專利名稱：Ldpc碼的混合自動請求重傳的信道編碼及調(diào)制映射方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及低密度奇偶校驗(LDPC)碼的混合自動請求重傳(HARQ )， 尤其涉及其中的信道編碼及調(diào)制映射處理方法。
背景技術(shù)：
所有的數(shù)字通信系統(tǒng)都需要信道編碼器，如圖1所示。信道編碼器是為 了抗擊傳輸過程中各種各樣的噪聲和干擾，通過人為地增加冗余信息，使得 系統(tǒng)具有自動糾正差錯的能力，從而保證數(shù)字傳輸?shù)目煽啃浴５兔芏绕媾夹?驗碼是一類可以用非常稀疏的奇偶校驗矩陣或者二分圖定義的線性分組碼， 最初由Gallager發(fā)現(xiàn)，所以稱為Gallager碼。經(jīng)過數(shù)十年的沉寂，隨著計算 機(jī)硬件和相關(guān)理論的發(fā)展，MacKay和Neal重新發(fā)現(xiàn)了它，并證明了它具有 逼近香農(nóng)限的性能。最新研究表明，低密奇偶校驗碼碼具有以下特點低譯 碼復(fù)雜度，可線性時間編碼，具有逼近香農(nóng)限的性能，可并行譯碼，以及在 長碼長條件下性能優(yōu)于Turbo碼。LDPC碼是一種基于稀疏校驗矩陣的線性分組碼，正是利用它的校驗矩 陣的稀疏性，才能實現(xiàn)低復(fù)雜度的編譯碼，從而使得LDPC碼走向?qū)嵱没?前面提到的Gallager碼是一種正則的LDPC碼(regular LDPCC ),而Luby 和Mitzenmacher等人對Gallager碼進(jìn)行了推廣，提出非正則的LDPC碼 (irregular LDPCC) 。 LDPC碼具有^[艮多^^碼算法，其中，信息傳遞算法 (Message Passing algorithm)或者置信度傳播算法(Belief Propagation algorithm, BP算法)是LDPC碼的主流和基礎(chǔ)算法，目前出現(xiàn)了很多改進(jìn) 的有效譯碼算法。LDPC奇偶校驗矩陣的圖形表示形式是二分圖。二分圖和校驗矩陣之間 具有——對應(yīng)的關(guān)系， 一個M*N的奇偶校驗矩陣H定義了每個具有N比特 的碼字滿足M個奇偶校驗集的約束。 一個二分圖包括N個變量節(jié)點和M個奇偶校驗節(jié)點。當(dāng)?shù)趍個校驗涉及到第n個比特位，即H中第m行第n列 的元素Hm, 11=1時，將有一根連線連接校驗節(jié)點m和變量節(jié)點n。 二分圖 中，任何同一類的節(jié)點之間都不會有連接，并且二分圖中的總邊數(shù)和校驗矩 陣中非零元素的個數(shù)相等。一類特殊LDPC碼由于具有結(jié)構(gòu)化的特征，逐漸成為主流應(yīng)用。設(shè)這種 LDPC碼的奇偶校驗矩陣H為(Mxz)x(iVxz)矩陣，它是由MxiV個分塊矩陣 構(gòu)成，每個分塊矩陣都是zxz的基本置換矩陣的不同冪次，基本置換矩陣為單位陣時，它們都是單位陣的循環(huán)移位矩陣(文中默認(rèn)為右移)。具有如下 的形式H =■1 0 Q 0 1 0 0 G 100 0 0 1 ]0 。1 0 0 0 1 0 0 0 10 0' CT 0 0 0 0 0 00 0 1 1 0 0 ■0 1 □a i o 0 0 L 1 0 o□ D 1 1 0 0 □ 1 。0 1 。 0 0 1 1 □ 0.如果冪次《=-1,有尸"=0。如果《是大于或者等于o的整數(shù)，定義尸《=(尸)《，在這里P是一個zxz的標(biāo)準(zhǔn)置換矩陣，如下所示—010 -0 —001 - 0000 -1100 .0-通過這樣的冪次《就可以唯一標(biāo)識每一個分塊矩陣，單位矩陣的冪次可用O表示，零矩陣一般用-1來表示。這樣，如杲將H的每個分塊矩陣都用 它的冪次代替，就得到一個m^ 的冪次矩陣A。這里，定義A是H的基 礎(chǔ)矩陣，H稱為A的擴(kuò)展矩陣。在實際編碼時，z =碼長/基礎(chǔ)矩陣的列數(shù) nb,稱為擴(kuò)展因子。<formula>formula see original document page 11</formula>例如，矩陣H可以用下面的參數(shù)z和一個2x4的基礎(chǔ)矩陣Hb擴(kuò)展得到<formula>formula see original document page 11</formula>因此，也可以說本發(fā)明的LDPC碼的編碼器是由基礎(chǔ)矩陣Hb，擴(kuò)展因 子z及所選擇的基本置換矩陣唯一生成的。如果對于每個不同的擴(kuò)展因子LDPC碼都采用一個基礎(chǔ)矩陣，那么，對 于每個不同的碼長，所述的LDPC碼編譯碼器都需要存儲一個基礎(chǔ)矩陣，當(dāng) 碼長很多時，就要存儲很多基礎(chǔ)矩陣，這樣會出現(xiàn)表示和存儲問題。因此， 當(dāng)需要實現(xiàn)變碼長的時候，同一碼率的一定范圍內(nèi)多種碼長的低密度奇偶校驗碼會使用統(tǒng)一個形式的基礎(chǔ)矩陣，我們定義為統(tǒng)一基礎(chǔ)矩陣《6不同碼長時，若對/zr，M進(jìn)行修正和擴(kuò)展，可以得到奇偶校驗矩陣h,使得 生成的編譯碼器可適用于碼長可變的場合。修正是利用不同碼長的擴(kuò)展因子對基礎(chǔ)矩陣Hb中的非負(fù)值進(jìn)行修正，修正后元素值應(yīng)小于該碼長下的擴(kuò)展因子值。修正算法有很多種，例如，可以采用取模(mod)、取整(scale+floor)或舍入(scale+round)等，設(shè)《為基礎(chǔ)矩陣A第i行第j列的非負(fù)l元素，《為修正以后Hr。d一的第i行第J列的非負(fù) 1元素，有對于取模(mod)方法 <formula>formula see original document page 11</formula>對于取整(scale+floor)方法<formula>formula see original document page 11</formula>對于舍入(scale+round)方法:g. = RoundRound、 "max其中，z為當(dāng)前碼長對應(yīng)的擴(kuò)展因子，即分塊方陣的行數(shù)或者列數(shù)；zmax 為最大支持碼長對應(yīng)的擴(kuò)展因子。mod為取模操作，L」為下取整操作，Round 為四舍五入才喿作。在正EE802.16e中，LDPC碼支持碼率1/2、碼率2/3、碼率3/4、碼率 5/6,此時出現(xiàn)四個基礎(chǔ)矩陣，用唯一的編碼器/譯碼器來實現(xiàn)不同碼率的編 譯碼將變得比較困難；如果四個碼率需要四個編譯碼器，硬件成本將成為一 個應(yīng)用瓶頸。而這種特定碼率可變碼長的低密度奇偶校驗碼由于具有同一形 式的基礎(chǔ)矩陣，所以完全可以用一個編碼器/譯碼器。其中的編碼方法及編 碼器可以參見中國專利申請專利申請?zhí)枮?00710072808.0，專利名稱為一 種支持遞增冗余混合自動重傳的低密度奇偶校驗碼編碼裝置和方法。自動請求重傳HARQ是一種無線通信系統(tǒng)中極其重要的鏈路自適應(yīng)技術(shù)。下面就對自動請求重傳HARQ方法做一個簡單介紹，該方法包括發(fā)送 機(jī)中發(fā)送方法和接收機(jī)中接收方法兩部分，該方法應(yīng)該是通用的。發(fā)送才幾(Transmitter)的發(fā)送方法包4舌a. 發(fā)送機(jī)在指定的HARQ信道發(fā)送第一個HARQ包， 一個新的HARQ 傳輸開始，重傳次數(shù)計數(shù)器置l;b. 發(fā)送機(jī)等待接收機(jī)發(fā)送的確認(rèn)/否認(rèn)(ACK/NAK);c. 在一定延遲后(取決于同步方式還是異步方式，延遲由系統(tǒng)等決定)， 如果發(fā)送機(jī)收到ACK,則此包已經(jīng)正確接收，本次HARQ傳輸結(jié)束；否則， 重傳次數(shù)計數(shù)器加l，判斷重傳次數(shù)是否超過最大允許傳輸次數(shù)，若超過， 則本次HARQ傳輸結(jié)束，若沒有超過，則轉(zhuǎn)至d.;d. 發(fā)送機(jī)在本次HARQ傳輸?shù)腍ARQ信道再次做另一個HARQ的嘗 試，發(fā)送時間可以由系統(tǒng)選擇，轉(zhuǎn)至b.。