专利名称：一种编码调制方法、解调解码方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及数字信息传输领域，尤其涉及一种数字通信系统中的比特交织编码调 制方法、解调解码方法及系统。
背景技术：
数字通信系统，包括典型的无线移动通信系统和地面数字广播系统，其根本任务 之一是实现数字信息的无误传输。利用信道编码进行差错控制是实现这一根本任务的最 为有效的方法和手段。为了适应数字信息在常见模拟信道下的传输需求，信道编码技术通 常需要与数字调制技术结合。信道编码与调制的结合构成编码调制系统，它是数字通信系 统发射端的子系统，也是其核心模块之一，对应的编码调制技术也是数字通信系统的核心 技术。与编码调制系统相对应，解调和信道解码的结合构成数字通信系统接收端的解调 解码系统，对应的解调解码技术也是数字通信系统的核心技术。一般来说，信道编码是针 对无记忆信道设计和优化的，为了适应接收端的信道解码，提高编码调制系统的分集阶数 (Diversity Order)，最常见的手段是采用交织技术使得输入解调器和解码器的信息体现 出近似无记忆特性。所谓调制，表示对输入数据或信号进行变换处理，以得到适于信道传输的信号， 包括各种模拟调制和数字调制技术。对典型的数字通信系统，数字调制技术主要包括星 座映射技术以及后续处理技术，如多载波调制技术和成型滤波技术。所谓星座映射，就是 将携带数字信息的有限域“比特”序列映射成适于传输的“符号”序列。每个符号的取值 空间可以是一维实数空间、二维实数空间(即复数空间或复数平面)、或更高维的实数空 间(例如多天线MIMO系统信号传输对应的空间)。星座映射包含两个要素，即星座图和 星座点映射方式。星座图代表星座映射输出符号的所有取值组成的集合，其中，星座图的 每个点对应输出符号的一种取值。星座点映射方式代表输入比特(组)到星座点的特 定映射关系，或者星座点到比特(组)的特定映射关系，通常每个星座点与一个比特或 多个比特组成的比特组一一对应。目前最为常见以及实用的复数空间的星座图主要有 QAM (QuadratureAmplitude Modulation,正交幅度调制) 、 PSK (Phase Shift Keying,相移键控)、和APSK(Amplitude-Phase Shift Keying，幅度相移键控)调制技术；实数空间的 星座图主要为PAM(Pulse AmplitudeModulation，脉冲幅度调制)。对接收端的解码解调系 统，对应星座映射的是星座解映射，简称解映射。通常，星座解映射依据星座图和星座点映 射方式，结合信道状态信息得到对应接收符号的一个或多个比特的比特软信息。衡量编码调制技术的一个根本指标是给定频谱效率和差错控制目标的条件下， 所需信噪比门限距离信息论界的差距。频谱效率通常以星座图M维实数空间的每一维能传 输的有效信息比特表示，例如，对于不加信道编码的传统64QAM系统，其频谱效率为3比特 每维度，其中，每个星座点由两维实数组成，可携带6比特信息。差错控制目标通常以比特 错误率或者码字错误率(又称误块率)表示。信息论界通常以达到无误传输所需的最低信 噪比表示。根据信息论基本知识，对于给定的编码调制系统以及给定的信道条件，信息论界(假设以信噪比表示)是频谱效率的单调递增函数，由频谱效率唯一确定。编码调制技术的基础理论是香农信息论，主要是点对点的单用户信息论，其核心思想是从互信息最大化的角度来看，在加性白高斯噪声(Additive White Gaussian Noise, AWGN)信道下，当发射功率受限时，只有当编码调制系统的输出满足白高斯分布时，才能达到信道容量。同时信息论中信道编码定理指出，只要传信率小于信道容量，则必然存 在无误传输的编码调制系统。然而基础理论只解决编码调制的存在性问题，如何构造一个 逼近极限的切实可行的编码调制系统是近数十年来通信领域一直努力追求的目标。对典型的功率和带宽均受限制的恶劣传输信道，如宽带无线移动通信和地面数字 广播系统的传输信道，编码调制技术是传输可靠性和系统频谱效率的重要保证，因此，最新 的宽带无线移动通信和地面数字广播系统采用的作为工业界标准的编码调制技术代表了 当前实际应用的编码调制技术的最高水平。