CN115412207B - 一种空时频分组码的编码方法和装置及解码方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种空时频分组码的编码方法和装置，用于3发送天线的SC‑FDE波形编码，包括：将待发送的比特信息经过基带调制后得到的一串数据划分成等长的第一发送数据块；对每块第一发送数据块进行空时频编码，获得对应的一组正交的空时频分组码，该空时频分组码包括6块空时频数据块，映射在3个发送天线上，每个发送天线上映射2块空时频数据块；对空时频分组码的各数据块添加CP，经过射频调制后通过相应的发送天线发射。本发明实施例还相应提供了一种空时频分组码的解码方法和装置。本发明实施例的技术方案相对于现有技术的SFBC和STBC编码方法，对无论频域选择性强或时域选择性强的无线信道都极大地提高了分集增益。

Description

一种空时频分组码的编码方法和装置及解码方法和装置
技术领域
本发明涉及通信领域，尤其涉及一种空时频分组码的编码方法和装置及解码方法和装置。
背景技术
对于SC-FDE，现有技术有SFBC(空频编码)和STBC(空时编码)。SFBC适用于频域选择性不太强的信道，STBC适用于时间选择性不太强的信道。现有技术未同时对空时频进行联合编码。
本发明提出了3天线的正交空时频联合编码，达到了最大分集增益。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种空时频分组码的编码方法和装置，用于3发送天线的SC-FDE波形编码，包括：将待发送的比特信息经过基带调制后得到的一串数据划分成等长的第一发送数据块；对每块第一发送数据块进行空时频编码，获得对应的一组正交的空时频分组码，该空时频分组码包括6块空时频数据块，映射在3个发送天线上，每个发送天线上映射2块空时频数据块；对所述空时频分组码的各数据块添加CP，后经过射频调制后通过相应的发送天线发射。本发明实施例还相应提供了一种空时频分组码的解码方法和装置。本发明实施例的技术方案相对于现有技术的SFBC和STBC编码方法，对无论频域选择性强或时域选择性强的无线信道都极大地提高了分集增益。
第一方面，本发明实施例提供了一种空时频分组码的编码方法，用于3发送天线的SC-FDE波形编码，包括：将待发送的比特信息经过基带调制后得到的一串数据划分成等长的时间连续的第一发送数据块；对每块第一发送数据块在发送天线、时间和SC-FDE的频域组成的空时频空间进行空时频编码，获得对应的一组正交的空时频分组码，该空时频分组码包括6块空时频数据块，映射在3个发送天线上，每个发送天线上映射时间连续的2块空时频数据块；对所述空时频分组码的各数据块添加CP，并经过射频调制后通过相应的发送天线发射。
由上，通过在发送天线、时间和SC-FDE的频域组成的空时频空间进行空时频编码，相对于现有技术的SFBC和STBC编码方法，对无论频域选择性强或时域选择性强的无线信道都极大地提高了分集增益。
在第一方面的一种可能的实施方式中，所述对每块第一发送数据块进行空时频编码，获得对应的一组正交的空时频分组码，具体包括：把第i块第一发送数据块等长分割，获得第i组的三块第二发送数据块ci，0、ci，1和ci，2，i为任意序号；根据所述三块第二发送数据块ci，0、ci，1和ci，2，获得对应的第i组的三块第三发送数据块Pi，0、pi，1和pi，2与对应的第i组的三块第四发送数据块qi，0、qi，1和qi，2，其中，pi，0＝[ci，0，ci，0]，pi，1＝[ci，1，ci，1]，pi，2＝[ci，2，ci，2]，qi，0＝[si，0，si，0]，qi，1＝[si，1，si，1]，qi，2＝[si，2，si，2]，si，0、si，1和si，2分别为Ci，0、Ci，1和Ci，2共轭的倒排向右循环移位一个数据的结果，所述循环移位为把被循环移位的数据块首末相连后的移位；根据所述三块第三发送数据块pi，0、pi，1和pi，2与所述三块第四发送数据块qi，0、qi，1和qi，2，获得对应的第i组的6块空时频数据块di，1，1、di，1，2、di，2，1、di，2，2、di，3，1和di，3，2，其中，
映射在第一发送天线，di，2，1和di，2，2映射在第二发送天线，di，3，1和di，3，2映射在第三发送天线。
由上，通过上述方法实现在发送天线、时间和SC-FDE的频域组成的空时频空间进行正交的空时频编码，且在SC-FDE的频率个数为每块空时频数据块的长度2倍，每个空时频数据块为第一发送数据块长度的2/3，运算量较少。
在第一方面的一种可能的实施方式中，所述对所述空时频分组码的各数据块添加CP，包括：分别把第i组的空时频数据块di，1，1、di，1，2、di，2，1、di，2，2、di，3，1和di，3，2后Ncp个的数据复制添加到各自的头部。
由上，通过添加CP降低多径干扰的影响。
第二方面，本发明实施例提供了一种空时频分组码的解码方法，用于3发送天线的SC-FDE波形解码，包括：把一个接收天线的一串接收数据块分割为等长的时间连续的第一接收数据块，该一串接收数据为该接收天线接收的射频数据进行射频解调后获得的；对每块第一接收数据块去除CP后进行FFT变换，获得对应的第二接收数据块，每两个相邻的第二接收数据块为一组第二接收数据块；根据该接收天线的空时频信道估计对每组第二接收数据块进行频域均衡，获得对应的各组第三接收数据块，每组第三接收数据块包括3块第三接收数据块，所述空时频信道估计包括从各发送天线到该接收天线的第二接收数据块在所述FFT变换的频域空间的信道估计，每块第三接收数据块对应1个发送天线；对每组的3块第三接收数据块分别进行IFFT变换，然后进行串并合并，获得对应的第四接收数据块，该各第四接收数据块经过基带解调后为接收的比特信息。
