专利名称：：一种高阶调制中的比特优先映射方法
技术领域：
：本发明涉及数据传输，具体涉及一种高阶调制中的比特优先映射方法。
背景技术：
：数字通信系统，结构如图1所示，由发射端、信道和接收端组成，其中，发射端通常包括信源、信源编码器、信道编码器和调制器等部分，接收端通常包括解调器、信道译码器、信源译码器和信宿。在数字通信系统中，信道编码链路(包括信道编译码、调制解调等)是整个数字通信物理层的最关4建技术，决定了数字通信系统的底层传输有效性和可靠性，其中信道编码(ChannelCoding)信道编码是为了抗击传输过程中各种各样的噪声和干扰，通过人为地增加冗余信息，使得系统具有自动纠正差错的能力，从而保证数字传输的可靠性。Turbo码是目前公认的最优的前向纠错编码之一，在许多标准协议中被广泛采用作为数据业务传输的信道编码解决方案，而且随着译码迭代次数的增加，译码纠错性能更优。在最新的3GPPLTE标准协议中采用了基于二次多项式置换(QuadraticPolynomialPermutation,QPP)交织的Turbo码作为数据业务的信道编码方案。速率匹配(RateMatching)速率匹配处理是信道编码后的一项非常关键的技术，其目的是对信道编码后的码字比特进行由算法控制的重复或打孔，以保证速率匹配后的数据比特长度与所分配的物理信道资源相匹配。目前，速率匹配算法主要有两种3GPPR6速率匹配算法和循环緩存速率匹配(CircularBufferRateMatching,CBRM)算法。其中，循环緩存速率匹配算法能够生成具有优秀删余图样性5能的简单算法，在3GPP2的系列标准、lEEE802.16e标准和3GPPLTE标准中都采用这种速率匹配算法。循环緩存速率匹配(CircularBufferRateMatching)在循环緩存速率匹配算法中，Turbo编码输出的码字比特经比特分离，分离出三个数据比特流系统比特流、第一校验比特流和第二才交验比特流。上述三个数据比特流各自进行分块交织器重新排列，被称为块内交织。然后，在输出緩存器中，将重排后的系统比特放在开始位置，随后交错地放置两个重排的校验比特流，被称为块间交织。根据期望的输出码率，可以选择Ndata个编码比特，作为循环緩存速率匹配的输出；循环緩存速率匹配从输出緩存器中某个指定的开始位置读出Ndata个编码比特，被称为比特选择。总的来说，被选择用于传输的比特可以从緩存器中的任何位置开始读出来。如果达到緩存器的末尾，可以绕到緩存器的开始位置继续读取数据。所以，通过简单的方法便可实现基于循环緩存的速率匹配(删余或重复)。对于HARQ操作，循环緩存又具有灵活性和颗粒度的优势。混合自动请求重传(HARQ)混合自动请求重传(HARQ)是一种数字通信系统中极其重要的链路自适应技术。接收端对其接收的HARQ数据包进行译码，若译码正确则反馈ACK信号给发送端，通知其发送新的HARQ数据包；若译码失败则反馈NACK信号给发送端，请求发送端重新发送HARQ数据包。接收端通过对多次重传的数据包进行IR或Chase合并译码，可以提高其译码成功概率，实现链路传输的高可靠性要求。冗余版本(RedundancyVersion)在混合自动请求重传(HARQ)方式下，在循环緩存中可以指定不同的位置作为每次传输HARQ数据包读取的起点位置。冗余版本的定义即确定了HARQ数据包在循环緩存中读取的多个起点位置，冗余版本取值便确定了本次传输HARQ数据包在循环緩存中读取的具体起点位置。例如，在LTE中，冗余版本RedundancyVersion(筒称RV)定义了在循环緩存的起点，用于选择一段码字生成当前的HARQ包。如果RV数目为4,冗余版本按照0,1,2和3从左到右在循环緩存中均匀地标示了四个位置。