欧洲第二代地面数字电视广播标准(DVB-T2) 采用了低密度奇偶校验(Low Density Parity Check, LDPC)编码技术、比特交织技术、和 高阶QAM调制技术(包括星座旋转技术和IQ交织技术)；欧洲第二代卫星数字电视广播标 准(DVB-S2)采用了比特交织技术、LDPC编码技术、和高阶APSK调制技术；3GPP组织的LTE V8. 1提案采用了 Turbo编码技术、比特交织技术、和高阶QAM调制技术。在学术界，经过几十年的发展，编码调制技术取得了长足发展，最为典型的 当数G. Ungerboeck提出网格编码调制(Trellis CodedModulation, TCM)，参见文献 G. Ungerboeck. “Channel coding withmultilevel phase signals.，，IEEE Trans. Inform. Theory, no. 28，pp55_67，1982.)，以及 E. Zehavi 提出的比特交织编码调制 (Bit-InterleavedCoded Modulation，BICM)，参见文献 E. Zehavi，"8PSK trellis codes fora Rayleigh channel,“ IEEE Trans. Commun.，vol.40, no.5, pp. 873-884, May 1992。 TCM通过最大化欧氏距离，使得其在AWGN信道下性能表现优异，但是在衰落信道下并不 理想；而BICM则刚好相反，其在AWGN信道下较TCM有所损失，但在衰落信道下有不俗的 表现。接收端迭代解映射和译码的BICM系统，即BICM-ID系统(BICM withlterative Demapping and Decoding，简称BICM-ID)由 Xiaodong Li 等人和 Ten Brink等人独立提出， 参见文献 X. Li and J. A. Ritcey, "Bit-interleaved coded modulation with iterative decoding using softfeedback, " Electronics Letters, vol. 34, no. 10，pp.942-943, May 1998.和S.T.Brink,J. Speidel, and R. -H. Yan, "Iterative demapping and decodingfor multilevel modulation，” in Globecom' 98,1998, pp. 579-584. BICM-ID 系统通过将译码 输出的信息反馈回来作为解映射的先验信息，增大了欧氏距离，从而在AWGN信道下获得了 与TCM同样好的误码性能。但是，传统BICM-ID有一个较高的误码平台，这是因为即使所有 反馈的比特信息都是无误的，系统的误码率依然由外码的特性(对于线性码，主要取决于 码本中最小非零码重及其个数)和解映射时的Harmonic欧氏距离决定，而传统码字的最小 码距较小且其对应的个数非常多。已有的编码调制技术已经达到了很高水平，但是仍存在如下问题1、Shaping损失实际编码调制系统通常采用QAM星座图，受QAM星座图的约束， 其输出不服从高斯分布，因此星座图约束下的信息传输速率与信道容量之间存在差距，称 这种损失为Shaping损失。相应地，相比QAM星座图，使得星座图限制下的输出更接近高斯 分布而带来的增益称为Shaping增益，而减小Shaping损失的技术被称为Shaping技术。
