适用于OvXDM系统的前向后向平滑译码方法、装置及OvXDM系统制造方法及图纸

本申请公开了一种适用于OvXDM系统的前向后向平滑译码方法、装置及OvXDM系统。其将统计的思想引入译码过程，通过前向平滑和后向平滑两个过程，充分利用粒子间的互信息，实现OvXDM系统的译码，使得到的译码序列更加逼近真实值，同时随着重叠次数的增加，相较传统的译码方法降低了译码复杂度，提升了译码效率和系统性能。

Forward backward smoothing decoding method, device and OvXDM system for OvXDM system

This application discloses a forward backward smoothing decoding method, device and OvXDM system for the OvXDM system. It will introduce the idea of statistical decoding process, through the forward and backward two smooth smooth process, make full use of the mutual information between the particles, realize the decoding of the OvXDM system, the decoding sequences obtained closer to the true value at the same time, with the increase of the number of overlapping, compared with the traditional decoding method reduces the decoding complexity, enhance the the decoding efficiency and system performance.

【技术实现步骤摘要】
适用于OvXDM系统的前向后向平滑译码方法、装置及OvXDM系统
本申请涉及译码领域，具体涉及一种适用于OvXDM系统的前向后向平滑译码方法、装置及OvXDM系统。
技术介绍
对于重叠复用系统OvXDM系统，其传统的译码中都需要不断访问格状图(Trellis)中的节点，并为每一个节点设置两个存储器，一个用于存储到达该节点的相对最佳路径，一个用于存储到达该节点的相对最佳路径对应的测度。不妨以OvTDM系统为例，由于译码过程中，需要对格状图中每个节点进行扩展，因此节点数决定了译码的复杂度，而对于重叠次数为K和调制维度为M的系统(M是大于等于2的整数)，其对应的格状图中稳定状态的节点数为MK-1，因此译码复杂度会随着重叠次数K而指数增加。而在OvTDM系统中，系统的频谱效率为2K/符号，因此重叠次数K越大频谱效率越高。因此，一方面出于提高频谱效率的要求使得重叠次数K越大越好，另一方面出于降低译码复杂度的要求使得重叠次数K越小越好，特别地，当重叠次数K增加到一定值，例如K大于8后，译码复杂度急剧增加，现有的译码方法难以满足实时译码的要求，频谱效率与译码复杂度、译码效率形成了一对矛盾需求。
技术实现思路
为解决上述问题，本申请提供一种适用于OvXDM系统的前向后向平滑译码方法、装置及OvXDM系统。根据本申请的第一方面，本申请提供一种适用于OvXDM系统的前向后向平滑译码方法，包括以下步骤：前向平滑步骤：从一估计序列中第一个符号开始到最后一个符号结束，依次计算每一个符号对应的粒子集中各粒子的重要性权重，得到前向平滑过程的粒子重要性权重；后向平滑步骤：从所述估计序列中最后一个符号开始到第一个符号结束，参照前向平滑步骤中得到的粒子重要性权重，依次计算每一个符号对应的粒子集中各粒子的重要性权重，得到后向平滑过程的粒子重要性权重；输出步骤：将每一个符号对应的粒子集中后向平滑过程的粒子重要性权重最大的粒子作为此符号的估计值，输出最终的译码序列。根据本申请的第二方面，本申请提供一种适用于OvXDM系统的前向后向平滑译码装置，包括：前向平滑单元，用于从一估计序列中第一个符号开始到最后一个符号结束，依次计算每一个符号对应的粒子集中各粒子的重要性权重，得到前向平滑过程的粒子重要性权重；后向平滑单元，用于从所述估计序列中最后一个符号开始到第一个符号结束，参照前向平滑单元中得到的粒子重要性权重，依次计算每一个符号对应的粒子集中各粒子的重要性权重，得到后向平滑过程的粒子重要性权重；输出单元，用于将每一个符号对应的粒子集中后向平滑过程的粒子重要性权重最大的粒子作为此符号的估计值，输出最终的译码序列。根据本申请的第三方面，本申请提供一种OvXDM系统，包括上述的适用于OvXDM系统的前向后向平滑译码装置，其中所述OvXDM系统为OvTDM系统、OvFDM系统、OvCDM系统、OvSDM系统或OvHDM系统。