接收機(jī)(Reiciver)的接收方法包括a. 接收HARQ包，確認(rèn)收到的包是否是第一個HARQ嘗試，如果是， 轉(zhuǎn)至b.;否則轉(zhuǎn)至d.;b. 丟棄在此HARQ信道下的所有以前收到的HARQ嘗試；c. 對包進(jìn)行解碼，轉(zhuǎn)至e.;d. 接收機(jī)解碼器根據(jù)特定合并方法組合原錯誤的和重傳的編碼包；e. 如果正確解碼，則在一定延遲后，在反饋信道中發(fā)送ACK，此信道 由系統(tǒng)分配；否則，發(fā)送NAK,存儲此HARQ包。上述接收方法的步驟d中，合并的方法可能包括完全遞增冗余、部分遞 增冗余和Chase合并。如何以支持任意碼長任意碼率的低密度奇偶校驗碼為基礎(chǔ)，實現(xiàn)對 HARQ的支持，并使得LDPCHARQ信道編碼具有最優(yōu)的性能，是目前需要 研究和解決的問題。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提出 一種低密度奇偶校驗碼的混合自動請 求的信道編碼和調(diào)制映射方法，為LDPC碼字提供了最大的星座圖增益，使 得LDPC HARQ信道編碼具有最優(yōu)的性能。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了 一種低密度奇偶校驗LDPC碼的 混合自動請求重傳的信道編碼和調(diào)制映射方法，包括以下步驟(a)對信道編碼器輸入的長度為尺的信息比特序列進(jìn)行結(jié)構(gòu)化LDPC 編碼，生成的碼字送到混合自動請求重傳HARQ緩沖器；(b )重排HARQ緩沖器中LDPC HARQ母碼碼字比特，然后順序地選 擇碼字比特，生成HARQ包的二進(jìn)制序列；(c )將HARQ包的碼字比特映射到星座圖，其中將HARQ包編碼塊的 高位比特映射到星座圖的高可靠性的比特。進(jìn)一步地，上述方法還可具有以下特點所述步驟(a)進(jìn)一步分為以 下子步驟(al)確定一個低密度奇偶校驗碼的母碼集，所述母碼集是由有限個不 同碼長相同碼率Ro的低密度奇偶校驗碼構(gòu)成，所述母碼集具有統(tǒng)一形式的 大小為mA x"6的基礎(chǔ)矩陣《"—，& = "A -mA;(a2)根據(jù)信息分組長度匹配，確定擴(kuò)展因子^，根據(jù)擴(kuò)展因子和基礎(chǔ) 矩陣/^"爭""，確定編碼器所需要的參數(shù)和矩陣；(a3 )編碼器根據(jù)編碼所需要的參數(shù)和矩陣，對輸入的〖比特信息分組 進(jìn)行編碼，產(chǎn)生A^w比特碼字并輸出。進(jìn)一步地，上述方法還可具有以下特點所述步驟(al)中采用的碼率 Ro=l/2母碼集的統(tǒng)一基礎(chǔ)矩陣Hr，M如下所示605 173 110 -1 274 -1 8 -1 -1 -1-l-1 -1108 -l-l 00-1-1-1-1-1-1-1-l一l-1_1_1-1—1194 77 265 571 -1 -1 -1242 -1 —1-1-1246-1 -1-1 _100_1-1-1-1-1-1-1-1-1-1_1-1_163 0 538 -1 -1 194 -1 -1 -1 358-l-1 —1411 -1-1 -1_100-1-1-l-l-l-1-1-1-1-1_1—123 271 260 166 -1 -1 -1 -1 348 -1-1 566 -1-1 -1_1 _1-1-100-1-l_1-1-1—1-1-1-1-1—1238 241574 -1 466 -1 -1 -1 -1 -1 111-1 -1-1 -1575 -1-1-1_100—1-l-1-1-1-1-1-l_1—1601442 474 218 -1 -1 321 -l -1 -1-1446 -1-1 -1-l -1-1-1-l-100-1-1-1-l-1-1-1-1_156 148 618 -1 -1 363 -1 485 -1 -1 454-1 -1-l -1-l -l-l-l-l-1-100-1-l-l-1-l_1_1—1495 178 459 270 -1 -1 -l -1 -1112-1-1 -1-1193_1 -1-1-1-1-1-l-l00-1-1-l-1-l—1_1611 380 170 -1 -1 -1 -1241 346 -1-1-1 -1-1 -1-1 135-1-1-1-1-l-l-l00-1_1-1-l-1一l343 255 353 405 317 -1 -1 -1 -1436-l-1 -1-l -1-l -l-l-l-1-1-1-1-1-100-1-1-l-1一l630 42 282 -1 -1 -1436 -1552 -1-l-1 96-1 -1_1 -l_1-l-l-l-1-1_1-1-l00-1_1-1一l00_1-1一l352158 73 -1 -1 —1471 187 -1 -1_1-l -1-1 218_1 _1_1-1-1-1_1-l-1-1-1-1-l00—1一l524 595 329 185 -1532 -1 -1 -1 -1-1-1 —1-1 -1501 -1-1-1-l-l-l-l-1-1-1-1-1-100一l573 48 108 -1452 -1 -1 -1 -1 -l-1195 -1-l 536-l -l-l-1-l-1_1-l-l-l—1-1-1-1-l00293 5 409 9 -1 -1 -l -1 -1 -1285-1 552-1 一l一l 0一l—1_1—1—1—1一l—1-1—1—1-1-1—10進(jìn)一步地，上述方法還可具有以下特點所述步驟U2)中， 如編碼需要采用的碼率r小于i 。，分為以下子步驟&2八1)利用厶附= 確定Am ，在基礎(chǔ)矩陣//r'7,的最后 一行和最后-列后面分別增加Aw^f亍和增加Aw列，擴(kuò)張形成(w +Am)x("6 的擴(kuò)張基礎(chǔ)矩陣/z;;"'x"。"，該擴(kuò)展基礎(chǔ)矩陣劃分為系統(tǒng)比特部分即信息比特部分、刪余校驗比特部分和擴(kuò)張檢驗比特部分，「，表示向上取整；a2A2)利用擴(kuò)展因子公式z,-I確定擴(kuò)展因子z,，假定z,與Z^中元素有如下關(guān)系v,〈z^&,其中Vp^是Z^中大小相鄰的元素，則編碼器所 需擴(kuò)展因子是&。a2A3 )基于擴(kuò)張后統(tǒng)一的擴(kuò)展基礎(chǔ)矩陣-和擴(kuò)展因子z = ^ ， 根據(jù)預(yù)先設(shè)定好的修正算法對進(jìn)行修正，計算出大小為(A/="A+Am)x^ ，〖=&><4)的LDPC編碼所需的4多正的擴(kuò)展基礎(chǔ)矩陣 仏m。d'， — W，修正的擴(kuò)展基礎(chǔ)矩陣就是編碼所需要的矩陣，擴(kuò)展因子和矩陣大小參數(shù)就是編碼所需要的參數(shù)。如編碼需要采用的碼率r大于等于i 。，執(zhí)行以下分步驟a2Bl)利用擴(kuò)展因子公式z,-I確定擴(kuò)展因子z,,假定z,與Zw中元素有如下關(guān)系Vl<z^&,其中v"A是Z^中大小相鄰的元素，則編碼器所 需擴(kuò)展因子是^;a2B2)基于統(tǒng)一的基礎(chǔ)矩陣/^—,和擴(kuò)展因子& ，根據(jù)設(shè)定的修正算法和擴(kuò)展因子計算矩陣大小為(/^x^,^x^)的編碼所需的修正后的基礎(chǔ)矩陣，該修正的基礎(chǔ)矩陣就是編碼所需要的矩陣，擴(kuò)展因子和矩陣大小參數(shù)就是編 碼所需要的參數(shù)。進(jìn)一步地，上述方法還可具有以下特點步驟a2Al)中具體的擴(kuò)展方 法如下在^^"w」自自中新增矩陣部分，對于行索引/ =附6+1,總有 (/, / -附J = 0<formula>formula see original document page 15</formula>對于任何滿足^+2^《m6 + Am行索引、都有<formula>formula see original document page 16</formula>
