[發明專利]支持比特加載及比特映射的編碼調制方法及系統

有效

• 申請號: 201410542566.7
• 申請日: 2014-10-14
• 公開（公告）號: CN104301071B
• 公開（公告）日: 2017-08-11
• 發明（設計）人: 楊昉;顏克茜;彭克武;宋健;馬旭
• 申請（專利權）人: 清華大學;北京數字電視國家工程實驗室有限公司
• 主分類號: H04L1/00
• 分類號: H04L1/00;H04L5/00
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司11002
• 代理人: 李相雨

技術領域

本發明涉及數字信息傳輸技術領域，尤其涉及一種支持比特加載及比特映射的編碼調制方法、編碼調制及解碼解調系統。

背景技術

寬帶通信系統廣泛采用正交頻分復用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，簡稱OFDM)技術，該系統將信道分割為若干個并行正交子載波，高速串行數據流被分割并調制到不同的子載波上進行傳輸，從而使每個子載波對應的符號周期增加，抵抗多徑時延擴展帶來的碼間干擾。

在OFDM系統中，每個子載波可視為獨立經歷一個平坦衰落信道，不同子載波的信道質量不同，其傳輸數據的能力也各不相同。因此，可以通過自適應資源分配提高系統的總體傳輸性能。比特加載技術是一種常用的自適應資源分配技術，支持每個子載波采用不同的調制參數，包括加載比特數目、星座映射、發射功率，以提高系統的傳輸速率和魯棒性。在發射端，基于每個子載波的信道質量，自適應地對該載波的調制參數進行匹配，對于信道質量較好的子載波，可以獲得更多發射功率，采用高階數的星座映射圖，提供更高的傳輸速率；對于信道質量較差的子載波，可以降低發射功率，采用低階數的星座映射圖，以提高整個系統的傳輸容量。

然而，如果要支持每個比特都采用不同的調制方式，就需要在系統信令中將調制信息傳遞給接收端，這樣會導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律分布的子載波，并采用同樣的加載比特數目和星座映射方式。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。

編碼調制系統通常采用低密度奇偶校驗(Low Density Parity Check Code，簡稱LDPC)碼和高階調制以逼近香農限的優越性能，獲得高魯棒性和高頻譜效率。性能優越的非規則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系會影響編碼調制系統的糾錯性能。

為了提升編碼調制系統的性能，可采用比特映射技術。最早的比特映射技術認為應當在信道質量好時，將列重大的變量節點映射到保護能力強的星座映射符號比特，在信道質量差時，反之而行。該方法在一定程度上能提高系統性能，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通過合理設計比特交織和比特置換實現：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律，而后根據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，從而優化比特映射關系。該方法不僅能提高系統性能，而且實現簡單、復雜度低。然而，這一方法只適用于所有子載波采用同樣比特加載數目和星座映射圖的系統。

鑒于此，如何在支持比特加載的系統中實現低復雜度的比特置換技術，使得系統可以通過簡單的交織和置換，以較低的信令開銷和實現復雜度為代價，優化編碼比特到星座映射符號比特位置之間的映射關系，提高系統性能，是需要解決的問題。

發明內容

為解決上述的技術問題，本發明提供一種支持比特加載及比特映射的編碼調制方法及其系統，能夠使得系統能支持以資源顆粒為單位的不同子載波采用不同調制方式的比特加載技術，同時能夠在較低的信令開銷和實現復雜度下實現比特映射技術，提高系統傳輸吞吐率和魯棒性。

第一方面，本發明提供一種支持比特加載及比特映射的編碼調制方法，包括：

將待傳輸數據進行前向糾錯編碼，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交織，獲取內交織后的全部資源顆粒比特；

根據預設的比特加載表中的每個資源顆粒對應的子載波標號及加載比特數目，將所述內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；

根據預設的比特置換圖樣，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的待傳輸子載波中，進行星座映射，獲取待傳輸的星座映射符號；

將所述待傳輸的星座映射符號進行處理，獲取適于傳輸的信號。

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：