更加具体的描述可以参照LTE的虚拟循环緩存速率匹配的提案和标准。高阶调制(HighorderModulation)为了获得更高的频镨利用率，在众多通信标准协议中越来越倾向于采用高阶调制方式来提高系统频谱利用率和峰值传输速率性能，其中又以16QAM、64QAM等高阶调制方法最为常用。在这种高阶调制方法中，星座点映射比特往往具有不同的可靠性等级，如何利用星座点不同映射比特的可靠性来提高译码及传输性能是值得研究的一个重要方面。本申请人先期提出的中国发明专利申请"一种高阶调制中的比特优先选择方法，，，给出了一种简单有效的HARQ数据包的比特优先选择映射，包括对信息块比特数据进行Turbo编码；对Turbo编码后的码字比特基于循环緩存进行速率匹配输出HARQ数据包并按优先保护高位比特的要求进行重排；对重排后的HARQ数据包进行高阶调制映射并给出一种具体的映射方法；在混合自动重传请求(HARQ)传输方式下，提高链路的吞吐量，增强了链路的性能，所述一种具体的映射方法比较局限。
发明内容本发明需要解决的技术问题是如何提供一种高阶调制中的比特优先映射方法，通过优先保护高位比特，进而能够最大化地均衡码字比特的可靠性，增强链路的性能，进一步能更适合工程实现、运用效果更好。本发明的上述技术问题这样解决，提供一种高阶调制中的比特优先映射方法，包括以下步骤1.1)划分将待调制比特序列按对应星座图点映射比特的不同可靠性等级划分为二个或二个以上的不同可靠性等级的区域;1.2)重排按高低位置次序将高位置待映射比特写入相对高可靠等级的区域，而将低位置待映射比特写入相对低可靠等级的区域。按照本发明提供的映射方法，该映射方法包括但不限制于具体采用(-)第一种方案本申请人先期提出的中国发明专利申请"一种高阶调制中的比特优先选择方法"中的一种具体的映射方法。(r)第二种方案所述高阶调制包括但不限制于是8PSK、16QAM、64QAM或256QAM,其中所述高阶调制是8PSK，所述重排具有如下关系(、"^》")=(^,Z)泡，/^),其中(^A"^)是所述待调制比特序列,m是所述待映射比特，L为调制符号数，A=0U-1。所述高阶调制是16QAM,所述重排具有如下关系()=(~Z)24+1，A4+2i,At+2i+1),其中(IA>"A*)是所迷待调制比特序列，A,A+,，D歸,Z)脇+i是所述待映射比特，L为调制符号数，"0，l，…丄-l。所述高阶调制是64QAM，所述重排具有如下关系(604"、)=(D￡)D2)D),其中.、^、"2/t，"2it+""2i+2i，"2A+2"""2A+4丄5"2t+4丄+l7，I(6。"《"z^，^a"z^)是所述待调制比特序歹j,A"A+,，A威，A+丽，Af"2城+1是所述待映射比特，L为调制符号数，^:=0,1,..1—1其中，16QAM和64QAM的公式可以统一，即所述高阶调制是星座图调制阶数M=4的16QAM或星座图调制阶数M=6的64QAM,所述重排具有如下关系其中^m+A是所述待调制比特序列中比特，凡^1%2+[4。/(似/2)」1;1/2」是所述待映射比特，入等于0,1，......M-1,L为调制符号数，*=0，1，"'￡-1。上述的比特优先映射关系可以采用但不限制于采用矩形交织器的方法实现则矩形交织器的行数Nrow为星座图调制阶数M,矩形交织器的列数为调制符号数乙=。'。/#。设HARQ数据包比特为D-(Oi，…,^細-》对于8PSK，Nrow等于3，待映射比特先以列方式写入矩形交织器的第一和第二行，最后写入第三行，而对于第一种方案，待调制比特以行方式顺序写入矩形交织器的第一行，而后第二行，直至写入第三行。