新增矩陣部分的其它元素均為-1。進(jìn)一步地，上述方法還可具有以下特點步驟(a3)進(jìn)一步分為以下步驟a31)添加^ = 1^-《個零比特到尺個信息比特之前，形成編碼所需要 的&A信息分組；然后進(jìn)行(iV-^+Am)x^,K:&xA)LDPC編碼，形成 十Aw)x &個編碼碼字比特；a32)在上述編碼碼字中，刪除添加的x個零比特，如果刪除后的碼字比 特數(shù)目和所需要的分組大小Ar觀不匹配，則在刪除零比特后，繼續(xù)刪除碼字 中:v = (5 + A附)x z廣iV孤+《個比特，形成長度為7VFIR的編碼碼字。進(jìn)一步地，上述方法還可具有以下特點步驟a32)中，所述iV，具有 如下定義這里A^^《+ .「尺/y^; iV,是虛擬緩沖器可存儲的接收軟比特信息的 最大值，該值在每次HARQ傳輸時由上層信令確定。進(jìn)一步地，上述方法還可具有以下特點步驟(b)中重排HARQ緩沖器中LDPCHARQ母碼碼字比特時，是重 排HARQ緩沖器中LDPC HARQ母碼碼字比特，保持信息比特、擴(kuò)張校驗 比特順序不變，改變刪余校驗比特順序，即令排列前碼字比特為 4，4，…,4^—,,排列后碼字比特是5。,^,…,5u，排列的公式定義如下<formula>formula see original document page 16</formula>其中，L」表示下取整，A = 0,l,...，iVF/fl-l, PV是刪余圖樣向量，有^個 元素，是由從&到 -l的整數(shù)構(gòu)成，PV(/)是刪余向量PV的索引為/個元素。進(jìn)一步地，上述方法還可具有以下特點步驟(b)中從重排后HARQ母碼碼字中順序地選擇碼字比特時，是從 第一次傳輸從第一個系統(tǒng)比特開始，以后每次傳輸?shù)拈_始位置緊跟上一次傳 輸結(jié)束的位置，生成的HARQ包的二進(jìn)制序列，公式如下(丄諭,(")+'〕m。d(A^)其中，A表示HARQ子包的索引，當(dāng)應(yīng)用HARQ時，h0表示第一次傳 輸，往后傳輸?shù)淖影饕来芜f增1,當(dāng)不采用HARQ時，A=0。 A表示第A個子包的長度，￡toto,("= 1^.并且設(shè)i^,(-l)為0. CM,CW，...,C^—i 為第A個子包的碼字比特，A,A，…,^w，-i為即為HARQ母碼碼字。 進(jìn)一步地，上述方法還可具有以下特點步驟(c)將HARQ包的碼字比特映射到星座圖時，先進(jìn)行交織，然后 再進(jìn)行映射，包括以下步驟(cl)用一個交織器將對HARQ包的碼字比特進(jìn)行交織，行讀入列讀 出，保證HARQ包的編碼塊的高位比特被映射到星座圖的高可靠性的比特；(c2 )順序地將上述的碼字比特映射到星座圖上，對于BPSK或者QPSK 或者8PSK或者16QAM或者64QAM， 一組輸入比特^—,，…,6。被調(diào)制為一個 復(fù)數(shù)符號。進(jìn)一步地，上述方法還可具有以下特點所述步驟(cl)中，釆用的A^x丄行列交織器，7Vepc對于QPSK， 8PSK， 16QAM和64QAM調(diào)制方式，分別是2， 6, 4和6; Z = 2A^/iV^,其中交 織長度A^ps等于第A個HARQ包的長度4，這個交織以下面的排列公式來 表示排列前的碼字比特為Co ， q,…，Cw一一 ，排列后的碼字比特是A, A ，…,,公式定義如下二C(^V/2)々mod丄+^丄」"2iV咖/A^， "0,l,…,iV牟—1 。所述步驟(c2)中，即將上述碼字比特^0,"1,''',"^一-i從0開始， 每n^log2(M)個比特為一組，映射到一個調(diào)制符號，M表示調(diào)制階數(shù)。進(jìn)一步地，上述方法還可具有以下特點所述步驟(cl)中，令調(diào)制前編碼的比特序列是"o,"i，…，"A^,-i，調(diào) 制后復(fù)數(shù)符號序列是So,《，'"，^w，—1，其中，第k個符號&對應(yīng)二進(jìn)制序 列(&—w,…,6。J，&包括實數(shù)部分《和虛數(shù)部分5f,對于QPSK，8PSK, 16QAM和64QAM ,調(diào)制階數(shù)分別是2, 3， 4, 6。交 織以后。調(diào)制輸入的二進(jìn)制數(shù)據(jù)A), A ，…，Dw一_i將按照下列公式映射到星座圖上如果調(diào)制方式是QPSK:(H) = (A"Aw) "0,1,..,乂"2 —1 如果調(diào)制方式是8PSK:(l，l,AuA,3，L一) " 0， 1，...,iV咖/3 — 1 如果調(diào)制方式是16QAM:(HHHA，H/2,A儒4) "0,1,..,乂"4 —1 如果調(diào)制方式是64QAM:, A+2.iV咖/3, A+5.W咖/6 '"o，i,…,ivc-1本發(fā)明要解決的另 一技術(shù)問題是提出 一種低密度奇偶校驗碼的混合自動請求的調(diào)制映射方法，能為結(jié)構(gòu)化LDPC編碼得到的碼字提供了最大的星 座圖增益。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了 一種低密度奇偶校驗LDPC碼的 混合自動請求重傳的調(diào)制映射方法，包括以下步驟(cl)用一個交織器將對HARQ包中經(jīng)結(jié)構(gòu)化LDPC編碼得到的碼字 比特進(jìn)行交織，行讀入列讀出，保證HARQ包的編碼塊的高位比特被映射 到星座圖的高可靠性的比特；(c2 )順序地將上述的碼字比特映射到星座圖上，對于BPSK或者QPSK 或者8PSK或者16QAM或者64QAM， 一組輸入比特t,，…,6。被調(diào)制為一個 復(fù)數(shù)符號。進(jìn)一步地，上述方法還可具有以下特點所述步驟(cl)中，采用的A^"行列交織器，iVcpe對于QPSK, 8PSK， 16QAM和64QAM調(diào)制方式，分別是2， 6， 4和6; ￡ = 2A^s/iV^，其中交 織長度iVebps等于第A:個HARQ包的長度^，這個交織以下面的排列公式來 表示排列前的碼字比特為cG ， c;,…，Cw—一 ， 排列后的碼字比特是A), A,…，i,^^式定義如下二C(7V/2)imodZ+L"丄」￡ = 2iVc—/iV' "0,1,-..,7VC—-1 。所述步驟(c2)中，即將上述碼字比特"o，A,…，"w咖-i從0開始，每n^log2(M)個比特為一組，映射到一個調(diào)制符號，M表示調(diào)制階數(shù)。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明又提供了 一種低密度奇偶校驗LDPC碼 的混合自動請求重傳的調(diào)制映射方法， 一種低密度奇偶校驗LDPC碼的混合 自動請求重傳的調(diào)制映射方法，令調(diào)制前經(jīng)結(jié)構(gòu)化LDPC編碼的比特序列是 "o，"i，…，"a^,-i，調(diào)制后復(fù)數(shù)符號序列是So，《，…，^a^-i,其中，第k 個符號&對應(yīng)二進(jìn)制序列(&^，…，6。,j ， &包括實數(shù)部分《和虛數(shù)部分《，對于QPSK, 8PSK, 16QAM和64QAM ，調(diào)制階數(shù)分別是2, 3， 4, 6。交 織以后。調(diào)制輸入的二進(jìn)制數(shù)據(jù)"o， A,…，^將按照下列公式映射到星 座圖上如果調(diào)制方式是QPSK:，&)=(A"Aw) "o,i,...,ivc— /2—i如果調(diào)制方式是8PSK:(1 ， l, l) = (A ， /3, L一) " 0,1,…,TV— / 3 -1如果調(diào)制方式是16QAM:, I》u, &) = (A, 1\+緒,/)細(xì)/2,幾+3.錯)"0,1,..., iV咖"一 1 如果調(diào)制方式是64QAM:可以看出，本發(fā)明提出的低密度奇偶校驗(LDPC)碼的混合自動請求重 傳(HARQ)的信道編碼和調(diào)制映射方法，其處理鏈包括LDPC編碼、碼字 排列、比特選擇、信道交織、調(diào)制映射，本發(fā)明還根據(jù)LDPC碼結(jié)構(gòu)給出了 一種新的信道交織器，使得HARQ子包的編碼塊的高位映射到星座圖的高位，所以HARQ子包的編碼塊的高位映射得到更加可靠的保護(hù)，而編碼塊 的低位得到了低可靠的保護(hù)。最終，信道交織器為LDPC碼字提供了最大的 星座圖增益，保證了 LDPCHARQ信道編碼鏈具有最優(yōu)的性能。