2、编码调制独立实际编码调制系统的信道编码通常在有限域，而调制输出在实 数或复数域，编码调制相互独立，不是一个有机的整体。3、多种频谱效率实际编码调制系统通常需要进行参数调整或配置，以适应不同 频谱效率的需求。现有编码调制技术通常不能兼顾高低频谱效率，不能在高低频谱效率两 端和之间同时逼近信道容量。4、多种信道条件实际编码调制系统通常需要进行参数调整或配置，以适应不同 信道条件的需求。现有编码调制技术通常不能兼顾不同信道条件，如典型的AWGN信道和平 坦独立瑞利衰落信道。5、多个传输目标实际编码调制系统通常需要兼顾多个传输目标，包括高传输可 靠性、低复杂度、高吞吐能力、高频谱效率、鲁棒的信道适应性、低发射功率等。Shaping技术由来已久，最早可以追溯到1984年，在文献G. Forney Jr, R. G. Gal lager, G.R.Lang, F. Μ. Longstaff, and S. U. Qureshi, "Efficient modulation for band-limited channels,，，IEEE J. Select. AreasCommun. , vol. SAC-2, no. 5, pp. 632-646，Sept. 1984 中，Forney 和 Gallager 等人第一次提出 Shaping 的概念，并 指出采用等概映射QAM星座图的编码调制系统在高频谱效率时存在最高达1.53dB的 Shaping损失。此后，Shaping技术一直是编码调制领域关注的对象，从而学术界、工业界 提出了各种Shaping技术，主要包括Forney提出的TrellisShaping，参见文献G. Fomey, "Trellis shaping,，，IEEE Trans. Inform. Theory, vol. 38， pp. 281-300, Mar. 1992.艮口 通过Trellis的方法使得星座图在一个高维球体内而不是高维立方体内。还包括采用 非等概率映射的Shaping技术，采用的技术手段是通过Shaping Code达到非等概映射 的目的，参见文献 A. Calderbank and L. Ozarow, "Nonequiprobablesignaling on the Gaussian channel," IEEE Trans. Inform. Theory, vol.36, pp.726-740, July 1990.禾口 F.R.Kschischang and S. Pasupathy, "Optimalnonuniform signaling for Gaussian channels,，，IEEE Trans. Inform. Theory, vol. 39，no. 3，pp. 913-929，1993.此夕卜，还包括 一大类Shaping技术，即使得星座图各点呈现非均勻特性，其基本思路是低能量的点数多 而高能量的点数少从而使得等概映射时候的输出信号更接近高斯分布，参见文献F. -W. Sun and H. C. A. van Tilborg, ‘‘Approachingcapacity by equiprobable signaling on the Gaussian Channel, "IEEETrans. Inform. Theory,vol. 39,no. 5,pp. 1714-1716,Sept. 1993. 本发明中所指的Shaping技术属于最后一类，但是不同于Sim的一维非均勻PAM星座图，也 不同于非均勻PAM直接推广的二维或者更高维数的非均勻QAM星座图，本发明中的星座图 为类高斯星座图，不同于QAM星座图之处在于本发明的高维类高斯星座图具有圆或球对称 特点，此星座图较非均勻QAM星座图有着更好的Shaping增益。 现有的通信、广播系统通常采用BICM技术，其编码和调制部分是相互独立的， 虽然TCM技术将编码调制技术联合起来优化，但衰落信道下的性能欠佳。学术界提出的 BICM-ID技术是一个很好的结合编码调制的技术，但是现有的BICM-ID技术还有诸多弱点， 因此不利于应用到工业标准中来。比如传统BICM-ID有较高误码平台、由于它需要高阶 映射因此低频谱效率时要采用码率很低的外码、以及对信道条件的鲁棒性不够例如，针对 AWGN信道设计良好的BICM-ID系统在衰落信道下的往往表现不理想。
发明内容
