[發(fā)明專利]一種采用速率兼容調(diào)制RCM的系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711167251.9
• 申請日: 2017-11-21
• 公開（公告）號(hào): CN108063648B
• 公開（公告）日: 2021-02-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魯放;董燕;李雁翎;程紅偉
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H04L1/00
• 分類號(hào): H04L1/00;H03M7/30
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 張建偉;曹葆青

本發(fā)明公開了一種RCM編碼矩陣的構(gòu)造方法，包括構(gòu)造準(zhǔn)循環(huán)矩陣、矩陣消環(huán)以及權(quán)重分配三個(gè)步驟；本方法生成的RCM編碼矩陣具有頻譜效率高、編解碼復(fù)雜度低、準(zhǔn)循環(huán)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，其頻譜效率高于傳統(tǒng)的AMC技術(shù)、且連續(xù)可調(diào)，級(jí)聯(lián)LDPC碼可以明顯提高RCM的頻譜效率，而且解碼復(fù)雜度低，適用的信道變化范圍廣，發(fā)送端實(shí)現(xiàn)簡單，具有較為廣闊的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無線通信中的速率自適應(yīng)傳輸技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種適用于盲速率自適應(yīng)傳輸?shù)乃俾始嫒菡{(diào)制RCM(Rate Compatible Modulation， RCM)技術(shù)，設(shè)計(jì)RCM編碼矩陣的構(gòu)造方法。

技術(shù)背景

速率自適應(yīng)傳輸技術(shù)根據(jù)當(dāng)前信道的實(shí)時(shí)狀態(tài)改變數(shù)據(jù)傳輸速率，從而使無線通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)高效、可靠的信息傳輸。傳統(tǒng)的AMC(Adaptive Modulation and Coding，AMC)技術(shù)依賴于實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的信道估計(jì)和反饋，且只能實(shí)現(xiàn)階梯式速率調(diào)整。而盲速率自適應(yīng)技術(shù)無需準(zhǔn)確信道估計(jì)即可實(shí)現(xiàn)速率的平滑調(diào)整。盲速率自適應(yīng)技術(shù)的基本原理是：發(fā)送端對信息序列進(jìn)行無速率編碼，不斷生成并發(fā)送編碼符號(hào)；接收端利用接收的符號(hào)嘗試解碼，如果解碼失敗，則在接收到更多的編碼符號(hào)后繼續(xù)解碼，直到解碼成功或者達(dá)到最大的編碼符號(hào)數(shù)量為止。信道條件越好，接收端成功解碼所需的符號(hào)數(shù)越少，傳輸效率越高；反之，傳輸效率越低。

速率兼容調(diào)制RCM是一種可用于盲速率自適應(yīng)傳輸?shù)木幋a調(diào)制技術(shù)， RCM利用編碼矩陣對二進(jìn)制信息序列進(jìn)行編碼，得到多值的編碼符號(hào)。設(shè)二進(jìn)制信息向量為x＝[x₀,x₁,…x_N-1]^T，編碼符號(hào)向量為y＝[y₀,y₁,…y_M-1]^T，則RCM編碼過程可表示為y＝Gx，其中，編碼矩陣G是大小為M×N的稀疏矩陣，每行有且只有n(n＜＜N)個(gè)非0元素，從權(quán)重集w＝{w₁,w₂,…,w_n}中取值。

相對于其他盲速率自適應(yīng)技術(shù)，速率兼容調(diào)制RCM具有頻譜效率高，解碼復(fù)雜度低，適用的信道變化范圍廣，發(fā)送端實(shí)現(xiàn)簡單等特點(diǎn)，具有很大的應(yīng)用潛力。構(gòu)造具有更高頻譜效率、結(jié)構(gòu)化的、編解碼復(fù)雜度更低的RCM編碼矩陣，是RCM技術(shù)得到廣泛應(yīng)用所必須解決的關(guān)鍵技術(shù)之一。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有RCM編碼矩陣頻譜效率低、編解碼復(fù)雜度較高等問題，本發(fā)明提出了一種頻譜效率高的、具有準(zhǔn)循環(huán)結(jié)構(gòu)的RCM編碼方法。

本發(fā)明提出的RCM編碼方法，包括如下步驟：

(1)設(shè)二進(jìn)制信息向量為x＝[x₀,x₁,…x_N-1]^T，編碼符號(hào)向量為 y＝[y₀,y₁,…y_M-1]^T，則RCM編碼過程表示為y＝Gx，編碼矩陣G是大小為M×N的稀疏矩陣；通過后續(xù)方法構(gòu)造矩陣G；

(2)構(gòu)造準(zhǔn)循環(huán)矩陣

構(gòu)造一個(gè)大小為m×n的全1基矩陣G'；然后將基矩陣G'中的每一個(gè)1擴(kuò)張成一個(gè)單位子矩陣H，得到具有準(zhǔn)循環(huán)結(jié)構(gòu)的矩陣G；該矩陣的最小環(huán)長為 4；

(3)矩陣消環(huán)

矩陣環(huán)長過短會(huì)降低矩陣的性能，故通過消環(huán)算法來增大矩陣G的最小環(huán)長，從而提升矩陣的性能；

采用消環(huán)函數(shù)，為矩陣G中每個(gè)單位子矩陣H(i,j)計(jì)算一個(gè)移位值p_ij，移位指該子矩陣內(nèi)部元素移位；所述H(i,j)代表基矩陣G'中的第i行第j列元素所對應(yīng)的單位子矩陣；