圖l是本發(fā)明裝置所在的系統(tǒng)示意圖；圖2是本發(fā)明實施例基于LDPC碼的混合自動請求重傳的信道編碼處 理鏈?zhǔn)疽鈭D；圖3是本發(fā)明提出的基礎(chǔ)矩陣擴(kuò)張(extension)的示意圖； 圖4是本發(fā)明提出的信道交織器交織的示意圖；圖5(a),5(b),5(c)，5(d)分別是依照本發(fā)明實施例，QPSK, 8PSK, 16QAM and 64QAM調(diào)制的星座圖。
具體實施方式
本發(fā)明的基本思路是，以支持任意碼長任意碼率的低密度奇偶校驗碼為 基礎(chǔ)，實現(xiàn)對HARQ的支持，碼字排列保證比特選擇產(chǎn)生的碼字具有最優(yōu) 的刪余分布，碼字選擇可以通過一個非常簡單的循環(huán)緩存器來實現(xiàn)，信道交 織和調(diào)制映射能結(jié)合LDPC碼字的特點，為碼字提供最大的星座圖增益。下面結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。本實施例的支持任何碼率/碼長的結(jié)構(gòu)化LDPC碼的HARQ的信道編碼 和調(diào)制映射方法，其處理鏈包括LDPC編碼、碼字排列、比特選擇、信道交 織、調(diào)制映射。如圖2所示，所述方法具體包括如下步驟1) LDPC編碼，對信道編碼器輸入的任意長度為K的信息比特序列進(jìn) 行編碼，然后輸出任意長度為7VF限的碼字比特序列，生成的碼字送到HARQ 緩沖器，校驗位長度M:A^r《，碼率FiiMV，；2 )碼字排列，重排HARQ緩沖器中LDPC HARQ母碼碼字比特，保持信息比特、擴(kuò)張校驗比特順序不變，改變刪余校驗比特順序；3)比特選擇，從重排后HARQ母碼碼字中順序地選擇碼字比特，即第 一次傳輸從第一個系統(tǒng)比特開始，以后每次傳輸?shù)拈_始位置緊跟上一次傳輸 結(jié)束的位置，生成的HARQ包的二進(jìn)制序列；4 )信道交織， 一個iV^ x丄行列交織器將對HARQ包的碼字比特進(jìn)行交 織，行讀入列讀出。這個排列保證了 HARQ包的編碼塊的高位比特被映射 到星座圖的高可靠性的比特；5)調(diào)制映射，順序地將上述的碼字比特映射到星座圖上，對于BPSK 或者QPSK或者8PSK或者16QAM或者64QAM, —組輸入比特^—6。被 調(diào)制為一個復(fù)數(shù)符號。上述的LDPC碼的信道編碼鏈中，步驟1 )即LDPC編碼的步驟又可分 為下面三個子步驟11 )確定一個結(jié)構(gòu)化低密度奇偶校驗碼的母碼集，所述母碼集是由有限 個不同碼長相同碼率Ro的低密度奇偶校驗碼構(gòu)成，所述母碼集具有統(tǒng)一形 式的基礎(chǔ)矩陣7^""一M;所述低密度奇偶校驗碼母碼集合定義了戶個不同碼長相同碼率i 。的 (A^zx"6，《wx&)LDPC碼(這里的iV表示LDPC碼字長度，K表示信息分 組長度，對于LDPC碼來說，其校驗位個數(shù)為M,它的奇偶矩陣H的大小 為M*AO 。其中，Z^為擴(kuò)展因子集合，擴(kuò)展因子z可以是z^中任何一個 元素，Zs"是由P個大于零的正整數(shù)a〈^〈…〈a—^a〈…〈^構(gòu)成的集合，？ 是某個大于1的整數(shù)，且基礎(chǔ)矩陣/^"'，"的碼率A滿足其中，^是基礎(chǔ)矩陣的總列數(shù)，是大于2的確定整數(shù)；^是基礎(chǔ)矩陣的 行數(shù)也即基礎(chǔ)矩陣中校驗比特部分的列數(shù)，是大于1的確定整數(shù)；^是基礎(chǔ) 矩陣中信息比特(或稱為系統(tǒng)比特)部分的列數(shù)，&=%-附6。12)根據(jù)信息分組長度匹配，確定擴(kuò)展因子，根據(jù)擴(kuò)展因子和基礎(chǔ)矩陣確定編碼器所需要的參數(shù)和矩陣； 該步驟又分為以下兩種情況A,如比較確定后面編碼需要采用的碼率r小于A,計算編碼所需參數(shù) 和矩陣時，執(zhí)行以下分步驟丄12A1 )利用Am =確定Am,在基礎(chǔ)矩陣7/6""—的最后一行和最后一列后面分別增加Aw行和增加A附列，擴(kuò)張形成+ Am) x (wft + Aw)的擴(kuò)張基礎(chǔ)矩陣/^""，f";這里，「 l表示向上取整；具體擴(kuò)展方法如下在^6""'/畫—中新增矩陣部分，對于行索引；=^+1,總有"6""'/涯—w柳'。"(,,/ —附6 +1) = o//「/0 —￡血幽(/， / _ mA + "6 ) = 0如圖3所示，這里定義了擴(kuò)展基礎(chǔ)矩陣中擴(kuò)展部分第一行的三個零元素，其它元素均為-1。對于任何滿足^+2S/S附6+Am行索引！ ，都有 '。" (/， / - m6 +1) = 0H「/,—e血細(xì)"z. _附6 + —1) = 0 《/畫—e血,。""z'—附& + )=0如圖3所示，這里定義了擴(kuò)展基礎(chǔ)矩陣中擴(kuò)展部分第二、三、四.......行的三個零元素，其它元素均為-1。在這里，行列索引都是從l開始的。在列方面擴(kuò)展基礎(chǔ)矩陣可以劃分為 系統(tǒng)比特部分即信息比特部分(列數(shù)為& )、刪余校驗比特部分(列數(shù)為w )和擴(kuò)張才企-瞼比特部分(列數(shù)為Am )。12A2)利用擴(kuò)展因子公式z,A確定擴(kuò)展因子A,假定z,與Z^中元素 有如下關(guān)系Vl<z^z4,其中vp^是&"中大小相鄰的元素，則編碼器所需擴(kuò)展因子是^。12A3 )基于擴(kuò)張后統(tǒng)一的擴(kuò)展基礎(chǔ)矩陣Z/r",-加翻。"和擴(kuò)展因子"s ,根據(jù)預(yù)先設(shè)定好的修正算法對i/r一f"進(jìn)行修正，可以計算出大小為(A^^+Am)x^ ，《=^x^ )的LDPC編碼所需的修正的擴(kuò)展基礎(chǔ)矩陣/C"拳"—eW"。這里，修正的擴(kuò)展基礎(chǔ)矩陣就是編碼所需要的矩陣，擴(kuò)展因子和矩陣大小參數(shù)就是編碼所需要的參數(shù)。所述基礎(chǔ)矩陣的修正可以采用取整(Scale+floor)修正公式，修正是對 的表示非零方陣的元素進(jìn)行的6、')-7 mod —(V)其中z^是Z^中的最大擴(kuò)展因子，如可取為640。 L」表示向下取整。B，如比較確定后面編碼需要采用的碼率r大于等于A，計算編碼所需 參數(shù)和矩陣時，執(zhí)行以下分步驟12B1)利用擴(kuò)展因子公式z,!確定擴(kuò)展因子z,，假定^與Zy"中元素有如下關(guān)系v—z,&，其中Vp^是Z^,中大小相鄰的元素，則編碼器所 需擴(kuò)展因子是^;12B2 )基于統(tǒng)一的基礎(chǔ)矩陣i/r'7,和擴(kuò)展因子^ ,根據(jù)設(shè)定的修正算法和擴(kuò)展因子可以計算矩陣大小為(^x^ x^)的編碼所需的修正后的基礎(chǔ)矩陣。該修正的基礎(chǔ)矩陣就是編碼所需要的矩陣，擴(kuò)展因子和矩陣大小參數(shù) 就是編碼所需要的參數(shù)。同樣，上述基礎(chǔ)矩陣的修正可以采用取整(Scale+floor)修正公式，修 正是對/C—的表示非零方陣的元素 )一畫進(jìn)行的，即6、.其中z隨是z^中的最大擴(kuò)展因子。13 )編碼器根據(jù)編碼所需要的參數(shù)和矩陣，對輸入的《比特信息分組進(jìn) 行編碼，產(chǎn)生A^j比特碼字并輸出；該步驟可能過以下分步驟完成131 )添加x = V&-《個零比特到^個信息比特之前，形成編碼所需要 的^.^信息分組；然后進(jìn)4亍(A^ ^+Aw)x^,^^/^x&)LDPC編碼，形成 (A + Aw) x ^個編碼碼字比特；132)在上述編碼碼字中，刪除步驟131)中添加的^個零比特，如果刪 除后的碼字比特數(shù)目和所需要的分組大小7V，不匹配，則在刪除零比特后， 繼續(xù)刪除碼字中；^(^ + A附)x4-iV孤+《個比特，形成長度為A^R的編碼碼 字。本實施例中，A^具有如下定義這里iV,=《+ .「《/&，； iV,是虛擬緩沖器可存儲的接收軟比特信息的 最大值，該值在每次HARQ傳輸時由上層信令確定。所以，7V，表示在完全 遞增冗余的情況下，《比特可能編出的最大編碼比特數(shù)。以上刪除y比特時，本實施例是刪除碼字尾部的y個比特，但也可以刪 除其它位置的比特，只要不影響系統(tǒng)性能即可。