基于重叠复用的译码方法、装置及调制解调方法和系统制造方法及图纸

一种基于重叠复用的译码方法、装置及调制解调方法和系统，基于球译码算法对携带有输入信息的数字信号在相应域内进行译码，得到最佳译码路径，以进行判决输出。基于球译码算法进行译码，简化了译码过程，节省了系统资源，降低了译码复杂度，同时提高译码输出的实时性并保证了系统的性能。从而实现了随着重叠复用次数的增加，译码复杂度较低。同时又能在保证较好的译码性能的前提下，使得重叠复用次数较大的译码方法能够实用化。

【技术实现步骤摘要】
基于重叠复用的译码方法、装置及调制解调方法和系统
本申请涉及通信领域，具体涉及一种基于重叠复用的译码方法、装置及调制解调方法和系统。
技术介绍
基于重叠复用(OvXDM：OverlappedXDivisionMultiplexing)的调制解调技术包括多种具体实现方案，比如基于重叠时分复用(OvTDM：OverlappedTimeDivisionMultiplexing)的调制解调技术、基于重叠频分复用(OvFDM：OverlappedFrequencyDivisionMultiplexing)的调制解调技术、基于重叠码分复用(OvCDM：OverlappedCodeDivisionMultiplexing)的调制解调技术、基于重叠空分复用(OvSDM：OverlappedSpaceDivisionMultiplexing)的调制解调技术、基于重叠混合复用(OvHDM：OverlappedHybridDivisionMultiplexing)的调制解调技术等。需要说明的是，本申请中提及的OvXDM中，X代表任意域，例如时间T、空间S、频率F、码分C、混合H等。下面仅以OvTDM为例进行简单说明。首先，所谓时间分割(以下简称时分)复用(TDM：TimeDivisionMultiplexing)是一种在数字通信中让多个占据较窄时间持续期的信号符号共享一个较宽时间持续期的技术。如图1所示，为常规的时分复用技术的示意图。图1中各被复用信号符号的时间持续期(工程上称之为时隙宽度)分别为T1，T2，T3，T4，...，在工程上通常让它们占据相同的时隙宽度，ΔT为最小保护时隙，实际保护时隙宽度应该宽裕一些。ΔT应大于所使用解复用门电路的过渡时间宽度加上系统的最大时间抖动量。这是最常见的时分复用技术。现有绝大多数的多路数字广播系统、多路数字通信等系统采用的都是这种技术。这种技术应用于数字通信时的最大特点是被复用信号符号之间在时间上是完全相互隔离的，决不会存在相互干扰，对被复用的信号符号没有任何限制，各个信号的符号持续期(时隙宽度)可以有不同的宽度，也能适用于不同的通信体制，只要它们的时隙相互不重叠交叉就可以了，因此使用最为广泛。但是这种复用，复用本身对改善系统的频谱效率毫无作用。所以，传统的观点是相邻信道之间在时域上不重叠，以避免相邻信道之间产生干扰，但这种技术制约了频谱效率的提高。现有技术的时分复用技术的观点是各信道之间不但不需要相互隔离，而且可以有很强的相互重叠，如图2所示，现有技术将信道之间的重叠视为一种新的编码约束关系，并根据该约束关系提出了相应的调制和解调技术，因此称之为重叠时分复用(OvTDM：OverlappedTimeDivisionMultiplexing)，这种技术使得频谱效率随重叠次数K成比例的增加。请参考图3，重叠时分复用系统包括信号发射机A01和接收机A02。发射机A01包括重叠时分复用调制装置101和发射装置102。重叠时分复用调制装置101用于生成携带输入信号序列的复调制包络波形；发射装置102用于将该复调制包络波形发射到接收机A02。接收机A02包括接收装置201和序列检测装置202。接收装置201用于接收发射装置102发射的复调制包络波形；序列检测装置202用于对接收的复调制包络波形进行时域内的数据序列检测，以进行判决输出。通常，接收机A02还包括设置在接收装置201和序列检测装置202之间的预处理装置203，用于辅助形成每一帧内的同步接收数字信号序列。在发射机A01中，输入的数字信号序列通过重叠时分复用调制装置101形成多个符号在时域上相互重叠的发射信号，再由发射装置102将该发射信号发射到接收机A02。接收机A02的接收装置201接收发射装置102发射的信号，经过预处理装置203形成适合序列检测装置202进行检测接收的数字信号，序列检测装置202对接收信号进行时域内的数据序列检测，从而输出判决。请参考图4，重叠时分复用调制装置101(OvTDM调制装置)包括波形生成模块301、移位模块302、乘法模块303和叠加模块304。波形生成模块301用于根据设计参数生成在时域内波形平滑的初始包络波形。移位模块302用于根据重叠复用次数将初始包络波形在时域内按预定的移位间隔进行移位，以得到各固定间隔的移位包络波形。调制模块305用于将输入的数字信号序列转换成正负符号表示的信号符号序列。乘法模块303用于将所述信号符号序列与偏移后各固定间隔的移位包络波形相乘，以得到各调制包络波形。叠加模块304用于将各调制包络波形在时域上进行叠加，以得到携带输入信号序列的复调制包络波形。请参考图5，为接收机A02的预处理装置203的框图。预处理装置203包括同步器501、信道估计器502和数字化处理器503。其中同步器501对接收信号在接收机内形成符号时间同步；接着信道估计器502对信道参数进行估计；数字化处理器503对每一帧内的接收信号进行数字化处理，从而形成适合序列检测装置进行序列检测接收的数字信号序列。请参考图6，为接收机A02的序列检测装置202的框图。序列检测装置202包括分析单元存储器601、比较器602及多个保留路径存储器603和欧氏距离存储器604或加权欧氏距离存储器(图中未示出)。在检测过程中，分析单元存储器601做出重叠时分复用系统的复数卷积编码模型及格状图，并列出重叠时分复用系统的全部状态，并存储；而比较器602根据分析单元存储器601中的格状图，搜索出与接收数字信号最小欧氏距离或加权最小欧氏距离的路径；而保留路径存储器603和欧氏距离存储器604或加权欧氏距离存储器则分别用于存储比较器602输出的保留路径和欧氏距离或加权欧氏距离。其中，保留路径存储器603和欧氏距离存储器604或加权欧氏距离存储器需要为每一个稳定状态各准备一个。保留路径存储器603长度可以优选为4K～5K。欧氏距离存储器604或加权欧氏距离存储器优选为只存储相对距离。在OvXDM系统中，信号发射机对信号调制后发射给信号接收机，信号接收机接收到调制信号后对其进行解调。解调过程中包括译码步骤(即上述序列检测装置执行的序列检测步骤)，在传统译码中，需要不断的访问折叠树图(Trellis图)中的节点，并为每一个节点设置两个存储器，一个用于存储达到该节点的相对最佳路径的欧氏距离，一个用于存储到达该节点的相对最佳路径。对于一个重叠重数为K的M维调制的系统，Trellis图中的节点数为MK，由于译码过程中，需要对每个节点进行扩展，因此节点数决定了译码的复杂度，造成译码复杂度随重叠重数指数增加。众所周知，OvXDM系统中，重叠重数K越大频谱效率越高，因此需要尽可能的增加重叠重数K，而对于传统的译码算法，如维特比译码，当重叠重数增大到一定值(K>8)时，译码复杂度急剧增加，现有译码方法难以满足实时译码的需求，频谱效率与译码速率就形成了一对矛盾。因此，需要降低译码复杂度，提升译码效率。
技术实现思路
本申请提供一种基于重叠复用的译码方法、装置及调制解调方法和系统，解决了传统译码方法中，例如采用维特比译码时，虽然译码性能较好，但是需要大量的存储资源(路径存储和距离存储)，译码复杂度随重叠复用次数K呈指数增加，提高译本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于重叠复用的译码方法，其特征在于，包括：获取携带有输入信息的数字信号；基于球译码算法对所述数字信号在相应域内进行译码，得到最佳译码路径，以进行判决输出；具体包括：预先设定一个搜索半径，对球内格点循环搜索，不断减小搜索半径，直至找完球半径内的所有路径，并至少找到了一条完整路径，完成译码。

