支持比特加載及比特映射的編碼調(diào)制方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種支持比特加載及比特映射的編碼調(diào)制方法及系統(tǒng)，其中，該方法包括：將待傳輸數(shù)據(jù)前向糾錯編碼、比特交織、以資源顆粒為基本單位劃分、資源顆粒內(nèi)交織，獲取內(nèi)交織后全部資源顆粒比特，根據(jù)預(yù)設(shè)比特加載表中每個資源顆粒對應(yīng)的子載波標號及加載比特數(shù)目，將其劃分為多個子載波加載比特組，根據(jù)預(yù)設(shè)比特置換圖樣，將其進行比特置換，將比特置換后的子載波加載比特組填到對應(yīng)的待傳輸子載波中進行星座映射，獲取待傳輸星座映射符號，將其處理，獲取適于傳輸?shù)男盘?。上述方法能使系統(tǒng)支持以資源顆粒為單位的不同子載波采用不同調(diào)制方式的比特加載技術(shù)，能在較低的信令開銷和實現(xiàn)復(fù)雜度下實現(xiàn)比特映射技術(shù)，提高系統(tǒng)傳輸吞吐率和魯棒性。
【專利說明】支持比特加載及比特映射的編碼調(diào)制方法及系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及數(shù)字信息傳輸【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種支持比特加載及比特映射的編 碼調(diào)制方法、編碼調(diào)制及解碼解調(diào)系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 寬帶通信系統(tǒng)廣泛采用正交頻分復(fù)用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，簡稱OFDM)技術(shù)，該系統(tǒng)將信道分割為若干個并行正交子載波，高速串行數(shù) 據(jù)流被分割并調(diào)制到不同的子載波上進行傳輸，從而使每個子載波對應(yīng)的符號周期增加， 抵抗多徑時延擴展帶來的碼間干擾。
[0003] 在0FDM系統(tǒng)中，每個子載波可視為獨立經(jīng)歷一個平坦衰落信道，不同子載波的信 道質(zhì)量不同，其傳輸數(shù)據(jù)的能力也各不相同。因此，可以通過自適應(yīng)資源分配提高系統(tǒng)的 總體傳輸性能。比特加載技術(shù)是一種常用的自適應(yīng)資源分配技術(shù)，支持每個子載波采用不 同的調(diào)制參數(shù)，包括加載比特數(shù)目、星座映射、發(fā)射功率，以提高系統(tǒng)的傳輸速率和魯棒性。 在發(fā)射端，基于每個子載波的信道質(zhì)量，自適應(yīng)地對該載波的調(diào)制參數(shù)進行匹配，對于信道 質(zhì)量較好的子載波，可以獲得更多發(fā)射功率，采用高階數(shù)的星座映射圖，提供更高的傳輸速 率；對于信道質(zhì)量較差的子載波，可以降低發(fā)射功率，采用低階數(shù)的星座映射圖，以提高整 個系統(tǒng)的傳輸容量。
[0004] 然而，如果要支持每個比特都采用不同的調(diào)制方式，就需要在系統(tǒng)信令中將調(diào)制 信息傳遞給接收端，這樣會導(dǎo)致非常龐大的信令開銷。因此，一種折中的方法是將比特分配 到不同的資源顆粒，每個資源顆粒映射到一簇規(guī)律分布的子載波，并采用同樣的加載比特 數(shù)目和星座映射方式。不同資源顆粒之間可采用不同的加載比特數(shù)目和星座映射方式，這 種方法可以在提升傳輸性能的同時維持較低的信令開銷。
[0005] 編碼調(diào)制系統(tǒng)通常采用低密度奇偶校驗（Low Density Parity Check Code,簡稱 LDPC)碼和高階調(diào)制以逼近香農(nóng)限的優(yōu)越性能，獲得高魯棒性和高頻譜效率。性能優(yōu)越的非 規(guī)則LDPC碼中，不同列重的比特具有不均等的差錯保護UEP特性。同時，高階星座映射中， 一個星座映射符號包含的不同位置的比特也因其傳輸可靠性的不同而具有UEP特性。這種 雙重UEP特性，導(dǎo)致不同列重分布的編碼比特到星座映射符號中不同位置比特的比特映射 關(guān)系會影響編碼調(diào)制系統(tǒng)的糾錯性能。
[0006] 為了提升編碼調(diào)制系統(tǒng)的性能，可采用比特映射技術(shù)。最早的比特映射技術(shù)認為 應(yīng)當在信道質(zhì)量好時，將列重大的變量節(jié)點映射到保護能力強的星座映射符號比特，在信 道質(zhì)量差時，反之而行。該方法在一定程度上能提高系統(tǒng)性能，但并非平均互信息最大化的 比特映射策略。一種成熟的比特映射技術(shù)通過合理設(shè)計比特交織和比特置換實現(xiàn)：首先選 擇合適的比特交織使得劃分到各子載波的比特組中的列重分布具有一定的規(guī)律，而后根據(jù) 比特的列重分布和星座映射中每個位置比特的保護能力設(shè)計比特置換圖樣，對交織比特進 行進一步的位置置換，從而優(yōu)化比特映射關(guān)系。該方法不僅能提高系統(tǒng)性能，而且實現(xiàn)簡 單、復(fù)雜度低。然而，這一方法只適用于所有子載波采用同樣比特加載數(shù)目和星座映射圖的 系統(tǒng)。