以上步驟的內(nèi)容還可參照中國專利申請，申請?zhí)枮?00710072808.0, 專利名稱 一種支持遞增冗余混合自動重傳的低密度奇偶校驗碼編碼裝置和 方法。上述的LDPC碼的信道編碼鏈中，步驟2)即碼字排列的步驟中，需重 排HARQ緩沖器中LDPC HARQ母碼碼字比特，保持信息比特、擴(kuò)張校驗特順序。令排列前碼字比特為4),4，…，^^—,，排列后碼字比特是^,^…,A,排列的公式定義如下其中，L」表示下取整，* = 0,1,..，A^-1, PV是刪余圖樣向量，有^個 元素，是由從^到"6-1的整數(shù)構(gòu)成，PV(/)是刪余向量PV的索引為/個元素。上述的LDPC碼的信道編碼鏈中，步驟3)即比特選擇的步驟中，從重 排后HARQ母碼碼字中順序地選擇碼字比特，即第一次傳輸從第一個系統(tǒng) 比特開始，以后每次傳輸?shù)拈_始位置緊跟上一次傳輸結(jié)束的位置，生成的 HARQ包的二進(jìn)制序列；碼字比特選擇規(guī)則可以基于以下公式進(jìn)行選擇的，其中，A表示HARQ子包的索引，當(dāng)應(yīng)用HARQ時，h0表示第一次傳 輸，往后傳輸?shù)淖影饕来芜f增1。當(dāng)不采用HARQ時，h0。 4表示A—1第A:個子包的長度，Z,JX并且設(shè)U-l)為0. G,。，Cw，…，C^—i為第A個子包的碼字比特，5。 ， ^,…,^w， ^為即為HARQ母碼碼字。上述的LDPC碼的信道編碼鏈中，步驟4)即信道交織的步驟中，采用 一個A^"行列交織器將對HARQ包的碼字比特進(jìn)行交織，行讀入列讀出。這里，A^pe對于QPSK， 8PSK, 16QAM和64QAM調(diào)制方式，分別是2， 6， 4和6, i^2iV一/A^，其中交織長度7Vcbps等于第A個HARQ包的長度^ 即碼字比特的個數(shù))。這里，對于I路或者Q路的映射碼字比特，高位的比 特具有更高的可靠性。如圖5所示的8PSK, b2bl具有較高可靠性，b0具有 較低可靠性，對于16QAM和64QAM,分別是b3bl,b5b3bl具有較高可靠性，(丄,o(。/ 26b2b0,b4b2b0具有較低可靠性。這個交織可以下面的一步排列^^式來定義的，定義Ncpc對于QPSK, 8PSK, 16QAM和64QAM,分別是2， 6, 4和 6。 一個HARQ子包包括A^ps個碼字比特，令排列前的碼字比特為CQ，q,…，Cw一-i ，排列后的碼字比特是A), A,…,Av一-i ， 7>式定義如下這里的交織與前述的結(jié)構(gòu)化LDPC編碼相結(jié)合合，具有獨特的功能，實 現(xiàn)了比特優(yōu)先選擇的技術(shù)，從而保證了 HARQ包的編碼塊的高位比特(對 于碼塊，左邊是高位，右邊是低位)被映射到星座圖的高可靠性的比特。上迷的LDPC碼的信道編碼鏈中，步驟5)即調(diào)制映射的步驟中，順序 地將上述的交織排列后的碼字比特映射到星座圖上，對于BPSK或者QPSK 或者8PSK或者16QAM或者64QAM, —組輸入比特Z^,…，6。被調(diào)制為一個復(fù)數(shù)符號。即將上述碼字比特A),"i,…，Av一-i從0開始，每m-log2(M)個比特為一組，映射到一個調(diào)制符號。這里M表示調(diào)制階數(shù)。在另一實施例中，上述步驟4)和5)可以被下面步驟代替(即不專門 進(jìn)行交織的步驟)4，)令調(diào)制前編碼的比特序列(這里即為比特選擇后生成的HARQ包的 二進(jìn)制序列)是"o，」Dp'"，i^^一 ，調(diào)制后復(fù)數(shù)符號序列是So，《，…，Sa^—1,其中，第k個符號&對應(yīng)二進(jìn)制序列化—w,…,D, &包 括實數(shù)部分《和虛數(shù)部分5f。 /2)-A:mod "^"」1 = 2AV / ^' " 0， 1,…,iV咖-1對于QPSK, 8PSK, 16QAM和64QAM ,調(diào)制階數(shù)分別是2, 3, 4, 6。交 織以后。調(diào)制輸入的二進(jìn)制數(shù)據(jù)A), A,…,將按照下列公式映射到星座圖上。如果調(diào)制方式是QPSK:,&) = (,Aw) "0， 1，...,iV咖/2—1 如果調(diào)制方式是8PSK:(1, l, 1)=(A, A+— ， L一) " o, i,…,u 3—i如果調(diào)制方式是16QAM:(HHHA,A+，U據(jù))"0,1,…,A^/4-1如果調(diào)制方式是64QAM:A:二0,1,…,A^/6-1這可以達(dá)到與上述步驟4)和5)相同的效果，即保證了 HARQ包的編 碼塊的高位比特被映射到星座圖的高可靠性的比特。以下用 一個實際的例子來對本發(fā)明的技術(shù)作為進(jìn)一步的說明，但是本方 法并不局限于這個例子。步驟一，首先，先對低密度奇偶校驗碼的母碼集進(jìn)行修正，得到修正基 礎(chǔ)矩陣。一個特定碼率R0=l/2、具有多個碼長結(jié)構(gòu)化的LDPC碼母碼集，該母 碼集的統(tǒng)一基礎(chǔ)矩陣大小為^x"廣16x32，碼集的擴(kuò)展因子是以l為步長從 Zmin=18增加到zmax=640,記作"&" = {2腿1:2_}。由于一個特定碼長NFIR 對應(yīng)一個特定擴(kuò)展因子z，所以信息分組長度是以^為步長從、mx^增加到z隨x "A,記作K e {zmm x H zmax "A} = {288:16:10240}碼率R0=l/2母碼集的統(tǒng)一基礎(chǔ)矩陣H〗"'，"7的一個示例如下所示:6605 173 110 -1 274 -1 8 -1 -1 -1 -l-1-1108 -1-l 00-l-l-1-1-1-1_1-1_1-1-1-1-l-l194 77 265 571 -1 -1 -1242 -1 -1 -1-1246-l -1_1 -l00-1-1-1-1-1-1-1-1-1-l-1-1-163 0 538 -1 -1 194 -1 -1 -1 358 -1—1-l411 -1_1 -1-100-1_1-1-1-1-1_1-1-1-l-l-123 271 260 166 -1 -1 -1 -1 348 -1 -1 566-1-1 -1-l -l-l-l00_1-1-l-1-l-1-1-1-1_1-1238 241 574 -1466 -1 -l -1 -l -1111—1-1-1 -1575 -1-l-l-100-1-1-1-1-1-l-1_1-1-1601 442 474 218 -1 -1321 -1 -1 -1 -1446-1-1 -1-l -l-1-l-1-100-l-l-1-l_1-1-1_1-156 148 618 -1 -1 363 -1 485 -1 -1 454-1-l-1 -l_1 -1-1-l-1-1-100_1_1-1_1-1-1_1-1495 178 459 270 -1 -1 -1 -1 -1 112 -l-1-1-1193-l _1-1-l-1-1-1-l00-l-1-1-1-1-1-1611 380 170 -1 -1 -1 -1241 346 -1 -l-1-1-1 -l-1 135-1-l_1-1-1-1-100-1_1-1-1_1-1343 255 353 405 317 -1 -1 -1 -1436 -1-1-l-1 -1_1 -l-l-l-1-1_1-1-1-100-l-1-1-1-1630 42 282 -1 -1 -1436 -1552 -1 -l-196-1 -1-1 _1-1-l-l-l-1-1-1-1-100-1-1-l-1194 479 621 170 -1567 -1 -1 -1 -1 -1-l12 -1-l -l-1-l-1-1-1-1-1-l-l-l00-1-1-1352158 73 -1 -1 -1471 187 -1 -1 -1-l-l-1 218-l -l-l-l_1_1-1-1-l-l-l-1-100_1-1524 595 329 185 -1 532 -1 —1 -1 -1 —1-l-1-l -1501 -l-1-1-1-1-1-1-l-l-1-1-1-100-1573 48108 -1452 -1 -1 -1 -1 -1 -1 195-1-l 536-1 _1-l-1-l-1-1-1-1-1-1-1-1-1-l00293 5 409 9 —1 -1 —1 -1 -1 —1285一l 552-1 _1一l 0_1—1—1—1-1一l一l—1-1—1-1—1—1—10但是，/C—的定義并不局限于這個矩陣，也可以是其它矩陣(為了實現(xiàn)(ZX"A,ZX&)低密度奇偶校驗碼的編譯碼，需要用如前所述的某個修正運(yùn)算和擴(kuò)展因子z來修正統(tǒng)一的基礎(chǔ)矩陣^r7,，得到修正后的基礎(chǔ)矩陣^「d師，根據(jù)i^。