支持比特加载及比特映射的编码调制方法及系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种支持比特加载及比特映射的编码调制方法及系统，其中，该方法包括：将待传输数据前向纠错编码、比特交织、以资源颗粒为基本单位划分、资源颗粒内交织，获取内交织后全部资源颗粒比特，根据预设比特加载表中每个资源颗粒对应的子载波标号及加载比特数目，将其划分为多个子载波加载比特组，根据预设比特置换图样，将其进行比特置换，将比特置换后的子载波加载比特组填到对应的待传输子载波中进行星座映射，获取待传输星座映射符号，将其处理，获取适于传输的信号。上述方法能使系统支持以资源颗粒为单位的不同子载波采用不同调制方式的比特加载技术，能在较低的信令开销和实现复杂度下实现比特映射技术，提高系统传输吞吐率和鲁棒性。
【专利说明】支持比特加载及比特映射的编码调制方法及系统
【技术领域】
[0001] 本发明涉及数字信息传输【技术领域】，尤其涉及一种支持比特加载及比特映射的编 码调制方法、编码调制及解码解调系统。
【背景技术】
[0002] 宽带通信系统广泛采用正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，简称OFDM)技术，该系统将信道分割为若干个并行正交子载波，高速串行数 据流被分割并调制到不同的子载波上进行传输，从而使每个子载波对应的符号周期增加， 抵抗多径时延扩展带来的码间干扰。
[0003] 在0FDM系统中，每个子载波可视为独立经历一个平坦衰落信道，不同子载波的信 道质量不同，其传输数据的能力也各不相同。因此，可以通过自适应资源分配提高系统的 总体传输性能。比特加载技术是一种常用的自适应资源分配技术，支持每个子载波采用不 同的调制参数，包括加载比特数目、星座映射、发射功率，以提高系统的传输速率和鲁棒性。 在发射端，基于每个子载波的信道质量，自适应地对该载波的调制参数进行匹配，对于信道 质量较好的子载波，可以获得更多发射功率，采用高阶数的星座映射图，提供更高的传输速 率；对于信道质量较差的子载波，可以降低发射功率，采用低阶数的星座映射图，以提高整 个系统的传输容量。
[0004] 然而，如果要支持每个比特都采用不同的调制方式，就需要在系统信令中将调制 信息传递给接收端，这样会导致非常庞大的信令开销。因此，一种折中的方法是将比特分配 到不同的资源颗粒，每个资源颗粒映射到一簇规律分布的子载波，并采用同样的加载比特 数目和星座映射方式。不同资源颗粒之间可采用不同的加载比特数目和星座映射方式，这 种方法可以在提升传输性能的同时维持较低的信令开销。
[0005] 编码调制系统通常采用低密度奇偶校验（Low Density Parity Check Code,简称 LDPC)码和高阶调制以逼近香农限的优越性能，获得高鲁棒性和高频谱效率。性能优越的非 规则LDPC码中，不同列重的比特具有不均等的差错保护UEP特性。同时，高阶星座映射中， 一个星座映射符号包含的不同位置的比特也因其传输可靠性的不同而具有UEP特性。这种 双重UEP特性，导致不同列重分布的编码比特到星座映射符号中不同位置比特的比特映射 关系会影响编码调制系统的纠错性能。
[0006] 为了提升编码调制系统的性能，可采用比特映射技术。最早的比特映射技术认为 应当在信道质量好时，将列重大的变量节点映射到保护能力强的星座映射符号比特，在信 道质量差时，反之而行。该方法在一定程度上能提高系统性能，但并非平均互信息最大化的 比特映射策略。一种成熟的比特映射技术通过合理设计比特交织和比特置换实现：首先选 择合适的比特交织使得划分到各子载波的比特组中的列重分布具有一定的规律，而后根据 比特的列重分布和星座映射中每个位置比特的保护能力设计比特置换图样，对交织比特进 行进一步的位置置换，从而优化比特映射关系。该方法不仅能提高系统性能，而且实现简 单、复杂度低。然而，这一方法只适用于所有子载波采用同样比特加载数目和星座映射图的 系统。