本发明的目的是提供一种编码调制方法、解调解码方法及系统，该方法及系统可 在AWGN和衰落等多种信道条件下，使得编码调制系统及其对应的解调解码系统的性能在 高低频谱效率下均逼近信道容量，同时兼顾系统的吞吐能力，以克服现有技术的诸多不足。为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。依照本发明一种实施方式的编码调制方法，该方法包括步骤Si.对输入信息比特进行信道编码及比特交织，得到编码比特；S2.对所述编码比特进行M点K维类高斯星座映射，得到星座映射符号，即K维实 数向量，其中M为大于1的正整数，K为正整数。其中，当K= 1时，所述K维类高斯星座映射为一维非均勻M点PAM脉冲幅度调制 星座映射；当K = 2时，所述K维类高斯星座映射为二维M点APSK幅度相移键控星座映射。其中，所述M点K维类高斯星座映射的星座图特征如下星座点均勻分布于K维实 数空间的一个或多个超球面上，且位于所有超球面上的点的总数为M，所述超球面为距离所 述K维实数空间原点的欧氏距离相同的点的集合。其中，所述二维M点APSK幅度相移键控星座映射的星座图特征如下星座点均勻 分布于复数空间的一个或多个圆环上，且位于所有圆环上的点的点数为M，所述圆环为距离 所述复数空间原点的欧式距离相同的点的集合。其中，所述步骤S2后，直接输出所述星座映射符号，或进行如下步骤S3.对所述K维实数向量进行星座旋转，得到星座旋转符号。其中，所述星座旋转方法为使用满轶矩阵对所述K维实数向量进行矩阵变换，所述满轶矩阵包括正交矩阵，所述正交矩阵包括单位矩阵。其中，所述星座旋转方法为对所述每个超球面进行独立的预定角度向量的旋转， 所述每个超球面的预定角度向量相同或不同，所述角度向量的维数为K-I维。其中，所述星座旋转的方法为对所述每个圆环进行独立的预定角度的旋转，每个 圆环的预定角度相同或不同。其中，所述步骤S3后，将所述星座旋转符号直接输出，或进行如下步骤S4.对所述星座旋转符号进行维数转换，得到第一一维实数符号；S5.对所述第一一维实数符号进行通用实数交织，得到第二一维实数符号；S6.对所述第二一维实数符号进行维数转换，得到编码调制符号，并输出。其中，所述维数转换将输入的Kin维实数向量转换为K。ut维实数向量，其方法为，将 Nin个Kin维实数向量每一维上所有的共NinKin个实数符号重新组成N。ut个K。ut维实数向量， 其中，NinKin = NoutKout, Kin 和 K。ut 为正整数。其中，步骤Sl进一步包括Bi. 1对所述信息比特进行第一分量码或第一分量码组编码，得到第一编码比特；Bi. 2对所述信息比特进行比特交织后进行第二分量码或第二分量码组编码，得到 第二编码比特；Bi. 3合并所述第一编码比特及第二编码比特，得到编码比特。其中，步骤Sl进一步包括Cl. 1对所述信息比特进行第一分量码或第一分量码组编码，得到第一编码比特；
Cl. 2对所述第一编码比特进行比特交织，得到交织比特；Cl. 3对所述交织比特进行第二分量码或第二分量码组编码，得到第二编码比特， 即为编码比特。其中，所述分量码为卷积码或分组码；所述分量码组由多个分量码并行组成，所述 分量码组的每个分量码为卷积码或分组码。其中，所述第一分量码为基本码率为1/\的凿孔卷积码，并提供多种凿孔选项，实 现多码率；所述第二分量码为基本码率为l/k2的凿孔反馈卷积码，并提供一种凿孔选项，码 率接近或等于1 ;ki、k2为大于1的正整数。其中，所述第一分量码组的每个分量码为卷积码，其码长、码率、生成多项式和凿 孔选项独立进行配置；所述第二分量码组的每个分量码为卷积码，其码长、码率相同，生成 多项式和凿孔选项独立进行配置；所述第二分量码组的每个分量码的码率接近或等于1。其中，步骤Bi. 1、步骤Bi. 2、步骤Cl. 1、或步骤Cl. 3所述的分量码或分量码组的每 个分量码采用带校验的卷积编码，具体编码步骤如下Dl. 1对所述信息比特进行校验编码，得到校验比特；Dl. 2所述校验比特与所述信息比特一起进行卷积编码，得到分量码输出比特。其中，所述校验编码包括奇偶校验编码、CRC编码、BCH分组编码、以及RS分组编码。