对于16QAM,Nrow等于4，待映射比特先以列方式写入矩形交织器的第一和第二行，然后列写入第三第四行，而对于第一种方案，待调制比特以行方式顺序写入矩形交织器的第一行，而后第二行，直至写入第四行。对于64QAM，Nrow等于6，待映射比特先以列方式写入矩形交织器的第一和第二行，然后列写入第三第四行，最后列写入第五第六行，而对于第一种方案，待调制比特以行方式顺序写入矩形交织器的第一行，而后第二行，直至写入第六行。待映射比特写入矩形交织器完毕后，按列(每列从第一行到最后一行)读出对应比特序列，所得的比特序列就是映射后的比特序列，即所述待调制比特序列。其中，第二种方案较第一种方案需要更少的緩冲器，因而具有更适合工程实现的优点。按照本发明提供的映射方法，该映射方法包括但不限制于以下的一种具体应用，该具体应用是所述待调制比特是经过比特重排的HARQ数据包，该数据包这样获得9.1)对信息块比特数据进行Turbo编码；9.2)对Turbo编码后的码字比特基于循环緩存进行速率匹配输出HARQ数据包并按优先保护高位比特的要求进行重排。其中，所述步骤9.2)具体包括10.1)对Turbo编码输出的码字比特进行比特分离操作，输出系统比特流，第一校验比特流和第二校验比特流；10.2)对分离输出的系统比特流、第一校验比特流和第二校验比特流分别进4亍子块交织处理；10.3)子块交织后的第一校验比特流和子块交织后的第二校验比特流进行比特交错，组成校验比特流；10.4)子块交织后的系统比特流在前，比特交错后的校验比特流在后，组9成虚拟循环緩存；10.5)依速率匹配冗余版本取值确定发送HARQ数据包在循环緩存中的起始比特位置，依需要发送的HARQ数据包长度从确定的起始位置开始在循环緩存中选择读出比特，组成需发送的HARQ数据包；10.6)对需发送的HARQ数据包比特进行重排，将HARQ数据包高位比特放置在星座点的高可靠比特位置上。其中，步骤10.3)和10.4)又可以进行合并，净皮称为比特收集(bitcollection)。其中，所述步骤10.5)中的冗余版本与所述起始比特位置对应，表示对应在循环緩存中标识了的读取起点(起始比特位置)。其中，步骤10.5)中冗余版本数目、重传的冗余版本取值及其最大重传次数都是为了可以获得最优的吞吐量性能。其中，所述步骤10.6)中重排将HARQ数据包高位比特放置在星座点的高可靠比特位置上。其中，所述高位比特是指步骤10.5)中从循环緩存中先行选择读出的HARQ数据包比特。按照本发明提供的映射方法，该映射方法可用于各种制式的数字无线通讯系统中。本发明提供的一种高阶调制中的比特优先映射方法，通过将映射后产生的待调制比特序列划分不同可靠等级和将待映射高位比特放置在相对高可靠比特上，实现优先保护高位比特，达到最大化均衡整个码字比特的可靠性的目的，结合本申请人先期提出的中国发明专利申请"一种高阶调制中的比特优先选择方法"，能够在混合自动请求重传(HARQ)方式下较现有技术获得更高的链路吞吐量性能，减少传输时延。下面结合附图和具体实施例进一步对本发明进行详细说明。图l是数字通信系统框图；图2是本发明总的处理流程框图3是循环緩存速率匹配处理流程方法一的处理流程框图；图4是循环緩存速率匹配处理流程方法二的处理流程框图；图5-1、5-2和5-3是HARQ数据包比特交织收集示意图。图6是16QAM调制比特映射星座图；图7是64QAM调制比特映射星座具体实施例方式下面结合本发明具体应用详细说明本发明首先，说明本发明应用信道编码总体流程，如图2所示，包括以下具体步骤102)对信息块比特数据进行Turbo编码；104)对Turbo编码后的码字比特基于循环緩存进行速率匹配输出HARQ数据包并按优先保护高位比特的要求进行重排；106)对重排后的HARQ数据包进行高阶调制映射。其中，步骤104)是本发明关键。