[0007] 鑒于此，如何在支持比特加載的系統(tǒng)中實現(xiàn)低復(fù)雜度的比特置換技術(shù)，使得系統(tǒng) 可以通過簡單的交織和置換，以較低的信令開銷和實現(xiàn)復(fù)雜度為代價，優(yōu)化編碼比特到星 座映射符號比特位置之間的映射關(guān)系，提高系統(tǒng)性能，是需要解決的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 為解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種支持比特加載及比特映射的編碼調(diào)制方 法及其系統(tǒng)，能夠使得系統(tǒng)能支持以資源顆粒為單位的不同子載波采用不同調(diào)制方式的比 特加載技術(shù)，同時能夠在較低的信令開銷和實現(xiàn)復(fù)雜度下實現(xiàn)比特映射技術(shù)，提高系統(tǒng)傳 輸吞吐率和魯棒性。
[0009] 第一方面，本發(fā)明提供一種支持比特加載及比特映射的編碼調(diào)制方法，包括：
[0010] 將待傳輸數(shù)據(jù)進行前向糾錯編碼，獲取編碼比特；
[0011] 將所述編碼比特進行比特交織，獲取交織比特；
[0012] 將所述交織比特以資源顆粒為基本單位進行劃分，獲取全部資源顆粒中的比特；
[0013] 將所述全部資源顆粒中的比特進行資源顆粒內(nèi)交織，獲取內(nèi)交織后的全部資源顆 粒比特；
[0014] 根據(jù)預(yù)設(shè)的比特加載表中的每個資源顆粒對應(yīng)的子載波標號及加載比特數(shù)目，將 所述內(nèi)交織后的全部資源顆粒比特劃分為多個子載波加載比特組；
[0015] 根據(jù)預(yù)設(shè)的比特置換圖樣，將每個子載波加載比特組進行比特置換；
[0016] 將比特置換后的子載波加載比特組填充到對應(yīng)的待傳輸子載波中，進行星座映 射，獲取待傳輸?shù)男亲成浞枺?br> [0017] 將所述待傳輸?shù)男亲成浞栠M行處理，獲取適于傳輸?shù)男盘枴?br> [0018] 可選地，所述將所述編碼比特進行比特交織，獲取交織比特，包括：
[0019] 將所述編碼比特的符號序列依次按行逐行寫入隊行的交織器，得到矩陣C ;
[0020] 采用行置換方法將所述矩陣C進行交織，得到交織后的矩陣亡；
[0021] 將亡按列逐列讀取，得到交織比特；
[0022] 其中，

【權(quán)利要求】
1. 一種支持比特加載及比特映射的編碼調(diào)制方法，其特征在于，包括： 將待傳輸數(shù)據(jù)進行前向糾錯編碼，獲取編碼比特； 將所述編碼比特進行比特交織，獲取交織比特； 將所述交織比特以資源顆粒為基本單位進行劃分，獲取全部資源顆粒中的比特； 將所述全部資源顆粒中的比特進行資源顆粒內(nèi)交織，獲取內(nèi)交織后的全部資源顆粒比 特； 根據(jù)預(yù)設(shè)的比特加載表中的每個資源顆粒對應(yīng)的子載波標號及加載比特數(shù)目，將所述 內(nèi)交織后的全部資源顆粒比特劃分為多個子載波加載比特組； 根據(jù)預(yù)設(shè)的比特置換圖樣，將每個子載波加載比特組進行比特置換； 將比特置換后的子載波加載比特組填充到對應(yīng)的待傳輸子載波中，進行星座映射，獲 取待傳輸?shù)男亲成浞枺? 將所述待傳輸?shù)男亲成浞栠M行處理，獲取適于傳輸?shù)男盘枴?br> 2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述將所述編碼比特進行比特交織，獲取 交織比特，包括： 將所述編碼比特的符號序列依次按行逐行寫入隊行的交織器，得到矩陣C ; 采用行置換方法將所述矩陣C進行交織，得到交織后的矩陣亡， 將亡按列逐列讀取，得到交織比特；
第一公式計算得到的； 其中，第一公式為：
G為行置換參數(shù)，G值為每個資源顆粒包含的比特數(shù)目，G、隊為正整數(shù)，le是通過第二 公式計算得到的，1<!是通過第三公式計算得到的； 其中，第二公式為： 1G = mod (1, G) 1為[〇,隊-1]的整數(shù)； 第三公式為：