【技术特征摘要】
1.一种基于重叠复用的译码方法，其特征在于，包括：获取携带有输入信息的数字信号；基于球译码算法对所述数字信号在相应域内进行译码，得到最佳译码路径，以进行判决输出；具体包括：预先设定一个搜索半径，对球内格点循环搜索，不断减小搜索半径，直至找完球半径内的所有路径，并至少找到了一条完整路径，完成译码。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，基于球译码算法对所述数字信号在相应域内进行译码，得到最佳译码路径，以进行判决输出，包括：找到一组码序列作为判决输出，使其满足且满足||y-Hb||2≤d2；其中，b为所述输入信息，且b∈UM*1，U为一有限字符集，y为所述数字信号，且y可以表示为y＝Hb，y∈UM*1是接收向量，H∈UN*M是信道矩阵，d为球译码半径，其中M，N分别为信道矩阵的列数和行数。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，基于球译码算法对所述数字信号在相应域内进行译码，得到最佳译码路径，以进行判决输出，包括：对信道矩阵进行分解；将分解后的信道矩阵代入||y-Hb||2≤d2，并逐渐缩小球译码半径，经过反复寻找球内格点，确定最佳译码路径，以进行判决输出。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，对信道矩阵进行分解包括对信道矩阵进行乔里斯基分解或QR分解；基于球译码算法对所述数字信号在相应域内进行译码包括根据公式d2＝αNδ2设定球译码半径大小，数据长度等于N，δ2为噪声方差，α为半径系数。5.一种基于重叠复用的译码装置，其特征在于，包括：获取模块，用于获取携带有输入信息的数字信号；译码模块，用于基于球译码算法对所述数字信号在相应域内进行译码，得到最佳译码路径，以进行判决输出；具体为：译码模块用于预先设定一个搜索半径，对球内格点循环搜索，不断减小搜索半径，直至找完球半径内的所有路径，并至少找到了一条完整路径，完成译码。6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，译码模块用于基于球译码算法对所述数字信号在相应域内进行译码，得到最佳译码路径，以进行判决输出时：译码模块用于找到一组码序列作为判决输出，使其满足且满足||y-Hb||2≤d2；其中，b为所述输入信息，且b∈UM*1，U为一有限字符集，y为所述数字信号，且y可以表示为y＝Hb，y∈UM*1是接收向量，H∈UN*M是信道矩阵，d为...

【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