由上，通过空时频的信道估计实现各发送天线到接收天线的频域均衡，从而实现对3发送天线的SC-FDE波形解码，较大地提高了分集增益。
在第二方面的一种可能实施方式中，所述根据该接收天线的空时频信道估计对每组第二接收数据块进行频域均衡，获得对应的各组第三接收数据块，具体包括：利用第二接收数据块中第i组的第二接收数据块yi1和yi2的偶数频率的所述空时频信道估计，对第i组的第二接收数据块yi1和yi2进行频域均衡，获得对应的第i组的三块第三接收数据块qi1、qi2和qi3，i为任意序号。
由上，通过空时频的信道估计实现各发送天线到接收天线的频域均衡，且只对偶数倍频率进行运算，降低了运算量。
在第二方面的一种可能实施方式中，所述频域均衡包括MMSE频域均衡和ZF频域均衡。
由上，利用ZF和MMSE频域均衡通过空时频的信道估计实现各发送天线到接收天线的频域均衡，降低了干扰的影响。
在第二方面的一种可能实施方式中，对每组的3块第三接收数据块分别进行IFFT变换，然后进行串并合并，获得对应的第四接收数据块，包括：对第i组的三块第三接收数据块qi1、qi2和qi3分别进行IFFT变换并合并，获得对应的第四接收数据块其中，
由上，通过IFFT变换和串并合并获得待基带解调的数据。
在第二方面的一种可能实施方式中，还包括：当有多根接收天线时，对各接收天线的相同组次的相同块次的所述第三接收数据块进行对最大比合并；所述对每组的3块第三接收数据块分别进行IFFT变换并合并，获得对应的第四接收数据块，具体包括：对经过所述最大比合并后的每组的3块第三接收数据块的前一半数据分别进行IFFT变换并合并，获得对应的第四接收数据块。
由上，通过最大比合并获得多接收天线的增益。
第三方面，本发明实施例提供了一种空时频分组码的编码装置，用于3发送天线的SC-FDE波形编码，包括：数据分割模块，用于将待发送的比特信息经过基带调制后得到的一串数据划分成等长的时间连续的第一发送数据块；空时频编码模块，用于对每块第一发送数据块在发送天线、时间和SC-FDE的频域组成的空时频空间进行空时频编码，获得对应的一组正交的空时频分组码，该空时频分组码包括6块空时频数据块，映射在3个发送天线上，每个发送天线上映射时间连续的2块空时频数据块；CP添加模块，用于对所述空时频分组码的各数据块添加CP，并经过射频调制后通过相应的发送天线发射。
由上，通过在发送天线、时间和SC-FDE的频域组成的空时频空间进行空时频编码，相对于现有技术的SFBC和STBC编码方法，对无论频域选择性强或时域选择性强的无线信道都极大地提高了分集增益。
在第三方面的一种可能的实施方式中，空时频编码模块具体用于，包括：把第i块第一发送数据块等长分割，获得第i组的三块第二发送数据块ci，0、ci，1和ci，2，i为任意序号；根据所述三块第二发送数据块ci，0、ci，1和ci，2，获得对应的第i组的三块第三发送数据块pi，0、pi，1和Pi，2与对应的第i组的三块第四发送数据块qi，0、qi，1和qi，2，其中，pi，0＝[ci，0，ci，0]，pi，1＝[ci，1，ci，1]，pi，2＝[ci，2，ci，2]，qi，0＝[si，0，si，0]，qi，1＝[si，1，si，1]，qi，2＝[si，2，si，2]，si，0、si，1和si，2分别为Ci，0、Ci，1和Ci，2共轭的倒排向右循环移位一个数据的结果，所述循环移位为把被循环移位的数据块首末相连后的移位；根据所述三块第三发送数据块pi，0、pi，1和pi，2与所述三块第四发送数据块qi，0、qi，1和qi，2，获得对应的第i组的6块空时频数据块di，1，1、di，1，2、di，2，1、di，2，2、di，3，1和di，3，2，其中，
映射在第一发送天线，di，2，1和di，2，2映射在第二发送天线，di，3，1和di，3，2映射在第三发送天线。
由上，通过上述方法实现在发送天线、时间和SC-FDE的频域组成的空时频空间进行正交的空时频编码，且在SC-FDE的频率个数为每块空时频数据块的长度2倍，每个空时频数据块为第一发送数据块长度的2/3，运算量较少。
在第三方面的一种可能的实施方式中，CP添加模块具体用于分别把第i组的空时频数据块di，1，1、di，1，2、di，2，1、di，2，2、di，3，1和di，3，2后Ncp个的数据复制添加到各自的头部。
由上，通过添加CP降低多径干扰的影响。
第四方面，本发明实施例提供了一种空时频分组码的解码装置，用于3发送天线的SC-FDE波形解码，包括：数据分割模块，用于把一个接收天线的一串接收数据块分割为等长的时间连续的第一接收数据块，该一串接收数据为该接收天线接收的射频数据进行射频解调后获得的；FFT变换模块，用于对每块第一接收数据块去除CP后进行FFT变换，获得对应的第二接收数据块，每两个相邻的第二接收数据块为一组第二接收数据块；频域均衡模块，用于根据该接收天线的空时频信道估计对每组第二接收数据块进行频域均衡，获得对应的各组第三接收数据块，每组第三接收数据块包括3块第三接收数据块，所述空时频信道估计包括从各发送天线到该接收天线的第二接收数据块在所述FFT变换的频域空间的信道估计，每块第三接收数据块对应1个发送天线；数据合并模块，用于对每组的3块第三接收数据块分别进行IFFT变换，然后进行串并合并，获得对应的第四接收数据块，该各第四接收数据块经过基带解调后为接收的比特信息。
由上，通过空时频的信道估计实现各发送天线到接收天线的频域均衡，从而实现对3发送天线的SC-FDE波形解码，较大地提高了分集增益。
在第四方面的一种可能实施方式中，频域均衡模块具体用于利用第二接收数据块中第i组的第二接收数据块yi1和yi2的偶数频率的所述空时频信道估计，对第i组的第二接收数据块yi1和yi2进行频域均衡，获得对应的第i组的三块第三接收数据块qi1、qi2和qi3，i为任意序号。
由上，通过空时频的信道估计实现各发送天线到接收天线的频域均衡，且只对偶数倍频率进行运算，降低了运算量。
