CN101119182B - 一种高阶调制中的比特优先选择方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高阶调制中的比特优先选择方法，包括：对信息块比特数据进行Turbo编码；对Turbo编码后的码字比特基于循环缓存进行速率匹配输出HARQ数据包并按优先保护高位比特的要求进行重排；对重排后的HARQ数据包进行高阶调制映射。这种方法较现有技术在HARQ方式下获得更高的链路吞吐量性能，减少传输时延，进一步对同步HARQ方式下的重传冗余版本进行定义，能获得同步HARQ方式下最优的吞吐量性能。

Description

一种高阶调制中的比特优先选择方法

技术领域

本发明涉及，具体涉及一种高阶调制中的比特优先选择方法。

背景技术

数字通信系统，结构如图1所示，由发射端、信道和接收端组成，其中，发射端通常包括信源、信源编码器、信道编码器和调制器等部分，接收端通常包括解调器、信道译码器、信源译码器和信宿。

在数字通信系统中，信道编码链路(包括信道编译码、调制解调等)是整个数字通信物理层的最关键技术，决定了数字通信系统的底层传输有效性和可靠性，其中：

信道编码(Channel Coding)

信道编码是为了抗击传输过程中各种各样的噪声和干扰，通过人为地增加冗余信息，使得系统具有自动纠正差错的能力，从而保证数字传输的可靠性。Turbo码是目前公认的最优的前向纠错编码之一，在许多标准协议中被广泛采用作为数据业务传输的信道编码解决方案，而且随着译码迭代次数的增加，译码纠错性能更优。在最新的3GPP LTE标准协议中采用了基于二次多项式置换(Quadratic Polynomial Permutation，QPP)交织的Turbo码作为数据业务的信道编码方案。

速率匹配(Rate Matching)

速率匹配处理是信道编码后的一项非常关键的技术，其目的是对信道编码后的码字比特进行由算法控制的重复或打孔，以保证速率匹配后的数据比特长度与所分配的物理信道资源相匹配。目前，速率匹配算法主要有两种：3GPP R6速率匹配算法和循环缓存速率匹配(Circular Buffer Rate Matching，CBRM)算法。其中，循环缓存速率匹配算法能够生成具有优秀删余图样性能的简单算法，在3GPP2的系列标准、IEEE802.16e标准和3GPP LTE标准中都采用这种速率匹配算法。

循环缓存速率匹配(Circular Buffer Rate Matching)

在循环缓存速率匹配算法中，Turbo编码输出的码字比特经比特分离，分离出三个数据比特流：系统比特流、第一校验比特流和第二校验比特流。上述三个数据比特流各自进行分块交织器重新排列，被称为块内交织。然后，在输出缓存器中，将重排后的系统比特放在开始位置，随后交错地放置两个重排的校验比特流，被称为块间交织。根据期望的输出码率，可以选择Ndata个编码比特，作为循环缓存速率匹配的输出；循环缓存速率匹配从输出缓存器中某个指定的开始位置读出Ndata个编码比特，被称为比特选择。总的来说，被选择用于传输的比特可以从缓存器中的任何位置开始读出来。如果达到缓存器的末尾，可以绕到缓存器的开始位置继续读取数据。所以，通过简单的方法便可实现基于循环缓存的速率匹配(删余或重复)。对于HARQ操作，循环缓存又具有灵活性和颗粒度的优势。

混合自动请求重传(HARQ)

混合自动请求重传(HARQ)是一种数字通信系统中极其重要的链路自适应技术。接收端对其接收的HARQ数据包进行译码，若译码正确则反馈ACK信号给发送端，通知其发送新的HARQ数据包；若译码失败则反馈NACK信号给发送端，请求发送端重新发送HARQ数据包。接收端通过对多次重传的数据包进行IR或Chase合并译码，可以提高其译码成功概率，实现链路传输的高可靠性要求。

冗余版本(Redundancy Version)

在混合自动请求重传(HARQ)方式下，在循环缓存中可以指定不同的位置作为每次传输HARQ数据包读取的起点位置。冗余版本的定义即确定了HARQ数据包在循环缓存中读取的多个起点位置，冗余版本取值便确定了本次传输HARQ数据包在循环缓存中读取的具体起点位置。例如，在LTE中，冗余版本Redundancy Version(简称RV)定义了在循环缓存的起点，用于选择一段码字生成当前的HARQ包。如果RV数目为4，冗余版本按照0，1，2和3从左到右在循环缓存中均匀地标示了四个位置。更加具体的描述可以参照LTE的虚拟循环缓存速率匹配的提案和标准。