第二，结合本发明应用基于Turbo码循环緩存速率匹配的比特优先映射方法的优选实施例详细说明本发明实施例采用循环緩存速率匹配处理流程方法，其循环緩存速率匹配处理流程如图3所示，包括信息块比特数据序列I('。，!;，…，z'n),其中K为信息块比特数据长度，4(os"K-1)为二进制比特数据。信息块比特数据I经过Turbo编码，输出Turbo编码码字比特流序列C(e。，q，…")，其中s=K+4。在此需要说明的是Turbo编码母码码率为1/3，输出12个尾比特。对Turbo编码输出码字比特流序列C进行比特分离操作，分离出系统比特流序列s(s。，^…v,)，第一校验比特流序列pi(W，W，…;^)和第二校验比特流序列P2(W，W，…/^)。Turbo编码码字比特流序列C分别和分离出的系统比特流序列S、第一校验比特流序列Pl、第二校验比特流序列P2有如下关系A=c3x)[A^0，1,…S-1P卜c砲"0，1,…S-1A2=C3x"2"0,1,…S-1分离出的系统比特流序列S、第一校验比特流序列Pl和第二校验比特流序列P2分别进行子块交织，子块交织后的系统比特流序列SI(，'"，^—t),子块交织后的第一校验比特流序列P1I(/^，/^，…，;4—!),子块交织后的第二校验比特流序列P2I(P2〉2。…，/^—!)。设^、1和2分别表示分离出的系统比特流、第一校验比特流和第二校验比特流的子块交织处理函数。经子块交织处理后的第一校验比特流序列P1I和第二校验比特流序列P2I进行比特交错，组成校验比特序列P(^，^，…，^")。其中校验比特序列P与子块交织处理后的第一校验比特流序列Pll、子块交织处理后的第二校-险比特流序列P2I有如下关系pK(()■—D/4+1"2(1)经子块交织处理后的系统比特流SI在前，才L验比特序列P在后组成虚拟循环緩存cb(^。，""…，喊x")。虛拟循环緩存cb和子块交织处理后的系统比特流SI、校验比特序列P有如下关系t=p(hO,l,…2S-l设冗余版本取值为RV，则发送HARQ数据包在虚拟循环緩存中读取的起点位置由此公式确定/7(w(/JO=「S/32>(24xi^+2),但本发明并不局限于此公式。从虚拟循环緩存中起始位置为i^(及F)开始循环读取大小为^a'a的发送harq包的比特数据"-w。，《，…，^^-》，其中为发送harq数据包长度。其后对harq数据包比特进行比特优先映射处理，其目的是将harq数据包的高位比特放置在映射星座图的高可靠性比特上，即将比特流d中前面的比特放置在映射星座图的高可靠性比特上。当harq数据包长度为m&to,星座图调制阶数为^，调制符号数"u气设harq数据包比特为""^，《，…，、,。-j,经比特优先映射重排后的数据包比特为(w..力i-》。对于8psk,则比特优先映射实现harq数据包比特序列到映射比特序列之间的重排。重排具有如下关系(h，^)=(AiA+i,A+2i)，其中"0，1,…丄—1。(丄)对于16qam,则优先映射实现harq数据包比特序列到映射比特序列之间的重排。重排具有如下关系(h，^ai)=(h^脇a掘)，其中"0，l，…丄-l。则优先映射实现harq数据包比特序列到映射比特序列之间的重排。重排具有如下关系、乂、"2Jfc,^^2/t+l,"2it+2i,"^2Jt+2"l,"2it+4丄,"2A:+4丄+l,，WI"0,l,…丄-l。(3)特别地，若采用的调制方式为16qam或64qam,则优先映射实现的harq数据包比特序列到映射比特序列之间的重排可以统一到如下关系="2Jt+"/。2+lum/2)」七"2」，(4)其中A:=0，H-1,m分别等于4和6,对应着16qam和64qam调制，入等于O,l，......AZ-1，对应着第A:个M阶QAM符号中的第入个比特。