本发明另一实施方式提供一种编码调制系统，该系统包括编码与交织模块，用于 对输入信息比特进行信道编码及比特交织，得到编码比特；星座映射模块，用于对所述编码 比特进行M点K维类高斯星座映射，得到星座映射符号，即K维实数向量，其中M、K均为大 于1的正整数。其中，该系统还包括星座旋转模块，用于对所述K维实数向量进行星座旋转，得 到星座旋转符号。其中，该系统还包括第一维数转换模块，用于对所述星座旋转符号进行维数转 换，得到第一一维实数符号；通用实数交织模块，用于对所述第一一维实数符号进行通用实 数交织，得到第二一维实数符号；第二维数转换模块，用于对所述第二一维实数符号进行维 数转换，得到编码调制符号，并输出。其中，所述编码与交织模块进一步包括第一编码单元，用于对所述信息比特进行 第一分量码或第一分量码组编码，得到第一编码比特；第二编码单元，用于对所述信息比特 进行比特交织后进行第二分量码或第二分量码组编码，得到第二编码比特；合并单元，用于 合并所述第一编码比特及第二编码比特，得到编码比特。其中，所述编码与交织模块进一步包括第一编码单元，用于对所述信息比特进行 第一分量码或第一分量码组编码，得到第一编码比特；比特交织单元，用于对所述第一编码 比特进行比特交织，得到交织比特；第二编码单元，用于对所述交织比特进行第二分量码或 第二分量码组编码，得到第二编码比特，即为编码比特。本发明另一实施方式提供一种解调解码方法，该方法包括步骤
El.初始化，设置最大迭代次数，设置当前迭代次数为1，初始化信道解码反馈的 外部比特软信息为零，接收外部输入的包含信道状态信息的经过了相位校正的接收符号；E2.对所述接收符号进行维数转换，得到第二一维实数符号；
E3.对所述第二一维实数符号进行通用实数解交织，得到第一一维实数符号；E4.对所述第一一维实数符号进行维数转换，得到星座解映射所需的K维实数符 号；E5.结合外部的星座旋转信息、星座图信息、星座点映射方式、以及内部的信道解码反馈的外部比特软信息，对所述K维实数符号进行星座解映射，得到第一比特软信息；E6.对所述第一比特软信息进行第二分量码或第二分量码组解码，得到第二比特 软信息；E7.对所述第二比特软信息进行比特软信息解交织，得到第三比特软信息；E8.对所述第三比特软信息进行第一分量码或第一分量码组解码，得到外部比特 软信息，经过比特软信息交织后反馈到E5，并得到输出信息比特和校验比特，进行校验；E9.如果校验成功或者迭代次数已满，则停止迭代，输出信息比特，否则，迭代次数 加一，返回E5。本发明的方法及系统通过使用K维类高斯星座映射(包括APSK星座映射)，显著 降低了编码调制系统的Shaping损失；通过K维类高斯星座图的星座旋转以及结合维数转 换的通用实数交织，极大地提高衰落信道下的分集阶数；通过实施串行级联编码，有效地提 高了 BICM-ID系统的误码性能；通过带校验的并行编码，提高了串行级联编码的吞吐能力； 结合BICM-ID接收端解调解码方法，使编码调制系统的整体性能在高低频谱效率均逼近信 道容量。
图1为BICM及BICM-ID系统发射端的编码调制方框图；图2 (a)-图2 (b)为BICM及BICM-ID系统接收端的解调解码方框图；图3为实施例1的依照本发明一种实施方式的编码调制方法流程图；图4为一种64APSK星座图；图5为AWGN信道下对应一种64APSK及64QAM星座图的信息传输率；图6为实施例2的依照本发明一种实施方式的编码调制方法流程图；图7为实施例3的依照本发明一种实施方式的编码调制方法流程图；图8(a) -图8(b)为采用级联信道编码的BICM及BICM-ID系统发射端的编码调制 方框图；图9(a)-图9(b)为实施例4的依照本发明一种实施方式的采用级联信道编码的 BICM及BICM-ID系统发射端的编码调制方框图；图10(a)-图10(b)为实施例4的依照本发明一种实施方式的采用级联信道编码 的编码调制方法流程图；图11 (a)_图11 (b)为实施例5的依照本发明一种实施方式的BICM及BICM-ID系 统发射端编码调制方框图；图12(a)-图12(b)为实施例5的依照本发明一种实施方式的采用级联信道编码 的编码调制方法流程图；图13为具有并行特征的分量码组示意图；图14为以卷积码为分量码的具有并行特征的分量码组示意图15为实施例6的依照本发明一种实施方式的带校验的卷积编码方框图；图16为实施例7的依照本发明一种实施方式的编码调制方法流程图；图17(a)-图17(c)为实施例7的编码调制方法的信道编码及比特交织具体流程 图；图18为依照本发明一种实施方式的编码调制系统方框图；图19为依照本发明一种实施方式的解调解码方法流程图。
