【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及编码通信，具体涉及一种基于块稀疏矢量码的短消息通信的方法及装置。
技术介绍
1、超可靠低时延通信(urllc)是5g和6g移动通信系统中的一种关键服务类别，旨在支持对时延敏感的应用，如自动驾驶、无人机、工业物联网等。这些应用通常需要传输数据量较小的控制信息或监测信息，并对传输的延迟和可靠性有极高的要求。
2、当前的无线传输模式主要通过传输长数据包来最大化数据吞吐量，难以适应urllc的短数据包传输需求。传统编码技术如ldpc码和极化码在短数据包传输中的性能不佳，因为无法在有限块长条件下确保足够的可靠性和频谱效率。
3、稀疏编码技术是增强短消息传输可靠性的解决方案。例如，稀疏回归码通过使用高斯随机字典矩阵的稀疏线性组合构建码字，并通过最大似然解码器实现低错误率。然而，此类编码方式在短包传输中仍然受到限制。另一种方法是稀疏矢量码，它通过在时频域中传输随机传播的稀疏矢量来提高可靠性。同样的，稀疏矢量码在提高传输速率和频谱效率方面效果仍然不佳，增加稀疏矢量长度或非零元素数量可能导致解码复杂度增加或传输延迟上升。
4、相关技术的最大缺点是，稀疏回归码和稀疏矢量码在编码过程中仅采用随机稀疏映射模式，没有充分利用非零元素之间的结构化信息，导致译码可靠性和频谱效率较低。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供了一种基于块稀疏矢量码的短消息通信的方法及装置，以解决如何提高译码可靠性和频谱效率。
2、第一方面，本专利技术提供了一种基于块
3、根据待传输的信息比特按照预设映射策略得到映射后的块稀疏矢量；
4、将所述块稀疏矢量进行伪随机扩展；
5、将扩展后的块稀疏矢量映射到时频资源，得到待传输的时频信息，以将所述时频信息传输至接收端。
6、本专利技术实施例通过预定义的映射策略，将待传输的信息比特转化为块稀疏矢量，相比于相关技术中的随机稀疏映射，本实施例利用非零元素之间的位置结构信息，使传输的块稀疏信号的维度降低，从而提高通信系统的频谱效率，通过伪随机序列对块稀疏矢量进行扩展，相比于采用稀疏回归码还需要同时调整多个编码参数的情况，本专利技术块稀疏矢量码方案中非零元素是以块的形式进行伪随机扩展，而不是逐个非零元素进行随机扩展，提供了额外的块结构信息，能够使得在数据接收端的译码过程更加精确，从而提高译码可靠性。
7、在一种可选的实施方式中，所述根据待传输的信息比特按照预设映射策略得到映射后的块稀疏矢量，具体包括：
8、基于待传输的信息的长度将所述待传输的信息比特划分为第一信息比特和第二信息比特；
9、将所述第一信息比特经过块稀疏映射后得到用于指示非零块的具体位置的非零块索引；
10、将所述第二信息比特经过预设调制映射后得到非零块的值；
11、其中，所述非零块的值与所述非零块索引共同构成所述块稀疏矢量。
12、本专利技术实施例，通过将待传输的信息比特划分为第一信息比特和第二信息比特，第一信息比特通过块稀疏映射得到非零块的索引，第二信息比特通过预设调制方式变成非零块的值，从而利用块稀疏矢量的特点，便于后续译码端实现更精确的译码。
13、在一种可选的实施方式中，所述将所述块稀疏矢量进行伪随机扩展，具体包括：
14、获取非零块的个数、非零块的支撑集合、非零块对应的子码本矩阵，以及所述块稀疏矢量中非零块的值；
15、基于伪随机扩展算法，利用非零块的值、非零块的个数、非零块的支撑集合，以及非零块对应的子码本矩阵，将所述块稀疏矢量进行伪随机扩展；
16、所述伪随机扩展算法由如下公式表示：
17、
18、其中，为块稀疏矢量s的第k个非零块元素，bk为第k个非零块的支撑集合，为第k个非零块对应的子码本矩阵，x为伪随机扩展后的块稀疏矢量，k为非零块的个数。
19、本专利技术实施例通过获取非零块的个数、非零块的支撑集合、非零块对应的子码本矩阵以及非零块的值，确保在进行伪随机扩展之前具备所有必要的信息。利用伪随机扩展算法，通过非零块的值、非零块的个数、非零块的支撑集合以及非零块对应的子码本矩阵，对块稀疏矢量进行扩展，相较于逐个非零元素的随机扩展方式，提供了额外的块结构信息，保证块稀疏矢量码译码算法精度更高，并且在测灵芝数量级上有所减少，降低了计算复杂度，从而降低了传输时延，进一步保证短包传输效率。
20、第二方面，本专利技术提供了一种基于块稀疏矢量码的短消息通信的方法，应用于数据发送端，方法包括：
21、获取数据发送端发送的时频信息；
22、根据接收到的时频信息确定块稀疏矢量以及信道增益；
23、基于循环块正交匹配追踪算法，利用所述块稀疏矢量以及信道增益获取非零块的索引和非零块的值；
24、对所述非零块的索引以及非零块的值进行信息比特逆运算，得到数据发送端的信息比特。