系统比特删除(systematic bits puncturing)

通常在第一次HARQ数据包传输中，系统比特部分往往不进行删除，仅对校验比特部分进行删除来获得所需码率的HARQ数据包。但在高码率时，通过研究发现，在第一次HARQ数据包传输中，删除某些系统比特可以获得更高的信道译码性能。因此，在定义冗余版本时，需要考虑系统比特删除来获得更好的性能。

虚比特(Dummy Bits)

循环缓存速率匹配算法的块内交织算法中，若采用的块内交织算法为基于比特翻转顺序(Bit-reversal Ording，BRO)的行列交织器，当系统比特流、第一校验比特流和第二校验比特流不满足该交织器的大小要求时，需要用“虚比特”进行填充，在块内交织读出时需要删除对应填充的“虚比特”。

高阶调制(High order Modulation)

为了获得更高的频谱利用率，在众多通信标准协议中越来越倾向于采用高阶调制方式来提高系统频谱利用率和峰值传输速率性能，其中又以16QAM、64QAM等高阶调制方法最为常用。在这种高阶调制方法中，星座点映射比特往往具有不同的可靠性等级，如何利用星座点不同映射比特的可靠性来提高译码及传输性能是值得研究的一个重要方面。

在混合自动重传请求(HARQ)传输方式下，本专利即提出了一种简单有效的HARQ数据包的比特优先选择映射，提高链路的吞吐量，增强了链路的性能。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种高阶调制中的比特优先选择方法，应用在混合自动请求重传(HARQ)传输方式下，较现有技术能改善Turbo译码性能，提高无线链路的吞吐量性能，减少传输时延。

本发明的上述技术问题这样解决，提供一种高阶调制中的比特优先选择方法，包括以下步骤：

1.1)对信息块比特数据进行Turbo编码；

1.2)对Turbo编码后的码字比特基于循环缓存进行速率匹配输出混合自动重传请求HARQ数据包并按优先保护高位比特的要求进行重排；

1.3)对重排后的HARQ数据包进行高阶调制映射。

按照本发明提供的选择方法，所述步骤1.1)中的Turbo编码是基于QPP交织器的Turbo编码，所述步骤1.1)包括必要填充：在编码前首先判断所述信息块比特数据大小是否满足QPP交织器比特数据大小要求，若不满足，则在所述信息块比特数据前填充一定数量的“填充”比特，否则，不需要在所述信息块比特数据前进行填充。

按照本发明提供的选择方法，所述步骤1.1)中的Turbo编码若采用其它内交织方法的Turbo编码，除非Turbo编码内交织器有特别限定，步骤1.2)中的Turbo编码后的码字比特不包含“填充”比特。

按照本发明提供的选择方法，步骤1.2)中根据循环缓存速率匹配的不同实现方法，有两种处理流程方法。

(一)方法一(子块交织循环缓存速率匹配比特优先选择方法)

处理流程方法一包括以下处理子步骤：

3.1)对Turbo编码输出的码字比特C进行比特分离操作，输出系统比特流S，第一校验比特流P₁和第二校验比特流P₂；

3.2)对分离输出的系统比特流S、第一校验比特流P₁和第二校验比特流P₂分别进行子块交织处理；

3.3)子块交织后的第一校验比特流P₁′和子块交织后的第二校验比特流P₂′进行比特交错，组成校验比特流；

3.4)子块交织后的系统比特流S′在前，比特交错后的校验比特流在后，组成虚拟循环缓存；

3.5)依速率匹配冗余版本取值确定发送HARQ数据包在循环缓存中的起始比特位置，依需要发送的HARQ数据包长度从确定的起始位置开始在循环缓存中选择读出比特，组成需发送的HARQ数据包；

3.6)对需发送的HARQ数据包比特进行重排，将HARQ数据包高位比特交织或交错放置在星座点高可靠性映射比特位置上。

其中，步骤3.3)和3.4)又可以进行合并，被称为比特收集(bit collection)。

其中，所述步骤3.5)中的冗余版本与所述起始比特位置对应，可以是4个或8个，即：冗余版本(Redundancy Version)的数目为4(或者8)，表示对应在循环缓存中标识了4个(或者8个)的读取起点(起始比特位置)。通常，4个(或者8个)起点位置等间距分布在虚拟循环缓存中，从虚拟循环缓存起点开始依次4个(或者8个)可能的起点位置对应的冗余版本取值分别为0，1，2，3(或者0，1，2，3，4，5，6，7)。

