上行图像分割多址接入传输的接收方法、装置及存储介质与流程

1.本发明是有关于通信技术领域，尤其涉及一种上行图像分割多址接入传输的接收方法、装置及存储介质。


背景技术：

2.图像分割多址接入(pattern division multiple access)是一种非正交多址接入技术，发送端将多个用户的信号通过编码图像映像到相同的时域、频域、空域资源进行复用，接收端进行多用户检测译码以实现非正交传输。为了满足未来移动通信面向物联网的海量连接需求，如何增进接收端的性能是亟待解决的问题。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种上行图像分割多址接入传输的接收方法、装置及存储介质，可以对多用户信号进行检测及译码同时增进接收端的性能。
4.本发明一实施例提供一种上行图像分割多址接入传输的接收方法，所述接收方法包括：根据上行图像分割多址接入传输编码图像矩阵构建第一坦纳图；根据低密度奇偶校验码校验矩阵为所述第一坦纳图中的每一个用户节点分别构建对应的第二坦纳图；将所述第一坦纳图中的每一个用户节点经由符号与比特映射器与对应的第二坦纳图中的多个变量节点进行链接，形成扩展坦纳图；以及，在所述扩展坦纳图上使用置信传播迭代检测译码进行预设最大迭代次数的多用户数据译码，其中，使用对数似然比作为信息度量值。
5.本发明一实施例还提供了一种接收装置，所述接收装置包括存储器和处理器，所述存储器用于存储至少一个指令，所述处理器用于执行所述至少一个指令时实现所述上行图像分割多址接入传输的接收方法。
6.本发明一实施例还提供一种存储介质，所述存储介质存储有至少一个指令，所述至少一个指令被处理器执行时实现所述上行图像分割多址接入传输的接收方法。
7.相较于现有技术，本发明提供的上行图像分割多址接入传输的接收方法、装置及存储介质，可以增进接收端对多用户数据检测译码的性能。
附图说明
8.图1为根据本发明一实施例的上行图像分割多址接入传输的流程图。
9.图2为根据本发明一实施例的上行图像分割多址接入编码图像矩阵以坦纳图表示的示例。
10.图3为根据本发明一实施例的低密度奇偶校验码校验矩阵以坦纳图表示的示例。
11.图4为根据本发明一实施例的上行图像分割多址接入传输的接收方法的流程图。
12.图5为根据本发明一实施例的扩展坦纳图的示例。
13.图6为根据本发明一实施例的上行图像分割多址接入传输的接收方法中置信传播迭代检测译码进行一次完整迭代过程的示意图。
14.图7为根据本发明一实施例的上行图像分割多址接入传输的接收方法中置信传播迭代检测译码进行迭代更新的流程图。
15.图8为根据本发明一实施例的上行图像分割多址接入传输的接收装置的方块图。
16.主要元件符号说明
[0017][0018][0019]
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
[0020]
为了便于本发明技术领域的技术人员理解和实施本发明，下面结合附图与实施例对本发明进一步的详细描述，应当理解，本发明提供许多可供应用的发明概念，其可以多种特定型式实施。本发明技术领域的技术人员可利用这些实施例或其他实施例所描述的细节及其他可以利用的结构，逻辑和电性变化，在没有离开本发明的精神与范围之下以实施发明。
[0021]
本发明说明书提供不同的实施例来说明本发明不同实施方式的技术特征。其中，
实施例中的各组件的配置是为说明之用，并非用以限制本发明。且实施例中图式标号的部分重复，是为了简化说明，并非意指不同实施例之间的关联性。其中，图示和说明书中使用的相同的组件编号表示相同或类似的组件。本说明书的图示为简化的形式且并未以精确比例绘制。
[0022]
再者，在说明本发明一些实施例中，说明书以特定步骤顺序说明本发明的方法以及(或)程序。然而，由于方法以及程序并未必然根据所述的特定步骤顺序实施，因此并未受限于所述的特定步骤顺序。本发明技术领域的技术人员可知其他顺序也为可能的实施方式。因此，于说明书所述的特定步骤顺序并未用来限定申请专利范围。再者，本发明针对方法以及(或)程序的申请专利范围并未受限于其撰写的执行步骤顺序，且本发明技术领域的技术人员可了解调整执行步骤顺序并未跳脱本发明的精神以及范围。
[0023]
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技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。
[0024]