在第四方面的一种可能实施方式中，所述频域均衡包括MMSE频域均衡和ZF频域均衡。
由上，利用ZF和MMSE频域均衡通过空时频的信道估计实现各发送天线到接收天线的频域均衡，降低了干扰的影响。在第四方面的一种可能实施方式中，数据合并模块具体用于对第i组的三块第三接收数据块qi1、qi2和qi3分别进行IFFT变换并合并，获得对应的第四接收数据块其中，
由上，通过IFFT变换和串并合并获得待基带解调的数据。
在第四方面的一种可能实施方式中，数据合并模块还具体用于当有多根接收天线时，对各接收天线的相同组次的相同块次的所述第三接收数据块进行对最大比合并。
由上，通过最大比合并获得多接收天线的增益。
第五方面，本发明实施例提供了一种SC-FDE通信系统，包括：接收装置和发送装置；所述发送装置按照第一方面任一可能实施方式获得3天线的SC-FDE波形的空时频分组码；所述接收装置按照第二方面任一可能实施方式进行3天线的SC-FDE波形的空时频分组码解码。
第六方面，本发明实施例提供了一种计算设备，包括，
总线；
通信接口，其与所述总线连接；
至少一个处理器，其与所述总线连接；以及
至少一个存储器，其与所述总线连接并存储有程序指令，所述程序指令当被所述至少一个处理器执行时使得所述至少一个处理器执行本发明第一方面任一所述实施方式或第二方面任一所述实施方式。
第七方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有程序指令，所述程序指令当被计算机执行时使得所述计算机执行第一方面任一所述实施方式或第二方面任一所述实施方式。
附图说明
图1为本发明的一种空时频分组码的编码方法实施例一的流程示意图；
图2为本发明的一种空时频分组码的编码方法实施例二的流程示意图；
图3为本发明的一种空时频分组码的解码方法实施例一的流程示意图；
图4为本发明的一种空时频分组码的解码方法实施例二的流程示意图；
图5为本发明的一种空时频分组码的编码装置实施例一的结构示意图；
图6为本发明的一种空时频分组码的编码装置实施例二的结构示意图；
图7为本发明的一种空时频分组码的解码装置实施例一的结构示意图；
图8为本发明的一种空时频分组码的解码装置实施例二的结构示意图；
图9为本发明各实施例的一种计算设备的结构示意图。
具体实施方式
在以下的描述中，涉及到“一些实施例”，其描述了所有可能实施例的子集，但是可以理解，“一些实施例”可以是所有可能实施例的相同子集或不同子集，并且可以在不冲突的情况下相互结合。
在以下的描述中，所涉及的术语“第一\第二\第三等”或模块A、模块B、模块C等，仅用于区别类似的对象，或用于区别不同的实施例，不代表针对对象的特定排序，可以理解地，在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序，以使这里描述的本发明实施例能够以除了在这里图示或描述的以外的顺序实施。
在以下的描述中，所涉及的表示步骤的标号，如S110、S120……等，并不表示一定会按此步骤执行，在允许的情况下可以互换前后步骤的顺序，或同时执行。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述本发明实施例的目的，不是旨在限制本发明。
本发明实施例提供了一种空时频分组码的编码方法和装置，用于3发送天线的SC-FDE波形编码，包括：将待发送的比特信息经过基带调制后得到的一串数据划分成等长的第一发送数据块；对每块第一发送数据块进行空时频编码，获得对应的一组正交的空时频分组码，该空时频分组码包括6块空时频数据块，映射在3个发送天线上，每个发送天线上映射2块空时频数据块；对所述空时频分组码的各数据块添加CP，后经过射频调制后通过相应的发送天线发射。
本发明实施例还相应提供了一种空时频分组码的解码方法和装置，用于3发送天线的SC-FDE波形解码，包括：把一个接收天线的一串接收数据块分割为等长的第一接收数据块，该一串接收数据为该接收天线接收的射频数据进行射频解调后获得的；对每块第一接收数据块去除CP后进行FFT变换，获得对应的各第二接收数据块；根据该接收天线的空时频信道估计对每块第二接收数据块进行频域均衡，获得对应的各组第三接收数据块，每组第三接收数据块包括3块第三接收数据块，所述空时频信道估计为从各发送天线到该接收天线的在所述FFT变换的频域空间的每块第二接收数据块的信道估计；对每组的3块第三接收数据块分别进行IFFT变换并合并，获得对应的第四接收数据块，该各第四接收数据块经过基带解调后为接收的比特信息。
本发明实施例的技术方案相对于现有技术的SFBC和STBC编码方法，对无论频域选择性强或时域选择性强的无线信道都极大地提高了分集增益。
下面根据附图结合本发明的各实施例。
首先结合图1至图4介绍本发明的各方法实施例。
一种空时频分组码的编码方法实施例一用于3发送天线的SC-FDE波形编码，将一串待发送的比特信息经过基带调制后得的一串数据划分成等长的第一发送数据块；对每块第一发送数据块进行空时频编码，获得对应的一组正交的空时频分组码，该空时频分组码包括6块空时频数据块，映射在3个发送天线上；对每组空时频分组码的各数据块添加CP，后经过射频调制后通过相应的发送天线发射。本方法实施例一实现3天线的正交空时频联合编码，相比于空频编码SFBC和空时编码STBC，在对频域选择性和时域选择性较强的场景较大地提高了分集增益。
图1示出了一种空时频分组码的编码方法实施例一的详细流程，其包括步骤S110至S130。
S110：将一串待发送的比特信息经过基带调制后得的一串数据划分成等长的时间连续的第一发送数据块。
S120：对每块第一发送数据块在发送天线、时间和SC-FDE的频域组成的空时频空间进行空时频编码，获得对应的一组正交的空时频分组码。