上述的比特优先映射关系可以采用矩形交织器的方法实现(但不限于这种方法)，具体如下则矩形交织器的行数Nrow为星座图调制阶数m，矩形交织器的列数为调制符号数"um。13设HARQ数据包比特为^^W。，《，…，《")对于8PSK，Nrow等于3，HARQ数据包比特先以列方式写入矩形交织器的第一和第二行，最后写入第三行，写入操作如图5-1所示。对于16QAM，Nrow等于4，HARQ数据包比特先以列方式写入矩形交织器的第一和第二行，然后列写入第三第四行，写入操作如图5-2所示。对于64QAM,Nrow等于6，HARQ数据包比特先以列方式写入矩形交织器的第一和第二行，然后列写入第三第四行，最后列写入第五第六行，写入#:作如图5-3所示。写入操作完成后，从第一列开始一列一列从上到下依次读出。对于8PSK写入HARQ数据包后的矩形交织器如表1所示。<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>表1对于16QAM和64QAM写入HARQ数据包后的矩形交织器如表2所示<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>表2从矩阵交织器中读出经比特交织收集后的比特数据流:对于8PSK为<formula>formulaseeoriginaldocumentpage14</formula>对于16QAM和64QAM为<formula>formulaseeoriginaldocumentpage15</formula>挂-1为表述方便，对上面的比特数据流进行替换，即将其映射为其中比特^,表示第A:个调制符号的第；i个映射比特。最后比特流<formula>formulaseeoriginaldocumentpage15</formula>进行调制映射，第A个调制符号比特d,^，…,Vw)对应映射比特(v。，v"…，-》进行映射调制。图6和图7分别为16QAM和64QAM调制星座图。对于16QAM调制，M=4,星座图中映射比特(v。，v')为高可靠性比特，映射比特(V2，V3)为低可靠性比特。对于64QAM调制，M=6,星座图中映射比特"，v》为高可靠性比特，映射比特(v"、)为中可靠性比特，映射比特K，Vs)为低可靠性比特。需要说明的是，图6和图7仅是星座图的一种映射方式，对于其它映射方式，同样可以找出其高低可靠性映射比特。权利要求1、一种高阶调制中的比特优先映射方法，其特征在于，包括以下步骤1.1)划分将待调制比特序列按对应星座图点映射比特的不同可靠性等级划分为二个或二个以上的不同可靠性等级的区域；1.2)重排按高低位置次序将高位置待映射比特写入相对高可靠等级的区域，而将低位置待映射比特写入相对低可靠等级的区域。2、根据权利要求1所述映射方法，其特征在于，所述高阶调制是8PSK,所述重排具有如下关系(6。，"^》w)=(z^,Z)2i+1，A+2i),其中(VA"&)是所述待调制比特序列，^，&+1,^+2￡是所述待映射比特序列，L为调制符号数,"G，l，…Z-1。3、根据权利要求2所述映射方法，其特征在于，该映射方法采用NrowxNcol的矩形交织器，其中行数Nrow为3，列数Ncol为调制符号数，所述步骤1,2)具体是待映射比特先以列方式写入矩形交织器的第一和第二行，最后写入第三行，然后按列读出得到所述待调制序列，其中按列读出是指从第一列到最后一列，每列读出顺序是从第一行到最后一行。4、根据权利要求1所述映射方法，其特征在于，所述高阶调制是16QAM,所述重排具有如下关系(D"，H)=("混，A威,A"屈)，其中(\wAo是所述待调制比特序列，A,i)麵，Z^2,，A威+,是所述待映射比特序列，L为调制符号数，*=0，1，'''￡-1。