混合递归网格空时码的编码方法技术

一种混合递归网格空时编码方法，其编码过程如下：第一步，根据要求的传输速率确定调制方式，并由此确定该混合递归网格空时码（ＨＳＲ－ＳＴＴＣ）的编码状态数，当传输速率为ｎ比特／时隙时，采用２↑［ｎ］－阶的调制方式，编码状态数为２↑［ｎ］； 第二步，选择分量码，包括确定分量码的状态数、码率和编码方式，该分量码采用１／２码率的两状态系统递归卷积码，且卷积码的个数等于要求的传输速率值，即当传输速率为ｎ比特／时隙时，卷积码的个数为ｎ，其编码方式为一类系统码，该一类系统码是指每 个递归卷积码的编码输出比特中，必定包含一个输入信息比特，其余为校验比特；第三步，采用混合映射方式，将每一个分量码输出的信息比特和校验比特分别映射到不同发送符号的不同位置上，即包括不同发送符号映射和不同位置映射，该不同发送符号映射是指 从所有分量码的两个输出比特中各选取一个比特对应映射为一个发送符号，其余的所有比特映射为另一个符号；该不同位置映射是指，将任一分量码的两个输出比特分别映射到两个符号的不同位置上，如果其中一个比特映射到一个发送符号的某个位置（Ｌ）上，则将另一个输出比特映射到另一个发送符号时，可选择除上述位置（Ｌ）外的其余任意位置。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及空时编码技术，具体地说是一种，可用来提高串行级联系统的性能。
技术介绍
在日益火热的第三代移动通信系统研究中，有一个非常重要的研究内容，就是如何在有限的带宽下实现尽可能高的传输速率，如何采用高效的编码方法有效地解决带宽与传输速率之间的矛盾。空时编码由于采用了多天线阵发送和接收技术，能够有效地提高系统频带利用率，因而倍受关注。在目前的研究中，空时码常常和其它纠错码级联使用，即采用串行级联系统完成空时编码过程。该串行级联系统包括发射单元70和接收单元71两大部分。其中，发射单元70包括外码编码器700、交织器701、空时编码器702以及发射天线；接收单元71包括外码译码器710、解交织器711、空时解码器712以及接收天线，如图6所示。在该系统中，以交织器为参照点，交织器前面的码字称为外码，而交织器后面的码字称为内码，对其进行空时编码。上述外码编码、译码可采用卷积码、并行级联卷积(Turbo)码或低密度校验码(LDPC)，在采用卷积码或并行级联卷积(Turbo)码时，交织器701采用随机交织器或奇偶交织器，在采用低密度校验(LDPC)码时，可不用交织器701。该系统基本的工作原理是在发送端，信息序列t经过外码编码和交织处理后形成比特序列u，然后对该比特序列u进行空时编码得到符号序列，将该符号序列通过发射天线同时发送出去；在接收端，接收天线将收到的符号序列通过相应的空时解码处理形成关于每个比特的外信息序列，该外信息序列再经过外码译码处理后形成相应的外信息，此时完成一次迭代译码，外码译码器产生的外信息再送入空时解码器，与信道接收信号一起重复上述过程，完成多次迭代译码，直至正确检测出信息序列t或达到一定的迭代次数才判决输出，恢复出信息序列t。目前的串行级联空时编码系统(SCSTC)分为两大类一类是采用分组空时码作为内码，另一类是采用递归网格空时码(R-STTC)作为内码。采用分组空时码作为内码的优点是系统复杂度相对较低，但性能较差。而采用递归网格空时码(R-STTC)作为内码则可以获得额外的交织增益，并且性能相对较好，在目前比较有发展前途。在设计递归网格空时编码时，可以将其拆分成两个模块，即分量码模块和映射器模块。在这种情况下，对递归网格空时编码的设计转换成以下两个问题，即如何选择各分量码和如何选择映射方式，以便更有利于提高串行级联系统的性能。目前已知的递归网格空时码(R-STTC)可以采用四相移相键控(QPSK)调制或八相移相键控(8PSK)调制，均是在延时分集基础上给出的。若采用四相移相键控(QPSK)调制，则编码状态为四状态，该码的产生如图7a所示，包括分量码80和映射器81两大部分，图中“”表示模2相加运算。分量码单元包括两个重复时延码，每个重复时延码的码率为1/2，状态数为2，各包含一个移位寄存器D0或移位寄存器D1；映射器单元包括两个符号映射器。