d一和z就可以得到奇偶校驗矩陣。本實例采用了取 整(Scale+floor)修正公式來修正統(tǒng)一基礎(chǔ)矩陣，修正是對仏""'—的表示非零方陣的元素(V)^,進(jìn)行的，這里^ =640:6、(V)XX.640如下:一種情況下，即當(dāng)碼率1~<&時，基于實施例給出的母碼集，即 《=1/2，利用本發(fā)明的支持任何長度/碼率的LDPC編碼方法，詳述7V,FIR碼率^ =工<^=丄，編碼前信息分組長度為《，編碼后碼字長度為7VFffi， z是結(jié)構(gòu)化LDPC碼的擴(kuò)展因子，需要的校驗位個數(shù)是M=7V，《。根據(jù)上述的支持任何碼率/碼長的低密度奇偶校驗碼編碼方法，完成如下: 步驟A1、碼率匹配計算 A附=丄"6—16 :=——32,在/zr，"的最后一行和最后一列后面分別增加A附行和增加Aw列，擴(kuò)張得到大小為 (^+Am)x("6+Am)《6 + Am)x(32 + Am)的基礎(chǔ)矩陣/C'—-"'。"；這里，「]表 示向上取整。步驟A2、碼長匹配計算擴(kuò)展因子2,=互=丄，假定a與Zw,中元素有& 16如下關(guān)系v—z^A，其中，v"4是&"中大小相鄰的元素；A就是我們最終需要的擴(kuò)展因子；基于擴(kuò)展后統(tǒng)一的基礎(chǔ)矩陣《6 _和計算得到的擴(kuò)展因子A,可以得到(iV-("6+Aw)x^,/^^xzJ—(32 + A附)x^,16xzJ的 LDPC母碼；步驟A3、縮短編碼添加x = (V&-《)=(16.^-《)個零比特到K個信 息比特之前，構(gòu)成編碼所需要的16x^信息分組；然后進(jìn)行(7V— +Aw)x^,ii:二^xzJ^((32 + A附)xA,16xzJ LDPC 編碼， 得到 ("6 + Aw) x & = (32 + Am) x &比特碼字；步驟A4、符號刪除對編碼后的母碼碼字刪除步驟B3中添加的^個零 比特，如果刪除后的碼字比特數(shù)目和所需要的分組大小iy^不匹配，則在刪 除零比特后之后，刪除碼字中最后(其它位置也可以)的_y個比特，即有 y =(附6 + A附)x ^ — iV觀+ K = (16 + A附)x & - iV觀+ K比凈爭，最纟冬4尋到長度為的 碼字，a^的確定如前所述，不再重復(fù)。另一種情況下，即當(dāng)碼率^^時，基于實施例給出的母碼集，即《A =一 m 2，利用本發(fā)明的支持任何長度/碼率的LDPC碼的編碼方法，詳述如下: 碼率廣一l)r =-、=5,，編碼前信息分組長度為&編碼后碼字長度為iV皿，^是結(jié)構(gòu)化LDPC碼的擴(kuò)展因子，需要的校驗位個數(shù)是M二A^r《。根據(jù)上述的支持任何碼率/碼長的低密逸奇偶校驗碼編碼方法，完成 (A^恥70的LDPC碼的編碼，步驟如下步驟C1、碼率匹配計算擴(kuò)展因子^ =16,基于統(tǒng)一的基礎(chǔ)矩陣仏""'—和計算得到的擴(kuò)展因子z,得到大小("6xz，maXZ) = (32x^16xZ)LDPC 母碼；步驟C2、縮短編碼添加x-(&xz-^:)—i6xz-i:)個零比特到《個信息 比特之前，構(gòu)成編碼所需要的^xz = i6xZ比特信息分組；然后進(jìn)行(iV = xz = 32xz,《=& xz = 16x z)LDPC編石馬，4尋至1」 xz = 32xz比凈爭石馬字；步驟C3、符號刪除對母碼碼字刪除步驟C2中添加的x個零比特，如 果刪除后的碼字比特數(shù)目和N不相等，從上述刪除零比特后碼字中繼續(xù)刪除最后(或其它位置)的；;-wxz-A^+《-16xz-A^ +《個比特，得到長度 為iV，的碼字，A^的確定如前所述，不再重復(fù)。步驟二，重排HARQ緩沖器中LDPC HARQ母碼碼字比特，保持信,象 比特、擴(kuò)張校驗比特順序不變，改變刪余校驗比特順序；LDPC HARQ碼字比特排列是，令排列前的碼字比特為4),4,…,4,p 排列后的碼字比特是^,A,排列的公式定義如下仄="X和A:》"a.z-x(A+"m。d^+PV(L("x)/^」-&)xZi&為其它值其中，L」表示下取整，* = 0，l，...，iVF,ff-l。 PV是刪余圖樣向量，有附6個 元素，是由從&到 -l的整數(shù)構(gòu)成，設(shè)PV = [17,19, 21, 23, 25, 27,29， 31, 18,24,22, 28, 30, 20， 26,16], PV(/)表示刪余向 量PV的索引為/個元素。步驟三，從重排后HARQ母碼碼字中順序地選擇碼字比特，即第一次 傳輸從第一個系統(tǒng)比特開始，以后每次傳輸?shù)拈_始位置緊跟上一次傳輸結(jié)束 的位置，生成的HARQ包的二進(jìn)制序列；碼字比特選擇規(guī)則是基于以下公式進(jìn)行選擇的，其中，A:表示HARQ子包的索引，當(dāng)應(yīng)用HARQ時，表示第一次 傳輸，往后傳輸?shù)淖影饕来芜f增1。
當(dāng)不采用HARQ時，^=0。
A表A:-1示第k個子包的長度，A。,。^產(chǎn)JX并且設(shè)i^(-l)為0.令^。,^1，...,^4_1為第k個子包的碼字比特，S。,A,…,^f,為HARQ母碼碼字。步驟四，用一個塊交織器如圖4所示，將對HARQ包的碼字比特進(jìn)行 交織，交織長度1^一等于第k個HARQ包的長度^。這個交織可以用一個 排列公式來定義。這個排列保證了碼字的高位比特被映射到星座圖的高可靠 性的比特，這將提高刪余碼的性能。這里，對于I路或者Q路的映射碼字比 特，高位的比特具有更高的可靠性。如圖5所示的8PSK， b2bl具有較高可 靠性，bO具有較低可靠性，對于16QAM和64QAM，分別是b3bl,b5b3bl 具有較高可靠性，b2b0,b4b2b0具有較低可靠性。定義H^是對于QPSK， 8PSK, 16QAM和64QAM,分別是2， 6， 4 和6。 一個HARQ子包包括Nebps個碼字比特，令排列前的碼字比特為Co,Cp"'，C^^—i ,排列后的碼字比特是A),A,…，Av一—h排列的 公式定義如下步驟五，順序地將上述的碼字比特映射到星座圖上，QPSK, 8PSK， 16QAMand64QAM調(diào)制的星座圖如圖5所示。對于QPSK, m=log2(4)=2,即"0,, , Av —i碼字比特從索引0開始(丄,她/(")+'〕m。d(W觀) /2卜"+網(wǎng) "2iV咖,/A^, hO,l,…，iV咖廣l以每2個為1組，例如[A),A],[A,D3],…，[Da^_2"&戸-1]，分別'映射到星座點b山o上。
對于8PSK， m=log2(8)=3^P DQ，￡\，…，Djy—-i碼字比特從索？ 1 0開始以 每3個為l組,例如[A，A，A],[D3，Z)4,D5],…,[D 廣3D 廣2A^—丄映射到星座點b2b山o上。對于16QAM,m=log2(16)=4/P A)，A,…，Av——i碼字比特從索引0開 始以每4個為1組，例如映射到星座點b3b2b,b。上。對于64QAM，m二log2(64)-6，即D0,, ，D乂^—i碼字比特從索引0開始以每6個為1組，例如[Z)。,^,A,D3,D4，D5],[D6，Z)7,i)8,"9,"H),AJ,…，總之，本發(fā)明提出了 一個低密度奇偶校驗(LDPC)碼的混合自動請求重 傳(HARQ)的信道編碼處理鏈，包括LDPC編碼、碼字排列、比特選4奪、 信道交織、調(diào)制映射，如圖2所示。本發(fā)明還根據(jù)LDPC碼碼結(jié)構(gòu)給出了一 種新的信道交織，新的交織器使得HARQ子包的編碼塊的高位映射到星座 圖的高位，所以HARQ子包的編碼塊的高位映射得到更加可靠的保護(hù)，而 編碼塊的低位得到了低可靠的保護(hù)。最終，信道交織器為LDPC碼字提供了 最大的星座圖增益，保證了 LDPCHARQ信道編碼鏈具有最優(yōu)的性能。這里已經(jīng)通過具體的實施例子對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)描述，提供上述實施 例的描述為了使本領(lǐng)域的技術(shù)人員制造或適用本發(fā)明，這些實施例的各種修 改對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是容易理解的。本發(fā)明并不限于這些例子，或其中的某些方面。本發(fā)明的范閨通過附加的權(quán)利要求進(jìn)行詳細(xì)說明。[A—-6^咖-5^咖-4"^—3D —2Av咖-!]映射到星座點b5b4 b3b2b山o上。