其中，所述需发送的HARQ数据包采用同步HARQ传输方式，最大重传次数为四，四次重传中与所述起始比特位置对应的冗余版本取值可以是对应所述4个的{0，2，1，3}或{0，2，3，1}，也可以是对应所述8个的{0，4，2，6}或者{0，4，6，2}。

其中，步骤3.5)中冗余版本(Redundancy Version)的数目为4，即在循环缓存中有四个可能的HARQ数据包读取起点。通常，四个可能的起点位置等间距分布在虚拟循环缓存中，从虚拟循环缓存起点开始依次四个可能的起点位置对应的冗余版本取值分别为0，1，2，3。则当采用同步HARQ传输方式(每次重传的HARQ数据包具有相同的码字长度，进行相同的调制)，最大重传次数为4，四次重传的冗余版本取值依次为{0，2，1，3}或{0，2，3，1}，目的是可以获得最优的吞吐量性能。

其中，步骤3.5)中冗余版本(Redundancy Version)的数目为8，即在循环缓存中有八个可能的HARQ数据包读取起点。通常八个可能的起点位置等间距分布在虚拟循环缓存中，从虚拟循环缓存起点开始依次八个可能的起点位置对应的冗余版本取值分别为0，1，2，3，4，5，6，7。则当采用同步HARQ传输方式(每次重传的HARQ数据包具有相同的码字长度，进行相同的调制)，最大重传次数为4，四次重传的冗余版本取值依次为{0，4，2，6}或者{0，4，6，2}，目的是可以获得最优的吞吐量性能。

其中，所述步骤3.6)中重排可以采用比特交织收集或比特交错处理，比特交织收集和比特交错处理实现相同的功能，即将HARQ数据包高位比特放置在星座点高可靠性比特位置上。

其中，所述高位比特是指步骤3.5)中从循环缓存中先行选择读出的HARQ数据包比特。

具体的：

若HARQ数据包长度为Ndata，采用的调制方式为8PSK，则三个比特映射为一个星座点符号。在8PSK格雷映射调制中，由于星座图上的相邻关系，同一调制符号表示的3比特中，每个比特的可靠性有所不同，有两个比特的可靠性较高，有一个比特的可靠性较低。

设HARQ数据包比特序列为

调制为L个调制符号，其中第k个调制符号对应的映射比特序列为(b_0，k，b_1，k，b_2，k)，假设b_0，k，b_1，k是相对高可靠性比特，b_2，k是相对低可靠性比特，调制后的8PSK符号数为L＝Ndata/3。则比特交织收集或比特交错处理实现HARQ数据包比特序列到映射比特序列之间的重排。重排具有如下关系：(b_0，k，b_1，k，b_2，k)＝(D_k，D_k+L，D_k+2L)，其中k＝0，1，…L-1。

若HARQ数据包长度为Ndata，采用的调制方式为16QAM，则四个比特映射为一个星座点符号。在16QAM格雷映射调制方式中，由于星座图上的相邻关系，同一调制符号表示的4比特中，每个比特的可靠性有所不同，有两个比特的可靠性较高，有两个比特的可靠性较低。

设HARQ数据包比特序列为

调制为L个调制符号，其中第k个调制符号对应的映射比特序列为(b_0，k，b_1，k，b_2，k，b_3，k)，假设b_0，k，b_1，k是相对高可靠性比特，b_2，k，b_3，k是相对低可靠性比特，调制后的16QAM符号数为L＝Ndata/4。则比特交织收集或比特交错处理实现HARQ数据包比特序列到映射比特序列之间的重排。重排具有如下关系：(b_0，k，b_1，k，b_2，k，b_3，k)＝(D_k，D_k+L，D_k+2L，D_k+3L)，其中k＝0，1，…L-1。

若HARQ数据包长度为Ndata，采用的调制方式为64QAM，则六个比特映射为一个星座点符号。在64QAM格雷映射调制方式中，由于星座图上的相邻关系，同一调制符号表示的6比特中，每个比特的可靠性有所不同，有两个比特的可靠性较高，有两个比特的可靠性居中，有两个比特的可靠性较低。