其中，该空时频分组码包括6块空时频数据块，映射在3个发送天线上，每个发送天线上映射时间上连续的2块时间连续的空时频数据块。
其中，SC-FDE在接收方进行频域均衡，SC-FDE的频域为接收方为频域均衡时先进行FFT变换的频域，其频率个数为每块空时频数据块的长度的整数倍，其频率间隔与每块空时频数据块的长度成反比。
其中，该空时频分组码的正交也称为空时频联合正交，包括空域正交、时域正交和频域正交，空域正交为不同天线上同一组次的空时频分组码之间正交，时域正交为同一天线上不同组次的空时频分组码之间正交，频域正交为同一天线上同一组次的空时频分组码在SC-FDE的频域的频率之间正交。
由上，一组6块空时频数据块映射在不同天线上具有较大的分集增益，且通过空时频联合正交在对频域选择性和时域选择性较强的场景较大地提高了分集增益。
S130：对每组空时频分组码的各空时频数据块添加CP，并经过射频调制后通过相应的发送天线发射。
由上，对每组空时频分组码的各空时频数据块分别添加CP，用于降低多径导致符号间的干扰。
其中，添加CP后的各空时频数据块再添加同步信号和参考信号以组成无线帧，再经过射频调制，以提供3天线中相应的天线进行发射。同步信号用于接收方进行时序同步、添加参考信号用于接收方进行信道估计。
综上，一种空时频分组码的编码实施例一实现了3天线的正交空时频联合编码，相比于空频编码SFBC和空时编码STBC，在对频域选择性和时域选择性较强的场景较大地提高了分集增益。
一种空时频分组码的编码方法实施例二继承一种空时频分组码的编码方法实施例一的技术特征，具有一种空时频分组码的编码方法实施例一所有优点，以最优方式实现空时频分组码的编码。
图2示出了一种空时频分组码的编码方法实施例二的详细流程，其包括步骤S210至S230。
S210：将一串待发送的比特信息经过基带调制后得的一串数据划分成等长的时间连续的第一发送数据块。
其中，第一发送数据块为Ng，一串数据的长度为N，分成Nc块。
其中，x(n)为所述一串数据中一个数据，0≤n≤N-1；xi(n)为第i块的第一发送数据块xi中一个数据，0≤n≤Ng-1，1≤i≤Nc。
S221：对第i块的第一发送数据块xi分割，获得对应第i组的三块第二发送数据块ci，0、ci，1和ci，2。
为了叙述方便，以第i块第一发送数据块xi为例，其为第一发送数据块的任意一块。利用式(2)对第i块第一发送数据块xi进行分割，得到对应第i组的三块第二发送数据块Ci，0、Ci，1和Ci，2，每个第二发送数据块为第一发送数据块长度的1/3。
S223：根据第i组的三块第二发送数据块Ci，0、Ci，1和Ci，2，获得对应的第i组的三块第三发送数据块pi，0、pi，1和pi，2与对应第i组的三块第四发送数据块qi，0、qi，1和qi，2。
其中，pi，0＝[Ci，0，Ci，0]，pi，1＝[Ci，1，Ci，1]，pi，2＝[ci，2，ci，2]，即ci，0、Ci，1和ci，2分别复制一份，并放到ci，0、ci，1和ci，2后面，得到第i组的三块第三发送数据块pi，0、pi，1和pi，2，第i组的第三发送数据块pi，0、pi，1和pi，2的各数据如式(3)所示。
其中，qi，0＝[si，0，si，0]，qi，1＝[si，1，si，1]，qi，2＝[si，2，si，2]，si，0、si，1和si，2分别为Ci，0、Ci，1和Ci，2共轭的倒排向右循环移位一个数据的结果，所述循环移位为把被循环移位的数据块首末相连后的移位。第i组的第四发送数据块qi，0、qi，1和qi，2的各数据如式(4)所示。
S225：根据第i组的三块第三发送数据块pi，0、pi，1和pi，2与第i组的三块第四发送数据块qi，0、qi，1和qi，2，获得第i组的对应的6块空时频数据块di，1，1、di，1，2、di，2，1、di，2，2、di，3，1和di，3，2，其中，第i组的6块空时频数据块di，1，1、di，1，2、di，2，1、di，2，2、di，3，1和di，3，3中各数据如式(5)所示，每个空时频数据块为第一发送数据块长度的2/3。
其中，n＝0，1，...，Nu-1，di，1，1和di，1，2映射在第一发送天线，di，2，1和di，2，2映射在第二发送天线，di，3，1和di，3，2映射在第三发送天线。
由上，步骤S231至步骤S235实现了在发送天线、时间和SC-FDE的频域组成的空时频空间的空时频分组码的编码，实现空时频的联合正交，具有较大的分集增益。且在SC-FDE的频率个数为每块空时频数据块的长度2倍，每个空时频数据块为第一发送数据块长度的2/3，运算量较少，是一种空时频分组码的编码方法实施例一的步骤S120的一种最优实施方式。
S230：分别把第i组的6块空时频数据块di，1，1、di，1，2、di，2，1、di，2，2、di，3，1和di，3，2后Ncp个的数据复制添加到各自的头部，并经过射频调制后通过相应的发送天线发射。
其中，添加CP后的第i组的6块空时频数据块中的数据如式(6)所示。
其中，6块空时频数据块di，1，1、di，1，2、di，2，1、di，2，2、di，3，1和di，3，2添加CP后，还与同步信号及参考信号组成无线帧，在经过射频调制通过相应的发送天线发射。
综上，一种空时频分组码的编码方法实施例二继承一种空时频分组码的编码方法实施例一的技术特征，具有一种空时频分组码的编码方法实施例一所有优点，且运算量较少，以最优方式实现空时频分组码的编码。
一种空时频分组码的解码方法实施例一用于对一种空时频分组码的编码方法实施例一实现的3发送天线的SC-FDE波形在空中传播后的解码，包括：把一个接收天线的接收天线接收的射频数据进行射频解调后获得的一串接收数据块分割为等长的第一接收数据块；对每块第一接收数据块去除CP后进行FFT变换，获得对应的各第二接收数据块；根据该接收天线的空时频信道估计对每块第二接收数据块进行频域均衡，获得对应的各组第三接收数据块，每组第三接收数据块包括3块第三接收数据块；对每组的3块第三接收数据块分别进行IFFT变换并合并，获得对应的第四接收数据块，该各第四接收数据块经过基带解调后为接收的比特信息。本解码方法实施例一通过空时频的信道估计实现各发送天线到接收天线的频域均衡，从而实现对3发送天线的SC-FDE波形解码，较大地提高了分集增益。
