[發明專利]用于整形數據序列概率分布的裝置和方法

有效

• 申請號: 201780081987.6
• 申請日: 2017-01-02
• 公開（公告）號: CN110140330B
• 公開（公告）日: 2021-08-13
• 發明（設計）人: 馬爾欽·皮庫斯;許文
• 申請（專利權）人: 杜塞爾多夫華為技術有限公司
• 主分類號: H04L27/34
• 分類號: H04L27/34;H04L1/00
• 代理公司: 北京龍雙利達知識產權代理有限公司 11329
• 代理人: 王君;肖鸝

一種概率整形器，包括輸入端，被配置為接收具有第一概率分布的輸入數據序列。該概率整形器也包括分路器，被配置為將該輸入數據序列劃分為多個獨立數據序列。概率整形器包括多個整形編碼器。每個整形編碼器被配置為接收相應的一個獨立數據序列，并將其映射到具有與第一概率分布不同的概率分布的輸出數據序列。每個整形編碼器被配置為獨立于其他整形編碼器執行其映射。概率整形器還包括合路器，被配置為從多個整形編碼器接收該輸出數據序列，并將該輸出數據序列合路成具有目標概率分布的單數據序列。該概率整形器通過將輸入數據序列劃分為可以并行處理的更短的序列，能夠增加吞吐量。

技術領域

本申請涉及用于整形數據序列概率分布的裝置和方法。

背景技術

概率整形編碼調制(probabilistically shaped coded modulation，PSCM)是一種支持帶寬高效傳輸的傳輸方案，具有接近香農容量(Shannon capacity)的性能。該方案在發射端使用整形編碼器(shaping encoder，ShEnc)和信道編碼器(channel encoder，ChEnc)，在接收端使用信道譯碼器(channel decoder，ChDec)和其之后的整形譯碼器(shaping decoder，ShDec)。這帶來了許多好處。首先，整形編碼器將輸入消息的均勻分布的比特轉換為非均勻分布，使得信道輸入符號接近能夠實現信道容量的分布。其次，通過改變整形編碼器的參數，發射器可以調整傳輸速率，而無需改變前向糾錯(forward errorcorrection，FEC)碼的參數。這兩個方面都不同于傳統的編碼調制方案(例如比特交錯編碼調制(bit-interleaved coded modulation，BICM))。在傳統的編碼調制方案中，沒有用于優化信道輸入符號分布的分布匹配。并且在傳統的編碼調制方案中，速率匹配是通過調整FEC碼的參數實現的。概率振幅整形(probabilistic amplitude shaping，PAS)是PSCM的一種，由G.Bocherer等人在“Bandwidth Efficient and Rate-Matched Low-DensityParity-Check Coded Modulation”(IEEE Trans.Commun.,vol.63,no.12,pp.4651-4665,2015)中提出。

如圖1所示是PAS系統的框圖。整形編碼器101旨在產生一個符號序列(隨機變量)，在給定符號序列作為輸入的情況下，該符號序列具有期望的概率分布。輸入符號通常具有均勻的概率分布。輸出符號通常具有非均勻的概率分布。有時整形編碼器被稱為分布匹配器(distribution matcher，DM)，整形解碼器被稱為分布逆匹配器或反向DM。分布匹配通常在塊到塊(或塊到可變長度)的基礎上進行。換句話說，整形編碼器通常將一個均勻分布的固定長度輸入序列映射到一個根據期望的概率分布進行分布的固定長度(或可變長度，取決于輸入序列)符號序列。映射應該是一對一的。

圖1所示的PAS系統的工作原理如下：

·首先，假設圖1中的系統配置為處理2^m-振幅移位鍵(amplitude shift key，ASK)符號集中的n_C個符號的塊。

·k_C個均勻分布輸入比特的序列106進入整形編碼器101。

·整形編碼器101輸出由符號集形成的n_C個振幅的序列108和概率分布為P_A 107。

·通過固定的映射b_A，每個振幅獨立地進行映射102，映射到長度為m-1的對應比特標簽。

·作為連接量的比特標簽109形成一個由(m-1)n_C比特組成的二進制序列。該序列由比率為R＝(m-1)/m的系統FEC編碼器103編碼。換句話說，每個振幅產生一個校驗比特。