[0007] 鉴于此，如何在支持比特加载的系统中实现低复杂度的比特置换技术，使得系统 可以通过简单的交织和置换，以较低的信令开销和实现复杂度为代价，优化编码比特到星 座映射符号比特位置之间的映射关系，提高系统性能，是需要解决的问题。
【发明内容】
[0008] 为解决上述的技术问题，本发明提供一种支持比特加载及比特映射的编码调制方 法及其系统，能够使得系统能支持以资源颗粒为单位的不同子载波采用不同调制方式的比 特加载技术，同时能够在较低的信令开销和实现复杂度下实现比特映射技术，提高系统传 输吞吐率和鲁棒性。
[0009] 第一方面，本发明提供一种支持比特加载及比特映射的编码调制方法，包括：
[0010] 将待传输数据进行前向纠错编码，获取编码比特；
[0011] 将所述编码比特进行比特交织，获取交织比特；
[0012] 将所述交织比特以资源颗粒为基本单位进行划分，获取全部资源颗粒中的比特；
[0013] 将所述全部资源颗粒中的比特进行资源颗粒内交织，获取内交织后的全部资源颗 粒比特；
[0014] 根据预设的比特加载表中的每个资源颗粒对应的子载波标号及加载比特数目，将 所述内交织后的全部资源颗粒比特划分为多个子载波加载比特组；
[0015] 根据预设的比特置换图样，将每个子载波加载比特组进行比特置换；
[0016] 将比特置换后的子载波加载比特组填充到对应的待传输子载波中，进行星座映 射，获取待传输的星座映射符号；
[0017] 将所述待传输的星座映射符号进行处理，获取适于传输的信号。
[0018] 可选地，所述将所述编码比特进行比特交织，获取交织比特，包括：
[0019] 将所述编码比特的符号序列依次按行逐行写入队行的交织器，得到矩阵C ;
[0020] 采用行置换方法将所述矩阵C进行交织，得到交织后的矩阵亡；
[0021] 将亡按列逐列读取，得到交织比特；
[0022] 其中，
【权利要求】
1. 一种支持比特加载及比特映射的编码调制方法，其特征在于，包括： 将待传输数据进行前向纠错编码，获取编码比特； 将所述编码比特进行比特交织，获取交织比特； 将所述交织比特以资源颗粒为基本单位进行划分，获取全部资源颗粒中的比特； 将所述全部资源颗粒中的比特进行资源颗粒内交织，获取内交织后的全部资源颗粒比 特； 根据预设的比特加载表中的每个资源颗粒对应的子载波标号及加载比特数目，将所述 内交织后的全部资源颗粒比特划分为多个子载波加载比特组； 根据预设的比特置换图样，将每个子载波加载比特组进行比特置换； 将比特置换后的子载波加载比特组填充到对应的待传输子载波中，进行星座映射，获 取待传输的星座映射符号； 将所述待传输的星座映射符号进行处理，获取适于传输的信号。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述编码比特进行比特交织，获取 交织比特，包括： 将所述编码比特的符号序列依次按行逐行写入队行的交织器，得到矩阵C ; 采用行置换方法将所述矩阵C进行交织，得到交织后的矩阵亡， 将亡按列逐列读取，得到交织比特；
第一公式计算得到的； 其中，第一公式为：
G为行置换参数，G值为每个资源颗粒包含的比特数目，G、队为正整数，le是通过第二 公式计算得到的，1<!是通过第三公式计算得到的； 其中，第二公式为： 1G = mod (1, G) 1为[〇,队-1]的整数； 第三公式为：
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述交织比特以资源颗粒为基本单位 进行划分后，每个资源颗粒包含G个连续比特，一个资源颗粒中的比特完全填充整数个子 载波，同一资源颗粒填充的子载波视为一个子载波簇。
4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，一个资源颗粒填充的子载波簇中的所有 子载波加载相同数目的比特，并采用相同的星座映射图和发射功率。