權(quán)利要求
1、一種低密度奇偶校驗LDPC碼的混合自動請求重傳的信道編碼和調(diào)制映射方法，包括以下步驟(a)對信道編碼器輸入的長度為K的信息比特序列進(jìn)行結(jié)構(gòu)化LDPC編碼，生成的碼字送到混合自動請求重傳HARQ緩沖器；(b)重排HARQ緩沖器中LDPC HARQ母碼碼字比特，然后順序地選擇碼字比特，生成HARQ包的二進(jìn)制序列；(c)將HARQ包的碼字比特映射到星座圖，其中將HARQ包編碼塊的高位比特映射到星座圖的高可靠性的比特。
2、 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于所述步驟(a)進(jìn)一步分為 以下子步驟(al )確定一個低密度奇偶校驗碼的母碼集，所述母碼集是由有限個不 同碼長相同碼率Ro的低密度奇偶校驗碼構(gòu)成，所述母碼集具有統(tǒng)一形式的大小為mA的基礎(chǔ)矩陣//r— ， &="A-W;(a2)根據(jù)信息分組長度匹配，確定擴(kuò)展因子A,根據(jù)擴(kuò)展因子和基礎(chǔ)矩陣i/r^，確定編碼器所需要的參數(shù)和矩陣；(a3 )編碼器根據(jù)編碼所需要的參數(shù)和矩陣，對輸入的K比特信息分組 進(jìn)行編碼，產(chǎn)生A^w比特碼字并輸出。
3、 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述步驟(a2)中， 如編碼需要采用的碼率r小于A,分為以下子步驟a2Al )利用Aw =丄"*確定Am,在基礎(chǔ)矩陣/C^,的最后一行和最后一列后面分別增力口Aw4亍和增力口 Aw列，擴(kuò)張形成(w +Aw)x( 的擴(kuò)張基礎(chǔ)矩陣7^""一m-w。"，該擴(kuò)展基礎(chǔ)矩陣劃分為系統(tǒng)比特部分即信息比特部分、 刪余校驗比特部分和擴(kuò)張檢驗比特部分，「 l表示向上取整；a2A2)利用擴(kuò)展因子公式z,王確定擴(kuò)展因子z,，假定^與》"中元素有如下關(guān)系Vl<z^&,其中^,&是Z^中大小相鄰的元素，則編碼器所 需擴(kuò)展因子是&。a2A3 )基于擴(kuò)張后統(tǒng)一的擴(kuò)展基礎(chǔ)矩陣-和擴(kuò)展因子z = & ,根據(jù)預(yù)先設(shè)定好的修正算法對//;;"'/,-w。"進(jìn)行修正，計算出大小為 (7V= "A + Am)x^ ,《=&)的LDPC編碼所需的修正的擴(kuò)展基礎(chǔ)矩陣 iC°d ~,修正的擴(kuò)展基礎(chǔ)矩陣就是編碼所需要的矩陣，擴(kuò)展因子和 矩陣大小參數(shù)就是編碼所需要的參數(shù)。如編碼需要采用的碼率r大于等于7 。，執(zhí)行以下分步驟a2Bl)利用擴(kuò)展因子公式2,=1確定擴(kuò)展因子2(,假定^與zw中元素有如下關(guān)系i—z^^,其中v"A是Z^中大小相鄰的元素，則編碼器所 需擴(kuò)展因子是^;a2B2 )基于統(tǒng)一的基礎(chǔ)矩陣和擴(kuò)展因子& ，根據(jù)設(shè)定的修正算法和擴(kuò)展因子計算矩陣大小為(/^x^, xzj的編碼所需的修正后的基礎(chǔ)矩陣,該修正的基礎(chǔ)矩陣就是編碼所需要的矩陣，擴(kuò)展因子和矩陣大小參數(shù)就是編 碼所需要的參數(shù)。
4、如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于步驟a2Al)中具體的擴(kuò)展 方'法3口下在^『/顯,加扁中新增矩陣部分，對于行索引/ = %+1,總有《"—-一。"f - w J 二 0 H『/畫—她"韭"/ —附a + o = 0《"—-一。"a / - m6 + wJ = 0 對于任何滿足^+2《K/^+Am行索引"都有O"朋'Zonn ejrfe柳'ow / — , 1、 rv 仏7_ (Z"_W26+1) = UH「y謹(jǐn)—(f, z.—附6 + —i) = 0//6""'/0""—￡血扁(/, / — W6 + )=0新增矩陣部分的其它元素均為-1。
5、如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述步驟(al)中采用的 碼率Ro=l/2母碼集的統(tǒng)一基礎(chǔ)矩陣H:W如下所示605 173 110 -1 274 -1 8 -1 -1 -l-l-1 —1108 -l_1 00_1-1-1-1-l-l-1_1-1-l-1-1_1_1194 77 265 571 -1 -1 -1242 -1 -1_1-1246-1 -l-l -100-1-1-1-1-1-l-l-l-l-1-1-1—163 0 538 -l -1 194 -1 -1 -1 358-l-1 -1411 -l_1 _1-100-1-1-1-l-l-l-1-1-1-1-1—123 271 260 166 -1 -1 -1 -1 348 -1-1 566 -l-1 -1_1 _1-1-100-l-l-1-1-1-1_1_1-1-1—1238 241 574 -1艦-1 -1 -1 -1 -1111-1 -1-1 -1575 -l-1-l-100-1-1-1-1-1-1-1-l-1-l601 442 474 218 -1 -1 321 -1 -1 -1-1446 -1-1 -1-l -l-1-1-1-l00-l-l-1-1-l-1-1—1—156 148 618 -1 -1 363 -1 485 -1 -1 454-1 -1-1 -1-l -l-l-1-1-1-100-1-1-1-1-1-l-l一l495 178 459 270 -1 -1 -1 -1 -1 112-l-1 -1-1193_1 -1-1-1_1-1-1-100-l-l-l-1_1-1_1611380 170 -1 -1 -1 -1241 346 -l-1-1 -1-1 -l-1135-1-1-1-1-1-1-100-l-1-1-1-1_100-l111630 42 282 -1 -1 -1436 -1552 -1-l-1 96-1 -1_1 -1-1-1-1_1-1-1-1-1-100-1-1—1—100-1-1—1352158 73 -l -1 -1471187 -1 -l_1-1 -1-1 218_1 _1-1-1_1-1_1-1-1-1-l-1-l00-1_100_1573 48108 -1452 -1 -1 -1 -1 -1—1195 -l-l 536-1 -l-1-l-1_1-l-l-1-1_1-1一l-1-l00293 5 409 9 -1 _1 -1 -l -l -1285-1 552—1 一l—1 0一l—1_1—1—1_1—1_1一l-1-1-1—1—10
6、 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于步驟(a3)進(jìn)一步分為以i 下步驟a31)添加x-^.z廣火個零比特到^個信息比特之前，形成編碼所需要 的V^信息分組；然后進(jìn)行(7V-"6 + Aw)x^ ,《=&><4 )LDPC編碼，形成 ("6 + Aw) x ^個編碼碼字比特；a32)在上述編碼碼字中，刪除添加的x個零比特，如果刪除后的碼字比 特數(shù)目和所需要的分組大小A^,w不匹配，則在刪除零比特后，繼續(xù)刪除碼字 中y =(附6 + A附)x & - iVFIR +義個比特，形成長度為iVFIR的編碼碼字。
