[发明专利]一种针对重叠编码复用的改进球形译码算法

说明书

技术领域

本发明涉及重叠编码复用(OvCDM)的译码算法，该算法改进了OvCDM译码算法中输出星座点信道转移概率的计算方法。

背景技术

重叠编码复用(OvCDM：Overlapped Code Division Multiple)技术是一种全新高频谱效率编码复用方法与技术。该技术是在提供高编码增益的同时，利用码率高于1的并行卷积码大幅提高通信系统容量和频谱效率。

通过对OvCDM系统进行研究，可以发现译码算法在该系统的纠错性能上起到了相当重要的作用。常用的几种译码算法主要包括MAP(最大后验概率)、Log-MAP(Log-最大后验概率)以及SOVA(软输出维特比算法)算法。三种算法相比较，MAP和Log-MAP算法性能要优于SOVA算法，而Log-MAP算法与MAP算法性能接近，但运算复杂度要低于MAP算法。这几种算法设计中存在计算量大，运算速度慢的问题，而且纠错性能还有待提高。

球形译码算法(sphere decoding algorithm)是用于信号检测的一种算法，其基本思想是在以一个矢量x为中心的半径为d的多维球内搜索格点。通过限制或者减少搜索半径从而减少搜索的点数，进而使得计算时间减少。

发明内容

本发明针对OvCDM和Turbo-OvCDM系统译码算法中存在的计算量大、纠错性能较低的问题，提供一种减少译码计算量、能够明显提高纠错性能的针对重叠编码复用的改进球形译码算法。

本发明的针对重叠编码复用的改进球形译码算法采用以下技术解决方案：

根据重叠编码复用的译码算法原理，在对该种信道纠错码进行译码时，需要根据接收数据与输出星座点计算信道转移概率，即根据信道特性计算各编码输出星座点转移为接收数据点的概率，由此进行下一步的译码计算。

设发送端发送符号为S_k，接收端接收信号为R_k，则根据信道特性得知信号在移动信道中会受到乘性干扰和加性干扰的双重影响，表示成下式的形式：

R_k＝aS_k+n

其中n代表信道中的加性白高斯噪声，为零均值、方差为N_o/2的高斯随机变量；对于Rayleigh(瑞利)信道，a是一服从Rayleigh分布的随机变量，译码器需要以下概率：

p(S_k|R_k)

假设所有输入符号的个数为K，对每一接收符号要根据上式对所有K个输入符号求转移概率，得到K个值；根据OvCDM码的原理来看，K的值很大，因此会带来很大的译码运算量，同时影响译码速度；同时由于大量的无用星座点参与运算对计算产生不利影响，必然会对后续运算带来性能损失。

本发明将球形译码算法经过改进应用于OvCDM码译码算法中，将需要计算的符号数由K降为K＇，OvCDM码的所有输出星座点随机分布在平面上，在这里球形算法实际就简化为圆形算法，具体如下：

对每一个接受符号进行信道转移概率计算时，选取一个一接受符号为圆心，半径为r的圆，只计算与该接受符号距离小于等于r的K＇个星座点与接受符号之间的信道转移概率，其余K-K＇个概率星座点与接受符号之间的信道转移概率置零，由此得到K＇个概率p(S_k|R_k)，其余K-K＇个概率p(S_k|R_k)＝0；由于下一步的运算都是以概率形式进行，所以还有必要对简化后得到的K＇个概率值进行归一化，每一概率值记作p_k，归一化操作如下所示：