图3示出了一种空时频分组码的解码方法实施例一的详细流程，其包括步骤S310至S340。
S310：把一个接收天线的一串接收数据块分割为等长的时间连续的第一接收数据块。
其中，该一串接收数据为该接收天线接收的射频数据进行射频解调后获得的。
其中，在整个无线帧结构中包括同步信号，在对该一串接收数据块对进行分割前还基于接收的同步信号实现接收方与发送方时序同步。
其中，第一接收数据块的长度根据发送方的编码方式确定。
S320：对每块第一接收数据块去除CP后进行FFT变换，获得对应的第二接收数据块，每两个相邻的第二接收数据块为一组第二接收数据块。
具体地，把每块第一接收数据块的每块数据子块去除CP后进行FFT变换，然后得到的对应第二接收数据块包含该FFT的每个FFT频域数据。
由上，每个FFT频域数据包括每个发送天线到该接收天线的对应的FFT频域数据，可以用来实现分集增益。
S330：根据该接收天线的空时频信道估计对每组第二接收数据块进行频域均衡，获得对应的各组第三接收数据块，每组第三接收数据块包括3块第三接收数据块。
其中，该接收天线的一块第二接收数据块的空时频信道估计包括从各发送天线到该接收天线的第二接收数据块在FFT变换的频域空间的信道估计。在SC-FDE的无线帧结构中该接收天线的每块第二接收数据块具有对应的参考信号，根据该参考信号获得该接收天线的一块第二接收数据块的空时频信道估计。
其中，每组第三接收数据块包括3块第三接收数据块，每块第三接收数据块对应于1根发送天线。在一些实施例中，第三接收数据块的长度为第二接收数据块的一半，根据均衡方法确定。
由上，通过频域均衡提取了三根发送天线的信号在FFT频域信号，不仅实现了空间分集增益，而且通过FFT频域的分集增益。
S340：对每组的3块第三接收数据块分别进行IFFT变换，然后纪进行串并合并，获得对应的第四接收数据块，该各第四接收数据块经过基带解调后为接收的比特信息。
其中，在一些实施例中，只对第三接收数据块前一半数据进行IFFT变换和串并合并。在另一些一些实施例中，对全部第三接收数据块进行IFFT变换和串并合并，然后再对得到的结果的前一半数据和后一半数据再进行合并。
综上，一种空时频分组码的解码方法实施例一通过空时频的信道估计实现各发送天线到接收天线的频域均衡，从而实现对3发送天线的SC-FDE波形解码，较大地提高了分集增益。
一种空时频分组码的解码方法实施例二继承一种空时频分组码的解码方法实施例一的技术特征，具有其一切优点，并作为用于对一种空时频分组码的编码方法实施例二实现的3发送天线的SC-FDE波形在空中传播后的解码的最优实现方式。
图4示出了一种空时频分组码的解码方法实施例二的详细流程，其包括步骤S410至S443。
S410：各个接收天线的一串接收数据块分别分割为等长的时间连续的第一接收数据块。
其中，本步骤包括一种空时频分组码的解码方法实施例一的S110中所有方法。同时，任一接收天线的每块第一接收数据块的长度为发送方的CP长度Ncp与正交的空时频分组码的长度Nu的和。
S420：对每个接收天线的每块第一接收数据块去除CP后进行FFT变换，获得各接收天线的对应的第二接收数据块，每两个相邻的第二接收数据块为一组第二接收数据块。
具体地，本步骤对每根接收天线各自的各第一接收数据块处理方法相同，以第一接收天线为例，把对第一接收天线上的每块第一接收数据块去除CP后进行FFT变换，然后得到第一接收天线的对应的第二接收数据块包含该FFT的Nu个频域数据，该Nu个频域数据中每个频域数据包括每个发送天线到第一接收天线的相应的FFT频域数据。
S430：根据各接收天线的空时频信道估计对各接收天线的每组第二接收数据块进行频域均衡，获得各接收天线各自对应的每组第三接收数据块。
其中，该接收天线的一块第二接收数据块的空时频信道估计包括从各发送天线到该接收天线的第二接收数据块在FFT变换的频域空间的信道估计。
具体地，本步骤对每根接收天线各自的各第一接收数据块处理方法相同，继续以第一接收天线为例。
其中，利用第二接收数据块中第i组的第二接收数据块yi1和yi2的偶数频率的空时频信道估计，对第i组的第二接收数据块yi1和yi2进行频域均衡，获得对应的第i组的三块第三接收数据块qi1、qi2和qi3，i为任意序号。当使用ZF频域均衡时，根据式(7)获得第i组的三块第三接收数据块qi1、qi2和qi3，各第三接收数据块的长度为第二接收数据块的一半。当使用MMSE频域均衡时，根据式(8)获得第i组的三块第三接收数据块qi1、qi2和qi3。
其中，gi(k)＝|h1，i(2k)|2+|h2，i(2k)|2+|h3，i(2k)|2，hm，i(2k)根据第m发送天线到第一接收天线在FFT变换的频域空间的第i组的第二接收数据块yi1和yi2的第2k频率的信道估计获得，1≤m≤3，0≤k≤Nu/2-1，第三接收数据块的长度为Nu。
其中，γ为SC-FDE波形系统的信噪比，各发送天线到第一接收天线的信噪比相同。
由上，无论是ZF频域均衡或是MMSE频域均衡均使用了偶数频率的信道估计，不仅实现了分集增益，还降低了运算量。
S440：对各接收天线的相同组次的相同块次的第三接收数据块进行对最大比合并。
其中，最大比合并为一种最优的分集接收的合并方案，可以采取其他分集接收的合并方案。
其中，经过最大比合并后得到第i组3块第三接收数据块继续用qi1、qi2和qi3表示。
S443：对经过最大比合并后得到的每组的3块第三接收数据块的前一半数据分别进行IFFT变换，然后进行串并合并，获得对应的第四接收数据块。