本申请的有益效果是：依上述实施的适用于OvXDM系统的前向后向平滑译码方法、装置及OvXDM系统，将统计的思想引入译码过程，通过前向平滑和后向平滑两个过程，充分利用粒子间的互信息，实现OvXDM系统的译码，使得到的译码序列更加逼近真实值，同时随着重叠次数的增加，相较传统的译码方法降低了译码复杂度，提升了译码效率和系统性能。附图说明图1为传统OvTDM系统的发射端的结构示意图；图2为OvTDM系统对输入符号进行重叠复用编码的平行四边形规则示意图；图3(a)、(b)分别传统OvTDM接收端的预处理单元、序列检测单元；图4为系统重叠复用次数K＝3时，系统输入-输出码树图；图5为图4相应的系统的节点状态转移图；图6为图4或图5相应的系统的格状(Trellis)图；图7为本申请一种实施例中适用于OvXDM系统的前向后向平滑译码方法的流程示意图；图8为OvXDM系统等效卷积编码模型图；图9为本申请一种实施例中前向平滑步骤的流程示意图；图10为本申请一种实施例中重采样步骤的示意图；图11为本申请一种实施例中后向平滑步骤的流程示意图；图12为本申请一种实施例中适用于OvXDM系统的前向后向平滑译码装置的结构示意图；图13本申请一种实施例中前向平滑单元的结构示意图；图14本申请一种实施例中后向平滑单元的结构示意图。具体实施方式下面通过具体实施方式结合附图对本申请作进一步详细说明。本申请提出一种适用于OvXDM系统的前向后向平滑译码方法、装置及OvXDM系统，其中OvXDM系统为重叠时分复用(OvTDM，OverlappedTimeDivisionMultiplexing)系统、重叠频分复用(OvFDM，OverlappedFrequencyDivisionMultiplexing)系统、重叠码分复用(OvCDM，OverlappedCodeDivisionMultiplexing)系统、重叠空分复用(OvSDM，OverlappedSpaceDivisionMultiplexing)系统或重叠混合复用(OvHDM，OverlappedHybridDivisionMultiplexing)系统。不妨以OvTDM系统为例，先简要说明一下系统的收发端。如图1所示，为OvTDM发送端的发送过程，具体步骤如下：(1)首先设计生成发送信号的包络波形h(t)。(2)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)。(3)将所要发送的符号xi与(2)生成的相应时刻的包络波形h(t-i×ΔT)相乘，得到各个时刻的待发送信号波形xih(t-i×ΔT)。(4)将(3)所形成的各个待发送波形进行xih(t-i×ΔT)叠加，形成发射信号波形。发送的信号可以表示为：其中，重叠复用方法遵循如图2所示的平行四边形规则。发送端将编码调制后的信号通过天线发射出去，信号在无线信道中传输，接收端对接收信号进行匹配滤波，再对信号分别进行抽样、译码，最终判决输出比特流。如图3所示，为OvTDM接收端的接收过程，其中，图3(a)为OvTDM接收端的预处理单元，图3(b)为OvTDM接收端的序列检测单元，具体步骤如下：(5)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。(6)根据取样定理，对每一帧内的接收信号进行数字化处理。(7)对接收到的波形按照波形发送时间间隔切割。(8)按照一定的译码算法对切割后的波形进行译码。例如，以维特比译码进行译码。其中，译码过程请参照图4～6，图4为重叠复用次数K＝3时，系统输入-输出码树图，图5为系统相应的节点状态转移图，图6为系统的格状(Trellis)图。如上所述，传统的译码方法(典型如维特比译码)，随着重叠次数的增加，译码复杂度急剧增加，对硬件精度要求较高，降低了系统性能。为解决这个问题，专利技术人通过研究和实践，将统计的思想引入译码过程，通过前向平滑和后向平滑两个过程，充分利用粒子间的互信息，实现OvXDM系统的译码，使得到的译码序列更加逼近真实值，同时随着重叠次数的增加，相较传统的译码方法降低了译码复杂度，提升了译码效率和系统性能。下面先对本申请的专利技术构思和原理进行说明。本申请译码过程主要包括前向平滑过程和后向平滑过程。前向平滑过程的原理与蒙特卡洛方法(MonteCarlomethod本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于OvXDM系统的前向后向平滑译码方法，其特征在于，包括以下步骤：前向平滑步骤：从一估计序列中第一个符号开始到最后一个符号结束，依次计算每一个符号对应的粒子集中各粒子的重要性权重，得到前向平滑过程的粒子重要性权重；后向平滑步骤：从所述估计序列中最后一个符号开始到第一个符号结束，参照前向平滑步骤中得到的粒子重要性权重，依次计算每一个符号对应的粒子集中各粒子的重要性权重，得到后向平滑过程的粒子重要性权重；输出步骤：将每一个符号对应的粒子集中后向平滑过程的粒子重要性权重最大的粒子作为此符号的估计值，输出最终的译码序列。