具体实施例方式本发明提出的编码调制方法、解调解码方法及系统，结合附图和实施例说明如下。以下简称基于BICM技术和BICM-ID技术的数字通信系统分别为BICM系统和 BICM-ID系统，或统称为BICM和BICM-ID系统。如图1所示，表示BICM和BICM-ID系统发射端的编码调制系统及方法示意图，二 者只是星座点映射方式(未示出)可能不同。在采用BICM和BICM-ID技术的编码调制系 统中，输入信息比特经信道编码后得到编码比特，编码比特经比特交织后得到交织比特，交 织比特经星座映射后得到输出符号。如图2 (a)和2 (b)所示，分别表示BICM和BICM-ID系统接收端的解调解码系统及 方法示意图，二者的根本区别在于=BICM-ID系统采用迭代解映射和解码技术，而BICM系统 不采用迭代解映射和解码技术。由于接收端通常采用软入软出解映射和解码技术，因此比 特以比特软信息表示，图中接收端比特交织和比特解交织具体为比特软信息交织和比特软 信息解交织。如图2(a)所示，在BICM系统接收端的解调解码系统中，外部接收机前端处理、信 号同步、和信道估计等(未示出)首先得到包含信道状态信息的接收符号(假设经过了相 位校正)；接收符号经解映射得到对应比特软信息，比特软信息经解交织后送给信道解码 模块，解交织后的比特软信息经信道解码后得到输出信息比特，完成解调解码。如图2(b)所示，在BICM-ID系统接收端的解调解码系统中，外部接收机前端处理、 信号同步、和信道估计等(未示出)首先得到包含信道状态信息的接收符号(假设经过了 相位校正)；解映射模块的输入不仅包括接收符号，还包括信道解码模块反馈的经过交织 的外部比特软信息；解映射模块得到比特软信息，经解交织后送给信道解码模块；信道解 码模块进行软入软出信道解码，得到外部比特软信息，经交织后反馈到解映射模块；解映射 和信道解码迭代进行，迭代完成后由信道解码模块得到输出信息比特，完成解调解码。需要 指出的是，在实际系统的具体实现时，接收符号可以不进行相位校正，则相应的信道状态信 息通常为复数，后续的交织、解交织和解映射需要相应的调整，但是本质上与经过相位校正 的系统是等效的。不失一般性，本发明均假设接收符号经过了相位校正。
传统BICM和BICM-ID技术的一个根本特征在于信道编码和星座映射之间引入 了比特交织模块。比特交织模块可以有效地提高编码调制系统的分集阶数，因此BICM和 BICM-ID系统在衰落信道下性能优异。BICM-ID技术的另一个根本特征在于接收端采用迭 代解映射和解码。迭代解映射和解码可以有效地增大编码调制系统解映射时的欧式距离， 因此BICM-ID系统在AWGN信道和衰落信道下性能均优异。但是传统的BICM和BICM-ID系 统存在如下缺陷
1.星座映射通常采用规则QAM星座映射或规则PSK星座映射，Shaping损失大；2. BICM-ID系统的星座映射需要高阶映射，在低频谱效率需求下，二维映射需要结 合极低码率的信道编码，系统复杂度高；3.比特交织提高的分集阶数主要表现在信道编解码模块，而对应星座映射和解映 射的分集阶数受到星座映射输出符号的限制；4.高信噪比时，系统的差错控制性能由外码特性和解映射时的Harmonic欧氏距 离决定，BICM-ID系统存在较高的误码平台；5.采用传统的卷积码作为信道编码或级联信道编码的分量码时时，由于卷积码特 有的串行编解码特性，编码调制和解调解码的吞吐能力受限；6.采用传统的卷积码作为信道编码或级联信道编码的分量码时，由于迭代解映射 和解码没有停止迭代的条件，因此需要预设最高迭代次数，在信道条件很好时，会带来极大 的运算资源浪费。针对传统BICM和BICM-ID技术存在的缺陷，本发明的方法及系统对应的创新点列 举如下
