息与所述辅助序列级联后得到的信息序列;
将所述信息序列进行编码,得到公共层候选信道码;
计算所述公共层候选信道码与所述干扰信息之间的欧氏距离;
将所述欧氏距离最小时对应的公共层候选信道码确定为公共层信道码。
9.根据权利要求8所述的一种数字传输广播通信系统,其特征在于,所述量化处理单元,包括:
量化处理子单元,用于对待传输信息进行第一量化处理,得到公共层信息;
量化误差获取子单元,用于获取所述第一量化处理的量化误差;
均匀量化子单元,用于对所述量化误差进行均匀量化,得到精进层信息。
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