[發(fā)明專利]一種多級編碼和解碼的方法以及一種多級編碼器和解碼器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201880092341.2
• 申請日: 2018-04-13
• 公開（公告）號: CN111954990B
• 公開（公告）日: 2023-06-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 歐紐爾凱·伊斯坎;羅納爾多·伯恩克;許文
• 申請（專利權(quán)）人: 杜塞爾多夫華為技術(shù)有限公司
• 主分類號: H04L1/00
• 分類號: H04L1/00;H04L27/34
• 代理公司: 北京龍雙利達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11329
• 代理人: 李佳;王君

提出了一種編碼器，用于將消息編碼為信道輸入符號。該編碼器被配置為劃分該消息以獲得消息部分，將該消息部分編碼為編碼部分，以使得至少一個編碼部分具有非均勻的分布，將該編碼部分映射到該信道輸入符號。信道輸入符號基于多個編碼部分。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總體上涉及通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域。特別地，本發(fā)明涉及一種用于將消息編碼為信道輸入符號的編碼器以及一種相應(yīng)的編碼方法。此外，本發(fā)明涉及一種用于將信道符號解碼為消息的解碼器以及一種相應(yīng)的解碼方法。此外，本發(fā)明涉及一種相應(yīng)的計算機程序。

背景技術(shù)

例如電信網(wǎng)絡(luò)的傳輸信道或通信信道可以通過其信道容量來表征，該信道容量例如反映可以在傳輸信道上實現(xiàn)的最高信息速率，并且特別地反映可以以任意小的錯誤概率獲得的最高信息速率。

為了達(dá)到傳輸信道的容量，信道輸入符號需要具有一定的概率分布。例如，需要高斯分布才能達(dá)到加性高斯白噪聲（Additive?white?Gaussian?noise，AWGN）信道的容量。但是，在大多數(shù)已知的系統(tǒng)中，由于使用了均勻分布的信道輸入符號，所以沒有優(yōu)化信道輸入符號的分布。這種均勻分布是不利的，因為通常不能達(dá)到容量，并且容量之間存在差距。與容量有關(guān)的損耗稱為整形損耗，并且對于均勻分布的信道輸入符號，損耗在AWGN信道上可能高達(dá)1.53dB。尤其是在高階調(diào)制的情況下，整形損耗會變得很明顯。

有兩種已知的方法可以減少高階調(diào)制的整形損耗。第一種方法是圖1的編碼器100所示的概率整形（probabilistic?shaping，PS）。編碼器100的輸入是要在傳輸信道上傳輸?shù)南?01。整形編碼器102將包括均勻分布的比特的消息轉(zhuǎn)換為具有非均勻分布的整形消息103。然后，信道編碼器104對整形消息103進(jìn)行編碼，以便以二進(jìn)制碼字105的形式輸出非均勻分布的比特。碼字105由解復(fù)用器106劃分為碼字部分107a，107b，107c。碼字部分107a，107b，107c通過符號映射器108映射到信道輸入符號109，該符號映射器108可以是常規(guī)的符號映射器，例如常規(guī)的正交幅度調(diào)制（Quadrature?Amplitude?Modulation，QAM）或幅移鍵控（Amplitude-Shift?Keying，ASK）符號映射器，其中每個碼字部分可以對應(yīng)于QAM或ASK符號的不同比特級。整形編碼器102使每個星座點的概率不同，從而通過調(diào)整概率分布，信道輸入符號109可以具有接近分布的容量。這進(jìn)而在接收器處導(dǎo)致整形增益。

第二種已知方法稱為非均勻星座圖（non-uniform?constellations，NUC）或幾何整形，請參見Loghin，Nabil?Svenh等人，“用于ATSC?3.0的非均勻星座圖”，IEEE廣播會刊（IEEE?Transactions?on?Broadcasting）62.1（2016），第197-203頁。根據(jù)該方法的編碼器包括具有非均勻星座圖的符號映射器。這樣的符號映射器將二進(jìn)制碼字映射到不具有諸如QAM符號之類的規(guī)則結(jié)構(gòu)的信道輸入符號。相反，該信道輸入符號具有有助于減少整形損耗的優(yōu)化結(jié)構(gòu)。該信道輸入符號的概率分布是均勻的，但是星座點之間的距離被優(yōu)化，即，星座點被非均勻地間隔開。

通常，在圖1的編碼器100中實現(xiàn)的PS方案比NUC方法執(zhí)行得更好。原因是在AWGN信道上，PS可以消除整形損耗，并且還可以補償由于單級解映射而引起的解映射損耗。然而，盡管編碼器100的PS在AWGN信道上幾乎最佳地工作，但是當(dāng)考慮衰落信道時，其便不再接近容量。

發(fā)明內(nèi)容

認(rèn)識到上述缺點和問題，本發(fā)明旨在改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)。特別地，本發(fā)明的目的是解決上述問題并提供改進(jìn)的編碼方案。本發(fā)明特別的目的是減少整形損耗，特別是在衰落信道上。

通過獨立權(quán)利要求的特征來實現(xiàn)上述目的。根據(jù)從屬權(quán)利要求、說明書和附圖，本發(fā)明的其他實施例是顯而易見的。