该编码将信息序列按照两个比特aibi一组，送入递归网格空时码(R-STTC)编码器，编码过程为首先，编码器的两个分量码，即重复时延码，分别对两个输入比特aibi进行编码处理，得到4个比特的输出；然后，利用映射器将这4个比特的数据映射为两个四相移相键控(QPSK)符号，分别用S1和S2表示这两个发送符号，其中一个符号S1通过天线1发送出去，另一个符号S2通过天线2发送出去。若采用八相移相键控(8PSK)调制，则编码状态为八状态，该码的产生如图7b所示，包括分量码90和映射器91两大部分，图中“”表示模2相加运算。分量码单元90包括三个重复时延码，每个重复时延码的码率为1/2，状态数为2，各包含一个移位寄存器，即移位寄存器D0、移位寄存器D1和移位寄存器D2；映射器单元91包括两个符号映射器。该编码将比特序列按照三个比特一组送入编码器，首先由编码器的三个分量码，即重复时延码，分别对三个比特进行编码处理，从而得到6个比特的输出；然后，利用映射器将这6个比特的数据映射为两个八相移相键控(8PSK)符号S3和S4，其中一个符号S3通过天线1发送出去，另一个符号S4通过天线2发送出去。如Gulati和K.R.Narayanan两个人于2003年在电气和电子工程师协会(IEEE) 无线通信会刊(IEEE Trans.On WirelessCommunication)第一期上发表的文章“Concatenated Codes for Fading ChannelsBased on Recursive Space-Time Trellis Codes”所述。该篇文章对基于递归网格空时码的级联系统在衰落信道下的研究，与采用分组空时码为内码的串行级联空时编码系统(SCSTC)相比，以递归网格空时码(R-STTC)为内码的系统性能有一定的提高，但该性能与系统容量相比还有较大的差距，并不能完全满足系统要求，并且这种递归网格空时码仍存在两个方面的不足一是重复时延码的最小汉明距离只有2，不利于提高码的整体距离；二是映射方法不理想，每个分量码的输出比特映射到了不同的符号的相同位置上，无法充分利用分集。专利技术的内容 本专利技术的目的在于克服现有方法的缺陷，提供一种适用于串行级联系统的混合递归网格空时码编码方法，在保证串行级联空时编码系统(SCSTC)复杂度不变的情况下，可进一步提高系统的抗衰落性能。实现本专利技术目的的基本思路是采用不同于现有的递归网格空时码的分量码和分量码输出映射方式来优化网格空时码的距离结构，即首先利用分量码的变化增加汉明距离，以系统递归卷积码代替重复时延码；然后利用混合映射方式，保证单个分量码的输出比特映射到不同符号的不同位置上。其编码过程如下第一步，根据要求的传输速率确定调制方式，并由此确定该混合递归网格空时码(HSR-STTC)的编码状态数，当传输速率为n比特/时隙时，采用2n-阶的调制方式，编码状态数为2n；第二步，选择分量码，包括确定分量码的状态数、码率和编码方式，该分量码采用1/2码率的两状态系统递归卷积码，且卷积码的个数等于要求的传输速率值，即当传输速率为n比特/时隙时，卷积码的个数为n，其编码方式为一类系统码，该一类系统码是指每个递归卷积码的编码输出比特中，必定包含一个输入信息比特，其余为校验比特；第三步，采用混合映射方式，将每一个分量码输出的信息比特和校验比特分别映射到不同发送符号的不同位置上，即包括不同发送符号映射和不同位置映射，该不同发送符号映射是指从所有分量码的2个输出比特中各选取一个比特对应映射为一个发送符号，其余的所有比特映射为另一个符号；该不同位置映射是指，将任一分量码的2个输出比特分别映射到两个符号的不同位置上，如果其中一个比特映射到一个发送符号的某个位置(L)上，则将另一个输出比特映射到另一个发送符号时，可选择除上述位置(L)外的其余任意位置。上述混合递归网格空时码编码方法，其中调制方式的确定是基于四相移相键控(QPSK)调制、八相移相键控(8PSK)调制、十六进制正交幅度(16QAM)调制以及其它2n-阶的不同调制方式，n值等于要求的传输速率值；对于采用不同调制方式的混合递归网格空时码编码方法，其分量码的选择和映射方式不同。上述混合递归网格空时码编码方法，其中在采用四相移相键控(QPSK)的调制方式时，分量码选本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李颖，郭旭东，王新梅，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：