5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述全部资源颗粒中的比特进行 资源颗粒内交织，获取内交织后的全部资源颗粒比特，包括： 将每个资源颗粒中的G个比特r按行逐行写入矩形交织器； 将r按列逐列读取，得到内交织后的资源颗粒比特f ; 其中，r = (Γ(ι，Γι，…，1^)，f =(^···，^ ,所述矩形交织器的列数为G/m，所述矩 形交织器的行数等于资源颗粒在比特加载表中对应的每个子载波的加载比特数目m，m、G 为正整数。
6. 根据权利要求2-5中任一项所述的方法，其特征在于，G的值为24或120。
7. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据预设的比特加载表中的每个资 源颗粒对应的子载波标号及加载比特数目，将所述内交织后的全部资源颗粒比特划分为多 个子载波加载比特组，包括： 将所述资源颗粒内交织后的比特连续以每m个比特组成一个子载波加载比特组，得到 多个子载波加载比特组b; 其中，m为资源颗粒在比特加载表中对应的每个子载波的加载比特数目，
8. 根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述子载波簇在预设的比特加载表中的 子载波标号上连续分布； 或， 所述子载波簇在预设的比特加载表中的子载波标号上不连续分布。
9. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据预设的比特置换图样，将每个子 载波加载比特组进行比特置换，实现比特映射，包括： 根据预设的比特置换图样P，调整每个子载波加载比特组的比特顺序，得到比特组b ; 其中，P = (Pci, P1;…，Pm-i)，b = (bQ, b!，…，bj，对应关系为 \ = A，0 彡 i〈m，i 为 自然数。
10. -种支持比特加载及比特映射的编码调制系统，其特征在于，包括： 编码模块，用于将待传输数据进行前向纠错编码，获取编码比特； 交织模块，用于将所述编码比特进行比特交织，获取交织比特； 第一划分模块，用于将所述交织比特以资源颗粒为基本单位进行划分，获取全部资源 颗粒中的比特； 内交织模块，用于将所述全部资源颗粒中的比特进行资源颗粒内交织，获取内交织后 的全部资源颗粒比特； 第二划分模块，用于根据预设的比特加载表中的每个资源颗粒对应的子载波标号及加 载比特数目，将所述内交织后的全部资源颗粒比特划分为多个子载波加载比特组； 置换模块，用于根据预设的比特置换图样，将每个子载波加载比特组进行比特置换，实 现比特映射； 星座映射模块，用于将比特置换后的子载波加载比特组填充到对应的待传输子载波 中，进行星座映射，获取待传输的星座映射符号，并发送至第一处理模块； 第一处理模块，用于将所述待传输的星座映射符号进行处理，获取适于传输的信号； 相应地，一种支持比特加载及比特映射的解码解调系统，其特征在于，包括： 第二处理模块，用于将适于传输的信号进行处理，获取待传输的星座映射符号并发送 至解映射模块； 解映射模块，用于将所述待传输的星座映射符号进行解星座映射，获取多个第一子载 波加载比特组； 解置换模块，用于根据预设的比特置换图样，将所述第一子载波加载比特组进行解比 特置换，获取多个第二子载波加载比特组； 第一组合模块，用于根据预设的比特加载表中的每个资源颗粒对应的子载波标号及加 载比特数目，将所述多个第二子载波加载比特组组合，获取第一全部资源颗粒比特； 解内交织模块，用于将所述第一全部资源颗粒比特进行解内交织，获取第二全部资源 颗粒比特； 第二组合模块，用于将所述第二全部资源颗粒比特进行组合，获取交织比特； 解交织模块，用于将所述交织比特进行解交织，获取编码比特； 解编码模块，用于将所述编码比特进行解编码，获取传输数据。
【文档编号】H04L5/00GK104301071SQ201410542566
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年10月14日 优先权日:2014年10月14日
【发明者】杨昉, 颜克茜, 彭克武, 宋健, 马旭 申请人:清华大学