具体地，对第i组的三块第三接收数据块qi1、qi2和qi3的前一半数据分别进行IFFT变换，获得式(9)所示的对应三个数据块，对该三个数据块进行串并合并获得第四接收数据块
由上，通过第三接收数据块的前一半数据分别进行IFFT变换和串并合并，降低了运算量。
综上，一种空时频分组码的解码方法实施例二继承一种空时频分组码的解码方法实施例一的技术特征，具有其一切优点，并且在频域均衡时和数据合并只对一半数据进行操作，在提高分集效果的同时降低了运算量，为一种最优的实现方式。
下面结合图5至图8介绍本发明各装置实施例。
图5示出了一种空时频分组码的编码装置实施例一的结构，包括：数据分割模块510、空时频编码模块520和CP添加模块530。
数据分割模块510用于将待发送的比特信息经过基带调制后得到的一串数据划分成等长的时间连续的第一发送数据块。其原理和优点请参照一种空时频分组码的编码方法实施例一的步骤S110。
空时频编码模块520用于对每块第一发送数据块在发送天线、时间和SC-FDE的频域组成的空时频空间进行空时频编码，获得对应的一组正交的空时频分组码，该空时频分组码包括6块空时频数据块，映射在3个发送天线上，每个发送天线上映射2块空时频数据块。其原理和优点请参照一种空时频分组码的编码方法实施例一的步骤S120。
CP添加模块530用于对所述空时频分组码的各数据块添加CP，并经过射频调制后通过相应的发送天线发射。其原理和优点请参照一种空时频分组码的编码方法实施例一的步骤S 130。
图6示出了一种空时频分组码的编码装置实施例二的结构，包括：数据分割模块610、空时频编码模块620和CP添加模块630。
为了叙述方便，以第i块第一发送数据块xi为例说明，其为第一发送数据块的任意一块。
数据分割模块610用于将待发送的比特信息经过基带调制后得到的一串数据划分成等长的时间连续的第一发送数据块。其原理和优点请参照一种空时频分组码的编码方法实施例二的步骤S210。
空时频编码模块620用于对第i块第一发送数据块xi分割，获得对应第i组的三块第二发送数据块Ci，0、Ci，1和Ci，2。其原理和优点请参照一种空时频分组码的编码方法实施例二的步骤S221。
空时频编码模块620还用于根据第i组的三块第二发送数据块ci，0、ci，1和ci，2，获得对应的第i组的三块第三发送数据块pi，0、pi，1和Pi，2与对应第i组的三块第四发送数据块qi，0、qi，1和qi，2。其原理和优点请参照一种空时频分组码的编码方法实施例二的步骤S223。
空时频编码模块620还用于根据第i组的三块第三发送数据块pi，0、pi，1和pi，2与第i组的三块第四发送数据块qi，0、qi，1和qi，2，获得第i组的对应的6块空时频数据块di，1，1、di，1，2、di，2，1、di，2，2、di，3，1和di，3，2。其原理和优点请参照一种空时频分组码的编码方法实施例二的步骤S225。
CP添加模块630用于分别把第i组的6块空时频数据块di，1，1、di，1，2、di，2，1、di，2，2、di，3，1和di，3，2后Ncp个的数据复制添加到各自的头部，并经过射频调制后通过相应的发送天线发射。其原理和优点请参照一种空时频分组码的编码方法实施例二的步骤S230。
图7示出了一种空时频分组码的解码装置实施例一的结构，包括：数据分割模块710、FFT变换模块720、频域均衡模块730和数据合并模块740。
数据分割模块710用于把一个接收天线的一串接收数据块分割为等长的时间连续的第一接收数据块，该一串接收数据为该接收天线接收的射频数据进行射频解调后获得的。其原理和优点请参照一种空时频分组码的解码方法实施例一的步骤S310。
FFT变换模块720用于对每块第一接收数据块去除CP后进行FFT变换，获得对应的第二接收数据块，每两个相邻的第二接收数据块为一组第二接收数据块。其原理和优点请参照一种空时频分组码的解码方法实施例一的步骤S320。
频域均衡模块730用于根据该接收天线的空时频信道估计对每块第二接收数据块进行频域均衡，获得对应的各组第三接收数据块，每组第三接收数据块包括3块第三接收数据块，所述空时频信道估计为从各发送天线到该接收天线的在所述FFT变换的频域空间的每块第二接收数据块的信道估计。其原理和优点请参照一种空时频分组码的解码方法实施例一的步骤S330。
数据合并模块740用于对每组的3块第三接收数据块分别进行IFFT变换，然后进行串并合并，获得对应的第四接收数据块，该各第四接收数据块经过基带解调后为接收的比特信息。其原理和优点请参照一种空时频分组码的解码方法实施例一的步骤S340。
图8示出了一种空时频分组码的解码装置实施例二的结构，包括：数据分割模块810、FFT变换模块820、频域均衡模块830和数据合并模块840。
数据分割模块810用于把各接收天线的一串接收数据块分割为等长的时间连续的第一接收数据块，该一串接收数据为该接收天线接收的射频数据进行射频解调后获得的。其原理和优点请参照一种空时频分组码的解码方法实施例二的步骤S410。
FFT变换模块820用于对每个接收天线的每块第一接收数据块去除CP后进行FFT变换，获得各接收天线的对应的第二接收数据块，每两个相邻的第二接收数据块为一组第二接收数据块。其原理和优点请参照一种空时频分组码的解码方法实施例二的步骤S420。
频域均衡模块830用于根据各接收天线的空时频信道估计对各接收天线的每块第二接收数据块进行频域均衡，获得各接收天线各自对应的每组第三接收数据块。其原理和优点请参照一种空时频分组码的解码方法实施例二的步骤S430。
数据合并模块840用于对各接收天线的相同组次的相同块次的第三接收数据块进行对最大比合并。其原理和优点请参照一种空时频分组码的解码方法实施例二的步骤S440。