设HARQ数据包比特序列为

调制为L个调制符号，其中第k个星座点符号对应的映射比特序列为(b_0，k，b_1，k，b_2，k，b_3，k，b_4，k，b_5，k)，假设b_0，k，b_1，k是相对高可靠性比特，b_2，k，b_3，k是可靠性居中的比特，b_4，k，b_5，k是相对低可靠性比特，调制后的64QAM符号数为L＝Ndata/6。则比特交织收集或比特交错处理实现HARQ数据包比特序列到映射比特序列之间的重排。重排具有如下关系：(b_0，k，b_1，k，b_2，k，b_3，k，b_4，k，b_5，k)＝(D_k，D_k+L，D_k+2L，D_k+3L，D_k+4L，D_k+5L)，其中k＝0，1，…L-1。

对于上述HARQ数据包比特序列到映射比特序列之间的重排，具体实现可以采用两种方法：

A1)比特交织收集

比特交织收集采用长度为Nrow×Ncol的矩形交织器。行数Nrow为调制阶数，列数Ncol为调制符号数。HARQ数据包比特从第一行开始一行一行按行依次写入矩形交织器，写操作完成后，从第一列开始一列一列依次从矩形交织器中读出。对于8PSK调制，矩形交织器的第一行和第二行分别对应8PSK的两个可靠性较高的映射比特，第三行对应8PSK的一个可靠性较低的映射比特。对于16QAM调制，矩形交织器的第一行和第二行分别对应16QAM的两个可靠性较高的映射比特，第三行和第四行分别对应16QAM的两个可靠性较低的映射比特。对于64QAM，矩形交织器的第一行和第二行分别对应64QAM的两个可靠性较高的映射比特，第三行和第四行分别对应64QAM的两个可靠性中等的映射比特，第五行和第六行分别对应64QAM的两个可靠性较低的映射比特。

A2)比特交错

比特交错方法直接根据HARQ数据包比特序列到映射比特序列之间的重排关系进行交错，HARQ数据包比特序列

依次映射到b_0，0，b_0，1…b_0，L-1，b_1，0，b_1，1，…，b_1，L，-1，b_M-1，0，b_M-1，1，…b_M-1，L-1。其中M为调制阶数，b_k，l为第l个调制符号的第k个映射比特。

(二)方法二(比特选择循环缓存速率匹配比特优先选择方法)

处理流程方法二包括以下处理子步骤：

7.1)对Turbo编码输出的码字比特流进行比特分离操作，输出系统比特流，第一校验比特流和第二校验比特流。

7.2)对分离的系统比特流，第一校验比特流和第二校验比特流进行比特选择速率匹配，并根据冗余版本取值和发送HARQ数据包的长度，依比特选择算法直接从上述三个分离的比特流中选择读出发送HARQ数据包比特。

7.3)对需发送的HARQ数据包比特进行重排，包括比特交织收集或比特交错处理，将HARQ数据包高位比特交织或交错放置在星座点高可靠性映射比特位置上。利用星座点映射比特的不同可靠性实现对HARQ数据包高位比特的高可靠性保护。

其中，步骤7.1)与处理流程方法一中的步骤3.1)相同，步骤7.3)与处理流程方法一中的步骤3.6)相同。

其中，所述步骤7.2)中比特选择算法包括根据地址判断“填充”比特和“虚比特”不被选择读出，即：比特选择算法产生当前选择比特在分离后的系统比特流S或第一校验比特流P1或第二校验比特流P2中的地址，直接将其读出。在产生上述地址时，若信息块比特数据包含“填充”比特，则系统比特流和校验比特流1中的“填充”比特将不被选择读出，“虚比特”也不被选择输出，该功能在算法中通过对计算出的地址进行判断来实现。

其中，步骤7.2)具体地又包括如下子步骤：

9.1)设置比特计数器n＝0。

9.2)根据给定的循环缓存速率匹配算法，判断当前输出第n个比特是否是系统比特，若输出比特是系统比特，则按照特定的计算公式确定当前选择比特在输入的系统比特流S中的地址A，根据地址A读出该系统比特，将该比特写到输出HARQ数据比特流的第n比特位置去，同时比特计算器n加1。判断比特计数器n是否达到读出HARQ数据包比特总数要求，若是，速率匹配算法结束，否则，继续速率匹配算法。其中，若当前地址A指示的是“填充比特”或者“虚比特”，则不进行所述读写操作，n不变。