【技术特征摘要】
1.一种适用于OvXDM系统的前向后向平滑译码方法，其特征在于，包括以下步骤：前向平滑步骤：从一估计序列中第一个符号开始到最后一个符号结束，依次计算每一个符号对应的粒子集中各粒子的重要性权重，得到前向平滑过程的粒子重要性权重；后向平滑步骤：从所述估计序列中最后一个符号开始到第一个符号结束，参照前向平滑步骤中得到的粒子重要性权重，依次计算每一个符号对应的粒子集中各粒子的重要性权重，得到后向平滑过程的粒子重要性权重；输出步骤：将每一个符号对应的粒子集中后向平滑过程的粒子重要性权重最大的粒子作为此符号的估计值，输出最终的译码序列。2.如权利要求1所述的适用于OvXDM系统的前向后向平滑译码方法，其特征在于，所述前向平滑步骤包括：初始化估计序列，其中所述估计序列的长度与待译码序列长度相同；从估计序列中第一个符号开始到最后一个符号结束：对当前符号生成一个粒子集；计算当前符号每个粒子与待译码序列的重要性概率密度，并计算每个粒子的重要性权重；判断当前符号对应的粒子集是否满足预设的粒子退化条件，若满足，则对当前符号的粒子集进行重采样；若不满足，则进行下一符号。3.如权利要求1或2所述的适用于OvXDM系统的前向后向平滑译码方法，其特征在于，在前向平滑步骤中，计算当前符号对应的粒子集中每一个粒子的重要性权重是根据下述公式进行计算的：其中，wfi,j为粒子的重要性权重，N为待译码序列长度，Ns为当前符号对应的粒子集中的粒子数，Pi,j为粒子的重要性概率密度。4.如权利要求1所述的适用于OvXDM系统的前向后向平滑译码方法，其特征在于，所述后向平滑步骤包括：根据前向平滑步骤计算的结果，将所述估计序列中最后一个符号对应的粒子集中重要性权重最大的粒子作为此符号的估计值，以及将所述估计序列中最后一个符号对应的粒子集中各粒子的前向平滑过程的粒子重要性权重作为所述估计序列中最后一个符号对应的粒子集中对应各粒子的后向平滑过程的粒子重要性权重；从所述估计序列倒数第二个符号开始到第一个符号结束：计算当前符号和后一符号之间的概率密度；根据此概率密度、后一符号的后向平滑过程的粒子重要性权重、当前符号的前向平滑过程的粒子重要性权重，计算得到当前符号的后向平滑过程的粒子重要性权重。5.如权利要求1或4所述的适用于OvXDM系统的前向后向平滑译码方法，其特征在于，在后向平滑步骤中，计算各符号对应的粒子集中各粒子的重要性权重是根据下述公式进行计算的：Ns为当前符号对应的粒子集中的粒子数，i和j表示粒子索引，取值为1～Ns；xt表示t时刻的符号；其中，ωt为当前符号的前向平滑过程的粒子重要性权重，是当前符号和后一符号之间的概率密度，ωt|T是当前符号后向平滑过程的粒子重要性权重。6.如权利要求1中任一项所述的适用于OvXDM系统的前向后向平滑译码方法，其特征在于，所述OvXDM系统为OvTDM系统、OvFDM系统、OvCDM系统、OvSDM系统或OvHDM系统。7.一种适用于OvXDM系统的前向后向平滑译码装置，其特征在于，包括：前向平滑单元，用于从一估计序列中第一个符号开始到最后一个符号结束，依次计算每一个符号对应的粒...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：深圳超级数据链技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44