请参阅图1，所示为本发明一实施例的多用户上行图像分割多址接入传输的流程图。如图1所示，在发送端共有k个用户(图标中显示为用户1至用户k)，每一个用户的上行传输数据比特流首先经过信道编码(111、121)。在本实例中，使用低密度奇偶校验(low density parity check，ldpc)码作为信道编码。信道编码在发送端对用户数据添加冗余信息，其中，冗余信息与原始数据有关，接收端根据相关性来检测和纠正差错，使传输具有一定的纠错能力和抗干扰能力。编码后的编码比特传递至调制器(112、122)，经星座映像后的数据调制符号再传递至图像分割多址接入(pattern division multiple acess，pdma)编码(113、123)，使用pdma图像矢量进行编码调制，再经由pdma映射(114、124)将pdma图像矢量调制符号映像到一个或多个传输层(layer)，最后生成每个天线端口的正交频分复用(orthogonal frequency-division multiplexing，ofdm)符号(115、125)。在本实施例中，pdma图像矢量通过二进制编码图像矩阵g
[n,k]
定义，其中n表示资源单元总数，k表示用户总数，则上行pdma接收端信号与发送端信号的关系可以表示为y＝g
[n,k]
x n，其中n表示上行接收加性噪声。
[0025]
在本实施例中，使用坦纳图(tanner图)描述pdma编码图像矩阵，其中，und(user node)用于表示用户节点，对应于矩阵g
[n,k]
中的每一列，cnd(channel node)用于表示信道节点，对应于矩阵g
[n,k]
中的每一行，矩阵g
[n,k]
中所有非零元素对应的und和cnd之间存在一条边(或称为联机)。如图2所示，pdma编码图像矩阵201用于表示6个用户复用4个资源单元的编码图像，而pdma编码图像矩阵201可以用tanner图202加以描述。
[0026]
而ldpc码一般使用校验矩阵h或tanner图表示。在本实施例中，使用tanner图描述ldpc码中的校验矩阵h，其中，变量节点(variable node)，对应于校验矩阵h的每一列，校验节点(check node)，对应于校验矩阵h的每一行，而校验矩阵h中所有非零元素对应的变量节点和校验节点之间存在一条边(或称为联机)。如图3所示，一个码长长度为6并且具有4个校验位的码字的ldpc码校验矩阵301可以用tanner图302加以描述。
[0027]
请参阅图4，所示为本发明一实施例的上行图像分割多址接入传输的接收方法的流程图。如图4所示，所述接收方法具体包括以下步骤，根据不同的需求，该流程图中步骤的
顺序可以改变，某些步骤可以省略。
[0028]
步骤s402，根据pdma编码图像矩阵构建第一tanner图。
[0029]
所述第一tanner图包含多个用户节点及多个信道节点，其中，每一个用户节点对应于pdma编码图像矩阵的每一列，每一个信道节点对应于pdma编码图像矩阵中的每一行，pdma编码图像矩阵中所有非零元素对应的用户节点和信道节点间存在一条边。
[0030]
步骤s404，根据ldpc码校验矩阵为所述第一tanner图中的每一个用户节点分别构建对应的第二tanner图。
[0031]
所述第二tanner图包含多个变量节点和多个校验节点，其中，每一个变量节点对应于ldpc码校验矩阵的每一列，每一个校验节点对应于ldpc码校验矩阵中的每一行，ldpc码校验矩阵中所有非零元素对应的变量节点和校验节点间存在一条边。
[0032]
步骤s406，将所述第一tanner图中的每一个用户节点经由符号与比特映射器与所述对应的第二tanner图中的多个变量节点进行链接，形成扩展tanner图。
[0033]
以pdma编码图像矩阵g[6,4]及(6,4)ldpc码为例，如图5所示，根据pdma编码图像矩阵g[6,4]构建第一tanner图501，根据(6,4)ldpc码校验矩阵构建多个第二tanner图502，将第一tanner图501中的每一个用户节点与第二tanner图502中的多个变量节点经由符号与比特映射器503进行链接，形成扩展tanner图500。
[0034]
步骤s408，在所述扩展tanner图上使用置信传播迭代检测译码(belief propagation-iterative detection and decoding，bp-idd)进行预设最大迭代次数的多用户数据译码，其中，使用对数似然比(log-likelihood ratio)作为信息度量值。
[0035]
在具体的实施例中，bp-idd的每一次迭代过程包含所述第一tanner图的迭代更新以及所述第一tanner图中所有用户节点对应的第二tanner图的迭代更新，其中，所述第一tanner图每一次迭代更新输出的llr信息经由所述符号与比特映射器传送至对应的第二tanner图中的变量节点，作为所述对应的第二tanner图进行迭代更新的先验信息；以及，所述第对应的二tanner图每一次迭代更新输出的llr信息经由所述符号与比特器映射器传送至对应的所述第一tanner图中的用户节点，作为所述第一tanner图进行下一次迭代更新的先验信息。
[0036]
在具体的实施例中，所述接收方法还包括:当每次迭代过程完成时，判断是否有任何用户译码成功。当判断有用户译码成功时，化简扩展tanner图，以及更新第一tanner图中与已译码成功用户相链接的所有信道节点的接收信号。