25、本专利技术实施例通过接收到的时频信息，推导出块稀疏矢量和信道增益信息，为后续的非零块索引和值的获取提供数据基础。而循环块正交匹配追踪算法的核心思想是通过对的列进行循环移位来使得块稀疏矢量中的非零块正好位于某个均匀分布的非零块上，然后利用块正交匹配追踪来更新非零块支撑集，以精准识别非零块的索引和对应的值，相较于相关技术中块正交匹配追踪算法的译码过程，本实施例改进的算法能够显著提升非零块支撑检测精度，进一步提升了解码的准确性、可靠性。
26、在一种可选的实施方式中，所述基于循环块正交匹配追踪算法，利用所述块稀疏矢量以及信道增益获取非零块的索引和非零块的值，具体包括：
27、初始化块稀疏矢量的残差为接收信号、初始化非零块候选集为空集、初始化组合索引集为空集、以及初始化组合数为零；其中，所述接收信号表征由块稀疏矢量以及信道增益所确定的信号；
28、对所述块稀疏矢量的码本矩阵进行列循环移位l次，每次移位得到一个新的测量矩阵；其中，每次移位后，均计算所述测量矩阵第l个块与接收信号的相关性值；
29、获取第l次列循环移位后相关性值集合的第一目标相关性值；其中，第一目标相关性值表征相关性值集合中的最大值；
30、根据第一目标相关性值确定块对应的第一目标索引；
31、将所述第l次列循环移位后所确定的第一目标索引加入所述非零块候选集中，并移除前第l-1次列循环移位对应的所述非零块候选集中重复的索引；
32、根据当前迭代更新后所述非零块候选集中的索引，以及当前迭代更新前全部迭代次数中所述非零块候选集中的索引之间的所有候选组合；
33、将所述候选组合加入至所述组合索引集，并计算候选组合数，用于标识每个候选组合；
34、利用更新后的所述非零块候选集更新所述残差，以用于在第l+1次列循环移位时作为新的接收信号；
35、对于每个候选组合，计算候选本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于块稀疏矢量码的短消息通信方法，其特征在于，应用于数据发送端，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据待传输的信息比特按照预设映射策略得到映射后的块稀疏矢量，具体包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将所述块稀疏矢量进行伪随机扩展，具体包括：
4.一种基于块稀疏矢量码的短消息通信的方法，其特征在于，应用于数据接收端，所述方法包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于循环块正交匹配追踪算法，利用所述块稀疏矢量以及信道增益获取非零块的索引和非零块的值，具体包括：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述接收信号由如下公式确定：
7.一种基于块稀疏矢量码的短消息通信的装置，其特征在于，应用于数据发送端，所述装置包括：
8.一种基于块稀疏矢量码的短消息通信的装置，其特征在于，应用于数据接收端，所述装置包括：
9.一种计算机设备，其特征在于，包括：
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介
11.一种计算机程序产品，其特征在于，包括计算机指令，所述计算机指令用于使计算机执行权利要求1-3或4-6中任一项所述的基于块稀疏矢量码的短消息通信的方法。
...【技术特征摘要】
1.一种基于块稀疏矢量码的短消息通信方法，其特征在于，应用于数据发送端，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据待传输的信息比特按照预设映射策略得到映射后的块稀疏矢量，具体包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将所述块稀疏矢量进行伪随机扩展，具体包括：
4.一种基于块稀疏矢量码的短消息通信的方法，其特征在于，应用于数据接收端，所述方法包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于循环块正交匹配追踪算法，利用所述块稀疏矢量以及信道增益获取非零块的索引和非零块的值，具体包括：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述接收信...
【专利技术属性】
技术研发人员：张雁峰，范西岸，胡耀华，杨伟伟，
申请(专利权)人：东莞理工学院，
类型：发明
国别省市：
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