7、 如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于 步驟a32)中，所述iV，具有如下定義這里iVmax =.「《/q; W,是虛擬緩沖器可存儲的接收軟比特信息的 最大值，該值在每次HARQ傳輸時由上層信令確定。
8、如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟(b)中重排HARQ 緩沖器中LDPC HARQ母碼碼字比特時，是重排HARQ緩沖器中LDPC HARQ母碼碼字比特，保持信息比特、擴(kuò)張校驗比特順序不變，改變刪余校 驗比特順序，即令排列前碼字比特為J。，4,…,4^f,，排列后碼字比特是 S。,A,..，排列的公式定義如下:4 A: <〖和A:》"6 '6"A: X《+;Omod^+pv(L(";c)/zi」-^)xzAA:為其它值其中，L」表示下取整，* = 0，l，...,~ffl-l， PV是刪余圖樣向量，有/^個 元素，是由從&到 -l的整數(shù)構(gòu)成，PV(/)是刪余向量PV的索引為/個元素。
9、 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟(b)中從重排后HARQ 母碼碼字中順序地選擇碼字比特時，是從第 一次傳輸從第 一個系統(tǒng)比特開 始，以后每次傳輸?shù)拈_始位置緊跟上一次傳輸結(jié)束的位置，生成的HARQ 包的二進(jìn)制序列，公式如下、/ —"(丄,她,(卜1) 觀)其中，A表示HARQ子包的索引，當(dāng)應(yīng)用HARQ時，hO表示第一次傳 輸，往后傳輸?shù)淖影饕来芜f增1,當(dāng)不采用HARQ時，^0。 ^表示第A:個子包的長度，4^)= |^.并且設(shè)4^(-l)為0. G，q，Cw，…，C^—i戶o為第A:個子包的碼字比特，S。, A，…，!為即為HARQ母碼碼字。
10、 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟(c)將HARQ包的碼字比特映射到星座圖時，先進(jìn)行交織，然后 再進(jìn)行映射，包括以下步驟(cl)用一個交織器將對HARQ包的碼字比特進(jìn)行交織，行讀入列讀 出，保證HARQ包的編碼塊的高位比特被映射到星座圖的高可靠性的比特；(c2 )順序地將上述的碼字比特映射到星座圖上，對于BPSK或者QPSK 或者8PSK或者16QAM或者64QAM， 一組輸入比特Z^,…,6。被調(diào)制為一個復(fù)數(shù)符號。
11、如權(quán)利要求IO所述的方法，其特征在于所述步驟(cl)中，采用的iV^"行列交織器，Wcpc對于QPSK， 8PSK, 16QAM和64QAM調(diào)制方式，分別是2， 6, 4和6; ￡ = 2A^/A^C,其中交 織長度7Vcbps等于第A個HARQ包的長度A,這個交織以下面的排列公式來 表示排列前的碼字比特為c0, c;，…，Cw一—i, 排列后的碼字比特是A ， A ，…，"av-i,7〉式定義如下<formula>formula see original document page 6</formula>所述步驟(c2)中，即將上述碼字比特"o，A,…，Div—-l從0開始， 每m-log2(M)個比特為一組，映射到一個調(diào)制符號，M表示調(diào)制階數(shù)。
12、如權(quán)利要求IO所述的方法，其特征在于所述步驟(cl)中，令調(diào)制前編碼的比特序列是Do,A，…，Dw——1,調(diào) 制后復(fù)數(shù)符號序列是So,《，"'，《Nr，-i,其中，第k個符號&對應(yīng)二進(jìn)制序 列dw，…,、)，&包括實數(shù)部分《和虛數(shù)部分《，對于QPSK, 8PSK， 16QAM和64QAM ,調(diào)制階數(shù)分別是2， 3, 4, 6。交織以后。調(diào)制輸入的二進(jìn)制數(shù)據(jù)A,A,…,^A^—i將按照下列公式映射到星座圖上如果調(diào)制方式是QPSK:(HHH) "0,l,…,iV/2一l如果調(diào)制方式是8PSK:<formula>formula see original document page 7</formula>如果調(diào)制方式是16QAM:dA,w，D二(A,A+酔A+肪,A+3德)"o,i,...,a^s/4—i如果調(diào)制方式是64QAM:
13、 一種低密度奇偶校驗LDPC碼的混合自動請求重傳的調(diào)制映射方 法，包括以下步驟(cl )用一個交織器將對HARQ包中經(jīng)結(jié)構(gòu)化LDPC編碼得到的碼字 比特進(jìn)行交織，行讀入列讀出，保證HARQ包的編碼塊的高位比特被映射 到星座圖的高可靠性的比特；(c2 )順序地將上述的碼字比特映射到星座圖上，對于BPSK或者QPSK 或者8PSK或者16QAM或者64QAM, —組輸入比特Z^,…,6。被調(diào)制為一個 復(fù)數(shù)符號。
14、 如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于所述步驟(cl)中，采用的7V^"行列交織器，7Vcpc對于QPSK， 8PSK, 16QAM和64QAM調(diào)制方式，分別是2， 6, 4和6; Z = 2A^/iV^，其中交 織長度iVcbps等于第A:個HARQ包的長度；，這個交織以下面的排列公式來 表示排列前的碼字比特為cG, q,…，^ ， 排列后的碼字比特是A, A,…,Av一—!，^^式定義如下<formula>formula see original document page 7</formula>。所述步驟(c2)中，即將上述碼字比特"o，A,"'，"A^,-i從0開始， 每m-log2(M)個比特為一組，映射到一個調(diào)制符號，M表示調(diào)制階數(shù)。
15、 一種低密度奇偶校驗LDPC碼的混合自動請求重傳的調(diào)制映射方 法，令調(diào)制前經(jīng)結(jié)構(gòu)化LDPC編碼的比特序列是"0,"1,'''，^^—-1,調(diào)制 后復(fù)數(shù)符號序列是5<0，5(1,'''，5^，-1,其中，第k個符號&對應(yīng)二進(jìn)制序列 (tw,…,^),&包括實數(shù)部分《和虛數(shù)部分《，對于QPSK， 8PSK， 16QAM和64QAM ,調(diào)制階數(shù)分別是2, 3, 4, 6。交 織以后。調(diào)制輸入的二進(jìn)制數(shù)據(jù)"o, A,…,"w—-i將按照下列公式映射到星 座圖上如果調(diào)制方式是QPSK:<formula>formula see original document page 8</formula>如果調(diào)制方式是8PSK:(1 ， l, Au )=(A, A+一, L一) " 0,1,…,iV咖/ 3 -1 如果調(diào)制方式是16QAM:<formula>formula see original document page 8</formula>如果調(diào)制方式是64QAM:<formula>formula see original document page 8</formula>
全文摘要
一種低密度奇偶校驗LDPC碼的混合自動請求重傳的信道編碼和調(diào)制映射方法，包括以下步驟(a)對信道編碼器輸入的長度為K的信息比特序列進(jìn)行結(jié)構(gòu)化LDPC編碼，生成的碼字送到混合自動請求重傳HARQ緩沖器；(b)重排HARQ緩沖器中LDPC HARQ母碼碼字比特，然后順序地選擇碼字比特，生成HARQ包的二進(jìn)制序列；(c)將HARQ包的碼字比特映射到星座圖，保證HARQ包編碼塊的高位比特被映射到星座圖的高可靠性的比特。本發(fā)明方法為LDPC碼字提供了最大的星座圖增益，使得LDPCHARQ信道編碼具有最優(yōu)的性能。
文檔編號H03M13/00GK101325474SQ20071012610
公開日2008年12月17日 申請日期2007年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月12日
發(fā)明者俊 徐, 胡留軍, 袁志鋒 申請人:中興通訊股份有限公司