[0037]
在具体的实施例中，所述化简扩展tanner图包括:删除已译码成功用户对应的用户节点、符号与比特映射器以及第二tanner图，并删除已删除节点间连接的边。
[0038]
在具体的实施例中，所述更新第一tanner图中与已译码成功用户相链接的所有信道节点的接收数据包括:将已译码成功用户的数据，从对应的用户节点相链接的所有信道节点的接收数据中移除，以去除该已译码成功用户数据的干扰。
[0039]
请参阅图6，所示为本发明一实施例中，扩展tanner图进行一次完整迭代的过程示意图。如图所示，一次完整迭代过程中的llr信息传递方向从
①
至
⑧
，具体说明如下。
[0040]
需要说明的是，在图6中，xk表示用户节点(图6中的x1、x2、x3、x4、x5及x6)、yj表示信道节点(图6中的y1、y2、y3及y4)、cn表示变量节点(图6中的c1、c2、c
n3
、c4、c5及c6)、rm表示校验节点(图6中的r1、r2、r3及r4)。
[0041]
在初始化中，预设最大迭代次数为l
max
，以及默认用户节点xk传送到信道节点yj的初始llr(图6中的
①
)为其中，s是任意比特序列对应的调制符号。
[0042]
图6中的
②
，需计算第l次迭代时，信道节点yj传送给用户节点xk的llr信息，即具体计算公式如下:
[0043][0044]
其中，mc(j)为与信道节点yj相链接的所有用户节点的集合，s0是全零比特序列对应的调制符号
[0045]
图6中的
③
，需计算第l次迭代时，用户节点传送给符号与比特映射器的llr信息，即l
l
(xk＝s)，具体计算公式如下:
[0046][0047]
其中，mv(k)为与用户节点xk相链接的所有信道节点的集合。
[0048]
图6中的
④
，需计算第l次迭代时，符号与比特映射器传送给变量节点的llr信息，即l
l
(cn)，具体计算公式如下:
[0049][0050]
其中，为cn＝1对应的星座点集合，为cn＝0对应的星座点集合。
[0051]
图6中的
⑤
，需计算第l次迭代时，变量节点传送给校验节点的llr信息，即
[0052]
图6中的
⑥
，需计算第l次迭代时，校验节点传送给变量节点的llr信息，即具体计算公式如下:
[0053][0054]
其中，mc(m)为与校验节点rm相链接的所有变量节点的集合。
[0055]
图6中的
⑦
，需计算第l次迭代时，变量节点传送给符号与比特映射器的llr信息，即l
l
(cn)，具体计算公式如下:
[0056][0057]
其中，mv(n)为与变量节点cn相链接的所有校验节点的集合。
[0058]
图6中的
⑧
，需计算第l次迭代时，从符号与比特映射器到用户节点的llr信息，即l
l
(xk＝s)，具体计算公式如下:
[0059][0060]
其中，代表xk＝s时对应的ldpc码字，以及代表xk＝0时对应的ldpc码字。
[0061]
第l 1次迭代更新从用户节点传送给信道节点(图6中的
①
)的llr信息为
[0062]
通过图6中的
⑦
，可以得到每个用户接收码字的估计值，如下
[0063][0064]
其中1≤n≤n，如果该用户接收码字通过crc校验，则判断该用户的数据译码成功，将该用户有关的所有节点从扩展tanner图中删，并更新与该用户对应的用户节点相链接的所有信道节点的接收数据(例如，y1＝y
1-x1)。
[0065]
请参阅图7，所示为图4中步骤s408中bp-idd进行第l次迭代更新的流程图。
[0066]
需先说明的是，最大迭代次数预设为l
max
。
[0067]
需先说明的是，初次迭代更新时，所有用户节点传送到相链接的信道节点的llr信息均设置为零。
[0068]
步骤s702，判断是否已超过最大迭代次数，亦即l《l
max
。当判断已超过最大迭代次数时，结束流程；当判断未超过最大迭代次数时，执行步骤s704。
[0069]
步骤s704，计算各个用户节点传送到相链接的一个或多个信道节点的llr信息，并传送至相链接的一个或多个信道节点。
[0070]
步骤s706，计算各个信道节点传送到相链接的一个或多个用户节点的llr信息，并传送至相链接的一个或多个用户节点。
[0071]
步骤s708，计算各个用户节点传送到相链接的符号与比特映射器的llr信息，并传送至相链接的符号与比特映射器。
[0072]
步骤s710，计算各个符号与比特映射器传送到相链接的多个变量节点的llr信息，并传送至相链接的多个变量节点。
[0073]
步骤s712，计算各个变量节点到相链接的一个或多个校验节点的llr信息，并传送
至相链接的一个或多个校验节点。
[0074]
步骤s714，计算各个校验节点传送到相链接的一个或多个变量节点的llr信息，并传送至相链接的一个或多个变量节点。
[0075]
步骤s716，计算各个变量节点传送到相链接的符号与比特映射器的llr信息，并传送至相链接的符号与比特映射器。
[0076]