5、根据权利要求4所述映射方法，其特征在于，该映射方法采用NrowxNcol的矩形交织器，其中行数Nrow为4，列数Ncol为调制符号数，所述步骤1.2)具体是待映射比特先以列方式写入矩形交织器的第一和第二行，最后列写入第三和第四行，然后按列读出得到所述待调制序列，其中按列读出是指从第一列到最后一列，每列读出顺序是从第一行到最后一行。6、根据权利要求1所述映射方法，其特征在于，所述高阶调制是64QAM，所述重排具有如下关系(6。."、》2'"63"64"\4)=(A,Aw,D脇,D脇+)賊A淑)，其中(6。2"，&)是所述待调制比特序列，^，&+1，&+2,2威+1，/^+4,賊+1是所述待映射比特序列，L为调制符号数，"0，1，…"1。7、根据权利要求6所述映射方法，其特征在于，该映射方法采用NrowxNcol的矩形交织器，其中行数Nrow为6，列数Ncol为调制符号数，所述步骤L2)具体是待映射比特先以列方式写入矩形交织器的第一和第二行，然后列写入第三和第四行，最后列写入第五和第六行，然后按列读出得到所述待调制序列，其中按列读出是指从第一列到最后一列，每列读出顺序是从第一行到最后一行。8、根据权利要求1所述映射方法，其特征在于，所述高阶调制是星座图调制阶数M=4的16QAM或星座图调制阶数M=6的64QAM,所述重排具有如下关系^"s^^+LA^/w/^Lwj,其中^W."义是所述待调制比特序列中比特，^2;1+/1%2+^^,/2)」1/1/2」是所述待映射比特，入等于0,1,......M—1,L为调制符号凄t,*=0，1，"'丄-1。9、根据权利要求1所述映射方法，其特征在于，所述待调制比特是经过比特重排的HARQ数据包，该数据包这样获得a)对信息块比特数据进行Turbo编码；b)对Turbo编码后的码字比特基于循环緩存进行速率匹配输出HARQ数据包并按优先保护高位比特的要求进行重排。10、根据权利要求1所述映射方法，其特征在于，所述步骤9.2)具体包括10.1)对Turbo编码输出的码字比特进行比特分离操作，输出系统比特流，第一校验比特流和第二校验比特流；10.2)对分离输出的系统比特流、第一校验比特流和第二校验比特流分别进行子块交织处理；[10.3)子块交织后的第一校验比特流和子块交织后的第二校验比特流进行比特交错，组成校验比特流；[10.4)子块交织后的系统比特流在前，比特交错后的校验比特流在后，组成虛拟循环緩存；[10.5)依速率匹配冗余版本取值确定发送HARQ数据包在循环緩存中的起始比特位置，依需要发送的HARQ数据包长度从确定的起始位置开始在循环緩存中选择读出比特，组成需发送的HARQ数据包；[10.6)对需发送的HARQ数据包比特进行重排，将HARQ数据包高位比特交织或交错放置在星座点高可靠性映射比特位置上。全文摘要本发明涉及一种高阶调制中的比特优先映射方法，包括将待调制比特序列按对应星座图点映射比特的不同可靠性等级划分为二个或二个以上的不同可靠性等级的区域；按高低位置次序将高位置待映射比特写入相对高可靠等级的区域，而将低位置待映射比特写入相对低可靠等级的区域。这种方法能够最大化均衡码字比特的可靠性，并且实现简单；结合本申请人先期提出的中国发明专利申请“一种高阶调制中的比特优先选择方法”，能够在混合自动请求重传(HARQ)方式下较现有技术获得更高的链路吞吐量性能，减少传输时延。文档编号H04L1/00GK101442383SQ20071018808公开日2009年5月27日申请日期2007年11月22日优先权日2007年11月22日发明者俊徐,袁志锋申请人:中兴通讯股份有限公司