权利要求
一种编码调制方法，该方法包括步骤S1.对输入信息比特进行信道编码及比特交织，得到编码比特；S2.对所述编码比特进行M点K维类高斯星座映射，得到星座映射符号，即K维实数向量，其中M为大于1的正整数，K为正整数。
2.如权利要求1所述的编码调制方法，其特征在于，当K = 1时，所述K维类高斯星座映射为一维非均勻M点PAM脉冲幅度调制星座映射；当K = 2时，所述K维类高斯星座映射为二维M点APSK幅度相移键控星座映射。
3.如权利要求1所述的编码调制方法，其特征在于，所述M点K维类高斯星座映射的星 座图特征如下星座点均勻分布于K维实数空间的一个或多个超球面上，且位于所有超球 面上的点的总数为M，所述超球面为距离所述K维实数空间原点的欧氏距离相同的点的集合。
4.如权利要求2所述的编码调制方法，其特征在于，所述二维M点APSK幅度相移键控 星座映射的星座图特征如下星座点均勻分布于复数空间的一个或多个圆环上，且位于所 有圆环上的点的点数为M，所述圆环为距离所述复数空间原点的欧式距离相同的点的集合。
5.如权利要求1所述的编码调制方法，其特征在于，所述步骤S2后，直接输出所述星座 映射符号，或进行如下步骤53.对所述K维实数向量进行星座旋转，得到星座旋转符号。
6.如权利要求5所述的编码调制方法，其特征在于，所述星座旋转方法为使用满轶矩 阵对所述K维实数向量进行矩阵变换，所述满轶矩阵包括正交矩阵，所述正交矩阵包括单 位矩阵。
7.如权利要求3或5所述的编码调制方法，其特征在于，所述星座旋转方法为对所 述每个超球面进行独立的预定角度向量的旋转，所述每个超球面的预定角度向量相同或不 同，所述角度向量的维数为K-I维。
8.如权利要求4或5所述的编码调制方法，其特征在于，所述星座旋转的方法为对所 述每个圆环进行独立的预定角度的旋转，每个圆环的预定角度相同或不同。
9.如权利要求5所述的编码调制方法，其特征在于，所述步骤S3后，将所述星座旋转符 号直接输出，或进行如下步骤54.对所述星座旋转符号进行维数转换，得到第一一维实数符号；55.对所述第一一维实数符号进行通用实数交织，得到第二一维实数符号；56.对所述第二一维实数符号进行维数转换，得到编码调制符号，并输出。
10.如权利要求9所述的编码调制方法，其特征在于，所述维数转换将输入的Kin维实 数向量转换为K。ut维实数向量，其方法为，将Nin个Kin维实数向量每一维上所有的共NinKin 个实数符号重新组成N。ut个K。ut维实数向量，其中，NinKin = NoutKout, Kin和K。ut为正整数。
11.如权利要求1所述的编码调制方法，其特征在于，步骤Sl进一步包括Bi. 1对所述信息比特进行第一分量码或第一分量码组编码，得到第一编码比特；Bi. 2对所述信息比特进行比特交织后进行第二分量码或第二分量码组编码，得到第二 编码比特；Bi. 3合并所述第一编码比特及第二编码比特，得到编码比特。
12.如权利要求1所述的编码调制方法，其特征在于，步骤Sl进一步包括Cl. 1对所述信息比特进行第一分量码或第一分量码组编码，得到第一编码比特； Cl. 2对所述第一编码比特进行比特交织，得到交织比特；Cl. 3对所述交织比特进行第二分量码或第二分量码组编码，得到第二编码比特，即为 编码比特。
13.如权利要求11或12所述的编码调制方法，其特征在于，所述分量码为卷积码或分 组码；所述分量码组由多个分量码并行组成，所述分量码组的每个分量码为卷积码或分组 码。
14.如权利要求12所述的编码调制方法，其特征在于，所述第一分量码为基本码率为1/X的凿孔卷积码，并提供多种凿孔选项，实现多码率；所述第二分量码为基本码率为l/k2的凿孔反馈卷积码，并提供一种凿孔选项，码率接 近或等于1 ；ki、k2为大于1的正整数。
15.如权利要求12所述的编码调制方法，其特征在于，所述第一分量码组的每个分量码为卷积码，其码长、码率、生成多项式和凿孔选项独立 进行配置；所述第二分量码组的每个分量码为卷积码，其码长、码率相同，生成多项式和凿孔选项 独立进行配置；所述第二分量码组的每个分量码的码率接近或等于1。