步骤s718，判断是否所有用户数据皆译码成功。在一实施例中，可以通过冗余循环校验判断用户数据估计值是否正确，藉以判断该用户是否译码成功。当判断所有用户数据皆译码成功时，结束流程；当判断非所有用户数据皆译码成功时，执行步骤s720。
[0077]
步骤s720，判断是否至少一个用户数据译码成功。当判断至少一个用户数据译码成功时，执行步骤s722；当判断没有任何用户数据译码成功时，执行步骤s724。
[0078]
步骤s722，简化扩展tanner图。从扩展tanner图中删除该至少一个用户所有相关联的节点与边，并更新所有信道节点的接收数据，移除该用户的数据干扰。
[0079]
步骤s724，计算各个符号与比特映射器传送到相链接的用户节点的llr信息，并传送至相链接的用户节点。
[0080]
步骤s726，迭代次数加一，亦即l＝l 1。
[0081]
请参阅图8，所示为本发明一实施例的多用户上行图像分割多址接入传输的接收装置800的方块图。
[0082]
所述接收装置800包括至少一个处理器810及存储器820。所述接收装置800还可以包括比图示更多或更少的其他硬件或者软件，或者不同的部件布置。
[0083]
多用户上行图像分割多址接入传输的接收方法运行于接收装置800中。在一些实施例中，所述存储器820存储有至少一个个由程序代码段所组成的功能模块，并由所述至少一个处理器810所执行，以实现多用户上行图像分割多址接入传输的接收方法(详见图4、图6和图7描述)。
[0084]
在一些实施例中，所述接收装置800包括一种能够按照事先设定或存储的指令，自动进行数值计算和/或信息处理的终端，其硬件包括但不限于微处理器、专用集成电路、可编程门阵列、数字处理器及嵌入式设备等。
[0085]
需要说明的是，所述接收装置800仅为举例，其他现有的或今后可能出现的产品如可适应于本技术，也应包含在本技术的保护范围以内，并以引用方式包含于此。
[0086]
在一些实施例中，所述存储器820用于存储程序代码和各种数据，，并在接收装置800的运行过程中实现高速、自动地完成程序或数据的存取。所述存储器820包括只读存储器(read-only memory，rom)、可编程只读存储器(programmable read-only memory，prom)、可擦除可编程只读存储器(erasable programmable read-only memory，eprom)、一次可编程只读存储器(one-time programmable read-only memory，otprom)、电子擦除式可复写只读存储器(electrically-erasable programmable read-only memory，eeprom)、只读光盘(compact disc read-only memory，cd-rom)或其他光盘存储器、磁盘存储器、磁带存储器、或者能够用于携带或存储数据的计算机可读的任何其他存储介质。
[0087]
在一些实施例中，所述至少一个处理器810可以由集成电路组成，例如可以由单个封装的集成电路所组成，也可以是由多个相同功能或不同功能封装的集成电路所组成，包括一个或者多个中央处理器(central processing unit，cpu)、微处理器、数字处理芯片、
图形处理器及各种控制芯片的组合等。所述至少一个处理器810是所述接收装置800的控制核心(control unit)，利用各种接口和线路连接整个接收装置800的各个部件，通过运行或执行存储在所述存储器820内的程序或者模块，以及调用存储在所述存储器820内的数据，以执行接收装置800的各种功能和处理数据，例如执行接收装置800接收多用户数据的功能。
[0088]
在一些实施例中，所述接收装置800可以是基站，也可以是终端。
[0089]
应该了解，所述实施例仅为说明之用，在专利申请范围上并不受此结构的限制。
[0090]
所述存储器820中存储有程序代码，且所述至少一个处理器810可调用所述存储器820中存储的程序代码以执行相关的功能。例如，图4、图6及图7中的接收方法流程的程序代码，并由所述至少一个处理器810所执行，从而实现所述各个模块的功能以达到上行图像分割多址接入传输的接收的目的。
[0091]
在一实施例中，所述存储器820存储一个或多个指令(即至少一个指令)，所述至少一个指令被所述至少一个处理器810所执行以上行图像分割多址接入传输的接收目的，具体参图4、图6及图7所示。
[0092]
总结来说，本发明的上行图像分割多址接入传输的接收方法、装置及存储介质，通过结合pdma编码图像矩阵的tanner图及ldpc码校验矩阵的tanner图形成扩展tanner图，在扩展tanner图上设计bp-idd算法，并在迭代过程中不断化简该扩展tanner图，以降低bp-idd算法的运算复杂度，提升整体接收性能。
[0093]
值得注意的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。