一种编码调制方法
【专利摘要】本发明涉及通信领域中的一种联合编码调制技术，尤其涉及编码调制方法中的生成矩阵的构造。本发明构造生成矩阵G，设置生成矩阵G的权重，使不同的信噪比的情况下，单位时间内正确传输的比特数都优于RCM和传统译码方法。所述生成矩阵G中的非零元素是实数，编码后的符号也是实数。当信噪比很低的时候，使用生成矩阵G的全部行数进行编码。随着信噪比的增加，选用生成矩阵G的行数越少，产生的符号数越少，速率越高，接收机只要收到足够多的符号数就能译码，如果符号数不够，译码不成功，就继续等待接收机发送更多的符号。
【专利说明】-种编码调制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及通信领域中的一种联合编码调制技术，尤其涉及编码调制方法中的生 成矩阵的构造。
【背景技术】
[0002] 现有的通信系统大多采用速率兼容的编码RCC和相对固定的调制方式来组合出 若干种编码调制方式。在信道条件好的时候，使用高阶调制方式。在信道条件差的时候，使 用低阶调制方式。例如，在信道条件差的时候，为了保证传输数据的准确性，降低误码率，往 往采用低码率（比如1/2码率）的LDPC码进行编码，再用低阶调制方式（比如QPSK)调制 以后进行传输，这时传输的速率低。然而，信道的情况是变化的，如果信道情况变好，就需要 将信道情况变好这一信息反馈给发射机，发射机接收到反馈的信息以后，选择一个高码率 (比如5/6码率）的LDPC码进行编码，然后选择一种高阶调制方式进行调制（比如128QAM， 1024QAM)，最后再进行传输，因为这时信道条件好，误码率也很低，传输的速率高。也就是 说，发射机要适应当前的信道条件，这就需要信道反馈信息来选择适当的编码调制方式。所 以，传统的编码调制方式可以提供的调整的码率是有限个，在现有技术的情况下，不能平滑 地进行码率调整，因为可选的码率和调制方式只有预先设定的几种。
[0003] 学术界提出了速率兼容调制的方法（RCM)，该技术不需要信道信息反馈，同时 还可以实现平滑的速率自适应，但是，文献"Seamless Rate Adaptation for Wireless Networking"在构造生成矩阵G的时候，采用了随机置换的方式，这种方式构造的生成矩阵 并不能保证RCM-定具有好的性能。首先，这种随机置换的方式，会使生成矩阵G中产生不 少的四环，而RCM采用BP译码算法，四环的存在会严重影响译码的性能。而本专利采用结 构化的设计方法，有效的避免了生成矩阵G中大量的四环，从而提升了性能。另外，本专利 在码长特别大的时候也适用。而且，重新设置的权重，可以使编码后产生更多的符号值，从 而提升符号熵。从信息论的角度，符号熵足够大，就能避免在高信噪比时出现速率饱和。
[0004] 虽然文献 "Seamless Rate Adaptation for Wireless Networking" 构造的映射 矩阵比采用Turbo码和Raptor码的HARQ系统分别获得了 28. 8%和43. 8%的性能增益。 但是，在信噪比很低的时候（信道条件很差的时候），其传输速率仍然低于采用Turbo码和 Raptor码的HARQ系统。在一些信噪比下，速率低于LDPC编码结合QAM调制的自适应系统。 而本专利设计的生成矩阵G，在任何信噪比下，传输速率都优于上述的传统编码调制系统。
【发明内容】
[0005] 本发明针对现有现有技术的不足，提出了一种编码调制方法，该方法利用构造的 生成矩阵G，使不同的信噪比的情况下，单位时间内正确传输的比特数都优于RCM和传统译 码方法。所述生成矩阵G中的非零元素是实数，编码后的符号也是实数。当信噪比很低的 时候，使用生成矩阵G的全部行数进行编码。随着信噪比的增加，选用生成矩阵G的行数越 少，产生的符号数越少，速率越高，接收机只要收到足够多的符号数就能译码，如果符号数 不够，译码不成功（比如循环冗余校验不通过），就继续等待接收机发送更多的符号。
[0006] 一种编码调制方法，具体步骤如下：
[0007] Sl、设置生成矩阵 G 的权重为：+1，-1，+2, -2, +4, -4, +7, -7 ;
[0008] S2、构造生成矩阵G，具体如下：
[0009]
【权利要求】
1. 一种编码调制方法，其特征在于，包括如下步骤： 51、 设置生成矩阵G的权重为：+1，-1，+2, -2, +4, -4, +7, -7 ; 52、 构造生成矩阵G，具体如下：
其中，所述生成矩阵G的长度为N，即生成矩阵G是一个NXN的矩阵，所述生 成矩阵G第i行表示一个校验节点，记作Ui,所述生成矩阵G的第j列代表一个信 息符号，记作bp若生成矩阵G的第i行第j列的元素不为0,则说明U i和h相连， 每i行中非零元素的个数称为第i个校验节点的度，第j列中非零元素的个数称为 第j个信息符号的度，所述生成矩阵G有#个校验节点的度为12, Y个校验节 O ^ 点的度为8, Ix表示舍X皆的单位矩阵循环右移X位，A，B，C，D是大小为j的 双对角矩阵，
53、 将二进制信息序列I经过BPSK调制，得到序列b ; 54、 利用S2构造的生成矩阵G对S3所述序列b进行编码，得到符号u = G · b ; 55、 将两个连续的符号u连成一个调制信号进行传输，其中一个符号作为实部，另一个 符号作为虚部，即调制信号呦Χ20 + λΓ?·ι42Α + ：〇,其中，k = 0, 1，…M/2-1，其中，M为 传输的符号数，即生成矩阵G的行数，用于传输的的星座图为31*31的矩形星座图； 56、 将S5所述调制信号s (k)通过AWGN信道，得到调制信号向量s' ； 57、 接收端将接到的S6所述调制信号向量s'还原为实数符号向量u' ； 58、 进行译码。
2. 根据权利要求1所述的一种编码调制方法，其特征在于：S2所述^是一个素数。 8
3. 根据权利要求1所述的一种编码调制方法，其特征在于：4所述利用S2构造的生成 矩阵G对S3所述序列b进行编码，具体为： 当符号信噪比小于等于5dB的时候，使用生成矩阵G的全部行数进行编码，当符号信噪 比大于5dB的时候，随着信噪比的增加，选用生成矩阵G的行数减少。
【文档编号】H04L1/00GK104393959SQ201410709124
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年11月28日 优先权日:2014年11月28日
【发明者】刘强, 史治平, 罗骥 申请人:电子科技大学