16.如权利要求11或12所述的编码调制方法，其特征在于，步骤Bi.1、步骤Bi. 2、步 骤Cl. 1、或步骤Cl. 3所述的分量码或分量码组的每个分量码采用带校验的卷积编码，其具 体编码步骤如下Dl. 1对所述信息比特进行校验编码，得到校验比特；Dl. 2所述校验比特与所述信息比特一起进行卷积编码，得到分量码输出比特。
17.如权利要求16所述的编码调制方法，其特征在于，所述校验编码包括奇偶校验编 码、CRC编码、BCH分组编码、以及RS分组编码。
18.—种编码调制系统，其特征在于，该系统包括编码与交织模块，用于对输入信息比特进行信道编码及比特交织，得到编码比特； 星座映射模块，用于对所述编码比特进行M点K维类高斯星座映射，得到星座映射符 号，即K维实数向量，其中M、K均为大于1的正整数。
19.如权利要求18所述的编码调制系统，其特征在于，该系统还包括 星座旋转模块，用于对所述K维实数向量进行星座旋转，得到星座旋转符号。
20.如权利要求19所述的编码调制系统，其特征在于，该系统还包括第一维数转换模块，用于对所述星座旋转符号进行维数转换，得到第一一维实数符号；通用实数交织模块，用于对所述第一一维实数符号进行通用实数交织，得到第二一维 实数符号；第二维数转换模块，用于对所述第二一维实数符号进行维数转换，得到编码调制符号， 并输出。
21.如权利要求18所述的编码调制系统，其特征在于，所述编码与交织模块进一步包括第一编码单元，用于对所述信息比特进行第一分量码或第一分量码组编码，得到第一 编码比特；第二编码单元，用于对所述信息比特进行比特交织后进行第二分量码或第二分量码组 编码，得到第二编码比特；合并单元，用于合并所述第一编码比特及第二编码比特，得到编码比特。
22.如权利要求18所述的编码调制系统，其特征在于，所述编码与交织模块进一步包括第一编码单元，用于对所述信息比特进行第一分量码或第一分量码组编码，得到第一 编码比特；比特交织单元，用于对所述第一编码比特进行比特交织，得到交织比特； 第二编码单元，用于对所述交织比特进行第二分量码或第二分量码组编码，得到第二 编码比特，即为编码比特。
23.—种解调解码方法，其特征在于，该方法包括步骤El.初始化，设置最大迭代次数，设置当前迭代次数为1，初始化信道解码反馈的外部 比特软信息为零，接收外部输入的包含信道状态信息的经过了相位校正的接收符号； E2.对所述接收符号进行维数转换，得到第二一维实数符号； E3.对所述第二一维实数符号进行通用实数解交织，得到第一一维实数符号； E4.对所述第一一维实数符号进行维数转换，得到星座解映射所需的K维实数符号； E5.结合外部的星座旋转信息、星座图信息、星座点映射方式、以及内部的信道解码反 馈的外部比特软信息，对所述K维实数符号进行星座解映射，得到第一比特软信息；E6.对所述第一比特软信息进行第二分量码或第二分量码组解码，得到第二比特软信息；E7.对所述第二比特软信息进行比特软信息解交织，得到第三比特软信息； E8.对所述第三比特软信息进行第一分量码或第一分量码组解码，得到外部比特软信 息，经过比特软信息交织后反馈到E5，并得到输出信息比特和校验比特，进行校验；E9.如果校验成功或者迭代次数已满，则停止迭代，输出信息比特，否则，迭代次数加 一，返回E5。
全文摘要
本发明涉及一种用于数字通信系统中的编码调制方法、解调解码方法及系统。所述编码调制方法包括步骤对输入信息比特进行信道编码以及比特交织，得到编码比特并对编码比特进行M点K维类高斯星座映射，得到星座映射符号，即K维实数向量，其中M、K均为大于1的正整数。本发明的方法及系统可在AWGN和衰落等多种信道条件下，使得编码调制系统及其对应的解调解码系统的性能在高低频谱效率下均逼近信道容量，同时兼顾系统的吞吐能力。
文档编号H04L1/00GK101989887SQ200910090188
公开日2011年3月23日 申请日期2009年7月31日 优先权日2009年7月31日
发明者宋健, 彭克武, 杨知行, 王昭诚, 谢求亮 申请人:清华大学