9.3)根据给定的循环缓存速率匹配算法，判断当前输出第n个比特是否是校验比特，若输出比特是校验比特，需要交替地从输入的第一校验比特流P₁和第二校验比特流P₂中读出一个比特。更加具体地是，按照速率匹配的计算公式确定当前选择比特在输入的第一校验比特流P₁或者第二校验比特流P₂中的地址B，根据地址B读出所述校验比特，将该比特写到输出HARQ数据比特流的第n比特位置去，同时比特计数器n加1。判断比特计数器n是否达到读出HARQ数据包比特总数要求，若是，速率匹配算法结束，否则，继续速率匹配算法。其中，若当前地址B指示的是“虚比特”或者第一校验比特流中填充的“填充比特”，则不进行所述读写操作，n不变。

按照本发明提供的选择方法，所述高阶调制方式包括但不限制于是8PSK、16QAM、64QAM或256QAM。

按照本发明提供的选择方法，该方法可用于各种制式的数字无线通讯系统中。

本发明提供的高阶调制中的比特优先选择方法，在混合自动请求重传(HARQ)方式下，基于Turbo码循环缓存速率匹配的比特优先选择方法，利用星座点映射比特的不同可靠性，对HARQ数据包比特采用比特交织收集或比特交错方法，将HARQ数据包中高位比特映射到星座图中高可靠性比特位置，从而较现有技术在混合自动请求重传(HARQ)方式下获得更高的链路吞吐量性能，减少传输时延；进一步，对于同步混合自动请求重传方式，当冗余版本数目为4时，最大四次重传，四次重传冗余版本取值为{0，2，1，3}或{0，2，3，1}，可以获得同步HARQ方式下最优的吞吐量性能，可以采用上述四次重传冗余版本取值作为同步HARQ方式下的重传冗余版本定义，此外，采用本专利所述方法，可以在其基础上进一步提高其吞吐量性能；当冗余版本数目为8时，最大四次重传，四次重传冗余版本取值为{0，4，2，6}或{0，4，6，2}，可以获得同步HARQ方式下最优的吞吐量性能，可以采用上述四次重传冗余版本取值作为同步HARQ方式下的重传冗余版本定义；此外，采用本专利所述方法，可以在其基础上结合其他方法进一步提高其吞吐量性能。

附图说明

下面结合附图和具体实施例进一步对本发明进行详细说明。

图1是数字通信系统框图；

图2是本发明总的处理流程框图；

图3是循环缓存速率匹配处理流程方法一的处理流程框图；

图4是循环缓存速率匹配处理流程方法二的处理流程框图；

图5是HARQ数据包比特交错示意图。

图6是16QAM调制比特映射星座图；

图7是64QAM调制比特映射星座图；

图8是比特选择速率匹配算法步骤(2a)(2b1)算法流程图；

图9是比特选择速率匹配算法步骤(2a)(2b2)算法流程图；

具体实施方式

首先，说明本发明信道编码总体流程，如图2所示，包括以下步骤：

102)对信息块比特数据进行Turbo编码；

104)对Turbo编码后的码字比特基于循环缓存进行速率匹配输出HARQ数据包并按优先保护高位比特的要求进行重排；

106)对重排后的HARQ数据包进行高阶调制映射。

其中，步骤104)是本发明关键。

第二，结合本发明基于Turbo码循环缓存速率匹配的比特优先选择方法的优选实施例详细说明本发明：

(一)实施例一

实施例一采用循环缓存速率匹配处理流程方法一，其循环缓存速率匹配处理流程如图3所示，包括：

信息块比特数据序列I(i₀，i₁，…，i_K-1)，其中K为信息块比特数据长度，i_k(0≤k≤K-1)为二进制比特数据。

信息块比特数据I经过Turbo编码，输出Turbo编码码字比特流序列C(c₀，c₁，…c_3×S-1)，其中S＝K+4。在此需要说明的是Turbo编码母码码率为1/3，输出12个尾比特。

对Turbo编码输出码字比特流序列C进行比特分离操作，分离出系统比特流序列S(s₀，s₁，…s_S-1)，第一校验比特流序列P1(p₀ ¹，p₁ ¹，…p_S-1 ¹)和第二校验比特流序列P2(p₀ ²，p₁ ²，…p_S-1 ²)。