数据合并模块840还用于对经过最大比合并后得到的每组的3块第三接收数据块的前一半数据分别进行IFFT变换，然后进行串并合并，获得对应的第四接收数据块。其原理和优点请参照一种空时频分组码的解码方法实施例二的步骤S443。
本发明实施例还提供一种SC-FDE通信系统，其包括发送端和接收端，发送端包括一种空时频分组码的编码装置各实施例所述结构，执行一种空时频分组码的编码各方法实施例所述方法；接收端包括一种空时频分组码的解码各装置实施例所述结构，执行一种空时频分组码的解码方法各实施例所述方法。
本发明实施例还提供了一种计算设备，下面结合图9详细介绍。
该计算设备900包括，处理器910、存储器920、通信接口930、总线940。
应理解，该图所示的计算设备900中的通信接口930可以用于与其他设备之间进行通信。
其中，该处理器910可以与存储器920连接。该存储器920可以用于存储该程序代码和数据。因此，该存储器920可以是处理器910内部的存储单元，也可以是与处理器910独立的外部存储单元，还可以是包括处理器910内部的存储单元和与处理器910独立的外部存储单元的部件。
可选的，计算设备900还可以包括总线940。其中，存储器920、通信接口930可以通过总线940与处理器910连接。总线940可以是外设部件互连标准(Peripheral ComponentInterconnect，PCI)总线或扩展工业标准结构(EFStended Industry StandardArchitecture，EISA)总线等。所述总线940可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，该图中仅用一条线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
应理解，在本发明实施例中，该处理器910可以采用中央处理单元(centralprocessing unit，CPU)。该处理器还可以是其它通用处理器、数字信号处理器(digitalsignal processor，DSP)、专用集成电路(application specific integrated circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(field programmable gate Array，FPGA)或者其它可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。或者该处理器910采用一个或多个集成电路，用于执行相关程序，以实现本发明实施例所提供的技术方案。
该存储器920可以包括只读存储器和随机存取存储器，并向处理器910提供指令和数据。处理器910的一部分还可以包括非易失性随机存取存储器。例如，处理器910还可以存储设备类型的信息。
在计算设备900运行时，所述处理器910执行所述存储器920中的计算机执行指令执行各方法实施例的操作步骤。
应理解，根据本发明实施例的计算设备900可以对应于执行根据本发明各实施例的方法中的相应主体，并且计算设备900中的各个模块的上述和其它操作和/或功能分别为了实现本实施例各方法的相应流程，为了简洁，在此不再赘述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，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，所述单元的划分，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耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述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来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明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。
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(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本发明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，该程序被处理器执行时用于执行各方法实施例的操作步骤。
本发明实施例的计算机存储介质，可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是，但不限于，电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括，具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。
计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括、但不限于无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。
可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络，包括局域网(LAN)或广域网(WAN)，连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，均属于本发明保护范畴。

Claims (9)

1.一种空时频分组码的编码方法，其特征在于，用于3根发送天线的SC-FDE波形编码，包括：
将待发送的比特信息经过基带调制后得到的一串数据划分成等长的时间连续的第一发送数据块；
