[發明專利]信道編碼器及用于編碼信息字的方法

有效

• 申請號: 201880098682.0
• 申請日: 2018-10-25
• 公開（公告）號: CN112840581B
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發明（設計）人: 喬治·波切爾;英格瑪·蘭德;簡-克洛德·貝爾菲奧里
• 申請（專利權）人: 華為技術有限公司
• 主分類號: H04L1/00
• 分類號: H04L1/00;H03M13/25;H04L27/34
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司 11205
• 代理人: 王蕊;臧建明

本發明涉及一種信道編碼器(400)，其被配置為將長度為K?J比特且K＞J＞0的信息字u編碼為長度為N比特且N?K＝M＞0的碼字x，其中碼字x包含信息字u和M+J個奇偶校驗比特p，并且其中信道編碼器(400)被配置為對M+J個奇偶校驗比特p實施概率整形方案，使得碼字x＝[u，p]是線性碼C的碼字，并且M+J個奇偶校驗比特p滿足第一整形約束。

技術領域

本發明總體上涉及信道編碼領域。更具體地，本發明涉及一種信道編碼器及相應的用于編碼信息字的方法。

背景技術

信道碼在所有數字通信系統中都是必不可少的。用于前向糾錯(forward errorcorrection，FEC)編碼的系統(也稱為編碼方案)由發射器側的編碼器和接收器側的解碼器組成。編碼器添加冗余至待傳輸數據，即附加冗余數據，而解碼器利用該冗余來校正傳輸錯誤，使得盡管通信信道有噪聲，接收器仍獲得沒有錯誤的傳輸數據。圖1示出了這樣的通信系統100，其中被稱為信息字的待傳輸數據u被給至編碼器101，編碼器10l產生包含冗余的碼字x。然后包含冗余的碼字x在通常引入錯誤的、有噪聲的通信信道103上傳輸。輸出向量y被提供給解碼器105，解碼器105產生所傳輸的碼字和所傳輸的數據的估計?？赡艿拇a字集合C被稱為碼或信道碼，并且下面將具體關注這樣的碼。

由于編碼器和解碼器側的復雜性原因，通常采用在有限域上的線性碼。為簡單起見，以下針對大小為2的有限域F₂＝{0，1}進行描述；然而，一切同樣適用于其它域或環。長度為N、維度為K的碼C(簡稱為碼(N，K))可以由大小為K×N的生成器矩陣G定義：

在這種情況下，將長度為K的信息字u映射到長度為N的碼字x的編碼器由下式給出：

x＝uG

其中，加法和乘法在二進制域{0，1}上?？商娲?，碼C可由大小為(N-K)×N的奇偶校驗矩陣H來定義：

其中，H^T表示H的轉置。

為了方便標注，在下文中也將使用M＝N-K。要注意的是，通過經由奇偶校驗矩陣H的線性碼的定義，當且僅當xH^T＝0時，向量x是碼字。

對于給定的發生器矩陣，可以確定校驗矩陣，反之亦然(參見F.J.Mac WilliamsN.J.A.Sloane：糾錯碼理論。北荷蘭出版，1977)。

為了有效編碼和改進誤差性能，校驗矩陣通常被分解為兩個部分：H＝[H_s，H_p]，其中，H_p為滿秩(N-K)×(N-K)矩陣。表達式[H_s，H_p]表示H_s和H_p的級聯。H_p部分被稱為奇偶校驗形成部分，H_s部分被稱為校驗子形成部分。系統編碼工作如下：對長度為K的消息u附加長度為N-K的冗余比特p。如果則得到的向量x＝[u，p]是長度為N的碼字。因此，可以在兩個步驟中從消息u計算奇偶校驗比特p：第一步驟為計算校驗子第二步驟為計算奇偶校驗比特這種編碼被稱為系統的，因為碼字由具有附加奇偶校驗比特p的未經改變的消息u組成。

用于數據傳輸的頻帶在無線、光纖和銅電纜通信中是非常昂貴且受限的資源。為了減輕此帶寬限制，需要高階調制，其中，多于1比特被映射到每一實維(real-dimensional)時頻時隙。常見的高階調制格式有正交幅度調制(quadrature amplitudemodulation，QAM)和幅度相移鍵控(amplitude phase-shift keying，APSK)。