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將所述交織比特以資源顆粒為基本單位 進行劃分后，每個資源顆粒包含G個連續(xù)比特，一個資源顆粒中的比特完全填充整數(shù)個子 載波，同一資源顆粒填充的子載波視為一個子載波簇。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，一個資源顆粒填充的子載波簇中的所有 子載波加載相同數(shù)目的比特，并采用相同的星座映射圖和發(fā)射功率。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述將所述全部資源顆粒中的比特進行 資源顆粒內(nèi)交織，獲取內(nèi)交織后的全部資源顆粒比特，包括： 將每個資源顆粒中的G個比特r按行逐行寫入矩形交織器； 將r按列逐列讀取，得到內(nèi)交織后的資源顆粒比特f ; 其中，r = (Γ(ι，Γι，…，1^)，f =(^···，^ ,所述矩形交織器的列數(shù)為G/m，所述矩 形交織器的行數(shù)等于資源顆粒在比特加載表中對應(yīng)的每個子載波的加載比特數(shù)目m，m、G 為正整數(shù)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2-5中任一項所述的方法，其特征在于，G的值為24或120。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)預(yù)設(shè)的比特加載表中的每個資 源顆粒對應(yīng)的子載波標號及加載比特數(shù)目，將所述內(nèi)交織后的全部資源顆粒比特劃分為多 個子載波加載比特組，包括： 將所述資源顆粒內(nèi)交織后的比特連續(xù)以每m個比特組成一個子載波加載比特組，得到 多個子載波加載比特組b; 其中，m為資源顆粒在比特加載表中對應(yīng)的每個子載波的加載比特數(shù)目，
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述子載波簇在預(yù)設(shè)的比特加載表中的 子載波標號上連續(xù)分布； 或， 所述子載波簇在預(yù)設(shè)的比特加載表中的子載波標號上不連續(xù)分布。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)預(yù)設(shè)的比特置換圖樣，將每個子 載波加載比特組進行比特置換，實現(xiàn)比特映射，包括： 根據(jù)預(yù)設(shè)的比特置換圖樣P，調(diào)整每個子載波加載比特組的比特順序，得到比特組b ; 其中，P = (Pci, P1;…，Pm-i)，b = (bQ, b!，…，bj，對應(yīng)關(guān)系為 \ = A，0 彡 i〈m，i 為 自然數(shù)。
10. -種支持比特加載及比特映射的編碼調(diào)制系統(tǒng)，其特征在于，包括： 編碼模塊，用于將待傳輸數(shù)據(jù)進行前向糾錯編碼，獲取編碼比特； 交織模塊，用于將所述編碼比特進行比特交織，獲取交織比特； 第一劃分模塊，用于將所述交織比特以資源顆粒為基本單位進行劃分，獲取全部資源 顆粒中的比特； 內(nèi)交織模塊，用于將所述全部資源顆粒中的比特進行資源顆粒內(nèi)交織，獲取內(nèi)交織后 的全部資源顆粒比特； 第二劃分模塊，用于根據(jù)預(yù)設(shè)的比特加載表中的每個資源顆粒對應(yīng)的子載波標號及加 載比特數(shù)目，將所述內(nèi)交織后的全部資源顆粒比特劃分為多個子載波加載比特組； 置換模塊，用于根據(jù)預(yù)設(shè)的比特置換圖樣，將每個子載波加載比特組進行比特置換，實 現(xiàn)比特映射； 星座映射模塊，用于將比特置換后的子載波加載比特組填充到對應(yīng)的待傳輸子載波 中，進行星座映射，獲取待傳輸?shù)男亲成浞枺l(fā)送至第一處理模塊； 第一處理模塊，用于將所述待傳輸?shù)男亲成浞栠M行處理，獲取適于傳輸?shù)男盘枺? 相應(yīng)地，一種支持比特加載及比特映射的解碼解調(diào)系統(tǒng)，其特征在于，包括： 第二處理模塊，用于將適于傳輸?shù)男盘栠M行處理，獲取待傳輸?shù)男亲成浞柌l(fā)送 至解映射模塊； 解映射模塊，用于將所述待傳輸?shù)男亲成浞栠M行解星座映射，獲取多個第一子載 波加載比特組； 解置換模塊，用于根據(jù)預(yù)設(shè)的比特置換圖樣，將所述第一子載波加載比特組進行解比 特置換，獲取多個第二子載波加載比特組； 第一組合模塊，用于根據(jù)預(yù)設(shè)的比特加載表中的每個資源顆粒對應(yīng)的子載波標號及加 載比特數(shù)目，將所述多個第二子載波加載比特組組合，獲取第一全部資源顆粒比特； 解內(nèi)交織模塊，用于將所述第一全部資源顆粒比特進行解內(nèi)交織，獲取第二全部資源 顆粒比特； 第二組合模塊，用于將所述第二全部資源顆粒比特進行組合，獲取交織比特； 解交織模塊，用于將所述交織比特進行解交織，獲取編碼比特； 解編碼模塊，用于將所述編碼比特進行解編碼，獲取傳輸數(shù)據(jù)。
【文檔編號】H04L5/00GK104301071SQ201410542566
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年10月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月14日
【發(fā)明者】楊昉, 顏克茜, 彭克武, 宋健, 馬旭 申請人:清華大學(xué)