对每块第一发送数据块在发送天线、时间和SC-FDE的频域组成的空时频空间进行空时频编码，获得对应的一组正交的空时频分组码，每组空时频分组码包括6块空时频数据块，映射在3个发送天线上，每个发送天线上映射2块时间连续空时频数据块；
对所述空时频分组码的各数据块添加CP，并经过射频调制后通过相应的发送天线发射；
其中，所述对每块第一发送数据块进行空时频编码，获得对应的一组正交的空时频分组码，具体包括：
把第i块第一发送数据块等长分割，获得第i组的三块第二发送数据块ci,0、ci,1和ci,2，i为任意序号；
根据所述三块第二发送数据块ci,0、ci,1和ci,2，获得对应的第i组的三块第三发送数据块pi,0、pi,1和pi,2与对应的第i组的三块第四发送数据块qi,0、qi,1和qi,2，其中，pi,0＝[ci,0,ci,0]，pi,1＝[ci,1,ci,1]，pi,2＝[ci,2,ci,2]，qi,0＝[si,0,si,0]，qi,1＝[si,1,si,1]，qi,2＝[si,2,si,2]，si,0、si,1和si,2分别为ci,0、ci,1和ci,2共轭的倒排向右循环移位一个数据的结果，所述循环移位为把被循环移位的数据块首末相连后的移位；
根据所述三块第三发送数据块pi,0、pi,1和pi,2与所述三块第四发送数据块qi,0、qi,1和qi,2，获得对应的第i组的6块空时频数据块di,1,1、di,1,2、di,2,1、di,2,2、di,3,1和di,3,2，其中，
其中，di,1,1和di,1,2映射在第一发送天线，di,2,1和di,2,2映射在第二发送天线，di,3,1和di,3,2映射在第三发送天线，/>Ng为第二发送数据块的长度。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述对所述空时频分组码的各数据块添加CP，包括：
分别把第i组的空时频数据块di,1,1、di,1,2、di,2,1、di,2,2、di,3,1和di,3,2后Ncp个的数据复制添加到各自的头部。
3.一种空时频分组码的解码方法，其特征在于，用于对权利要求1或2所述编码方法获得的SC-FDE波形进行解码，包括：
把一个接收天线的一串接收数据块分割为等长的时间连续的第一接收数据块，该一串接收数据为该接收天线接收的射频数据进行射频解调后获得的；
对每块第一接收数据块去除CP后进行FFT变换，获得对应的第二接收数据块，每两个相邻的第二接收数据块为一组第二接收数据块；
根据该接收天线的空时频信道估计对每组第二接收数据块进行频域均衡，获得对应的各组第三接收数据块，每组第三接收数据块包括3块第三接收数据块，所述空时频信道估计包括从各发送天线到该接收天线的第二接收数据块在所述FFT变换的频域空间的信道估计，每块第三接收数据块对应1个发送天线；
对每组的3块第三接收数据块分别进行IFFT变换，然后进行串并合并，获得对应的第四接收数据块，该各第四接收数据块经过基带解调后为接收的比特信息。
4.根据权利要求3所述方法，其特征在于，所述根据该接收天线的空时频信道估计对每组第二接收数据块进行频域均衡，获得对应的各组第三接收数据块，具体包括：
利用第i组的第二接收数据块yi1和yi2的偶数频率的所述空时频信道估计，对第i组的第二接收数据块yi1和yi2进行频域均衡，获得对应的第i组的三块第三接收数据块qi1、qi2和qi3，i为任意序号。
5.根据权利要求3或4所述方法，其特征在于，所述频域均衡包括MMSE频域均衡和ZF频域均衡。
6.根据权利要求3所述方法，其特征在于，
还包括：当有多根接收天线时，对各接收天线的相同组次的相同块次的所述第三接收数据块进行对最大比合并；
所述对每组的3块第三接收数据块分别进行IFFT变换并合并，获得对应的第四接收数据块，具体包括：对经过所述最大比合并后的每组的3块第三接收数据块的前一半数据分别进行IFFT变换并合并，获得对应的第四接收数据块。
7.一种空时频分组码的编码装置，其特征在于，用于执行权利要求1或2所述编码方法，获得3根发送天线的SC-FDE波形编码，包括：
数据分割模块，用于将待发送的比特信息经过基带调制后得到的一串数据划分成等长的时间连续的第一发送数据块；
空时频编码模块，用于对每块第一发送数据块在发送天线、时间和SC-FDE的频域组成的空时频空间进行空时频编码，获得对应的一组正交的空时频分组码，该空时频分组码包括6块空时频数据块，映射在3个发送天线上，每个发送天线上映射时间连续的2块空时频数据块；
CP添加模块，用于对所述空时频分组码的各数据块添加CP，并经过射频调制后通过相应的发送天线发射。
8.一种空时频分组码的解码装置，其特征在于，用于对权利要求1或2所述编码方法获得的SC-FDE波形进行解码，包括：
数据分割模块，用于把一个接收天线的一串接收数据块分割为等长的时间连续的第一接收数据块，该一串接收数据为该接收天线接收的射频数据进行射频解调后获得的；
FFT变换模块，用于对每块第一接收数据块去除CP后进行FFT变换，获得对应的第二接收数据块，每两个相邻的第二接收数据块为一组第二接收数据块；
频域均衡模块，用于根据该接收天线的空时频信道估计对每组第二接收数据块进行频域均衡，获得对应的各组第三接收数据块，每组第三接收数据块包括3块第三接收数据块，所述空时频信道估计包括从各发送天线到该接收天线的第二接收数据块在所述FFT变换的频域空间的信道估计，每块第三接收数据块对应1个发送天线；
数据合并模块，用于对每组的3块第三接收数据块分别进行IFFT变换，然后进行串并合并，获得对应的第四接收数据块，该各第四接收数据块经过基带解调后为接收的比特信息。
9.一种SC-FDE通信系统，其特征在于，包括：权利要求7所述编码装置和权利要求8所述解码装置。
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