Turbo编码码字比特流序列C分别和分离出的系统比特流序列S、第一校验比特流序列P1、第二校验比特流序列P2有如下关系：

s_k＝c_3×k  k＝0，1，…S-1

$p_k^1=c_{3\×k+1},k=\mathrm{0,1},\·\·\·S-1$

$p_k^2=c_{3\×k+2},k=\mathrm{0,1},\·\·\·S-1$

分离出的系统比特流序列S、第一校验比特流序列P1和第二校验比特流序列P2分别进行子块交织，子块交织后的系统比特流序列SI(s₀ ^I，s₁ ^I，…，s_S-1 ^I)，子块交织后的第一校验比特流序列P1I(p1₀ ^I，p1₁ ^I，…，p1_S-1 ^I)，子块交织后的第二校验比特流序列P2I(p2₀ ^I，p2₁ ^I，…，p2_S-1 ^I)。

设π_sys、π_p1和π_p2分别表示分离出的系统比特流、第一校验比特流和第二校验比特流的子块交织处理函数，δ为第二校验比特流序列相对于第一校验比特流序列的子块交织偏移，则系统比特流子块交织分别和第一校验比特流子块交织、第二校验比特流子块交织有如下关系：

π_p2(i)＝(π_sys(i)+δ)％S     (0≤i≤S-1)

π_p1(i)＝π_sys(i)             (0≤i≤S-1)

其中系统比特流子块交织有如下面的关系式，但不局限于此公式。

π_sys(i)＝2^M·(imodJ)+BRO_M(i/J)，(0≤i≤S-1)，其中M＝5，

经子块交织处理后的第一校验比特流序列P1I和第二校验比特流序列P2I进行比特交错，组成校验比特序列P(p₀ ^I，p₁ ^I，…，p_2S-1 ^I)。其中校验比特序列P与子块交织处理后的第一校验比特流序列P1I、子块交织处理后的第二校验比特流序列P2I有如下关系：

$p_{2k}^I={p1}_k^I(0\≤k\≤S-1)$

$p_{2k+1}^I={p2}_k^I(0\≤k\≤S-1)$

经子块交织处理后的系统比特流SI在前，校验比特序列P在后组成虚拟循环缓存CB(cb₀，cb₁，…，cb_3×S-1)。虚拟循环缓存CB和子块交织处理后的系统比特流SI、校验比特序列P有如下关系：

${\mathrm{cb}}_k=s_k^I,k=\mathrm{0,1},\·\·\·S-1$

${\mathrm{cb}}_{S+k}=p_k^I,k=\mathrm{0,1,}\·\·\·2S-1$

设冗余版本取值为RV，则发送HARQ数据包在虚拟循环缓存中读取的起点位置由此公式确定：

但本发明并不局限于此公式。

从虚拟循环缓存中起始位置为pos(RV)开始循环读取大小为N_data的发送HARQ包的比特数据 $D=(d_0,d_1,\·\·\·,d_{N_{\mathrm{data}}-1}),$ 其中N_data为发送HARQ数据包长度。

其后对HARQ数据包比特进行比特交织收集或比特交错处理，其目的是将HARQ数据包的高位比特放置在映射星座图的高可靠性比特上，即将比特流D中前面的比特放置在映射星座图的高可靠性比特上。

①采用比特交织收集处理，星座图调制阶数为M，则矩形交织器的行数为星座图调制阶数M，矩形交织器的列数为调制符号数L＝N_data/M。

HARQ数据包比特 $D=(d_0,d_1,\·\·\·,d_{N_{\mathrm{data}}-1})$ 从矩形交织器的第一行开始一行一行按行依次写入，写入操作完成后，从第一列开始一列一列从上到下依次读出。

写入HARQ数据包后的矩形交织器如表1所示。

表1 写入HARQ数据包后的矩形交织器

从矩阵交织器中读出经比特交织收集后的比特数据流为：

$d_0,d_L,\·\·\·,d_{(M-1)L},d_1,d_{L+1},\·\·\·,d_{(M-1)L+1},\·\·\·,d_{L-1},d_{2L-1},\·\·\·,d_{N_{\mathrm{data}}-1}$

为表述方便，对上面的比特数据流进行替换，即数据比特流 $d_0,d_L,\·\·\·,d_{(M-1)L},d_1,d_{L+1},\·\·\·,d_{(M-1)L+1},\·\·\·,d_{L-1},d_{2L-1},\·\·\·,d_{N_{\mathrm{data}}-1}$ 映射为b_0，0，b_1，0…b_M-1，0，…b_0，L-1，b_1，L-1，…，b_M-1，L-1，其中比特b_k，l，表示第l个调制符号的第k个映射比特。

②采用比特交错处理，星座图调制阶数为M，调制后的调制符号数为L。设交错后HARQ数据包比特序列依次为：b_0，0，b_1，0…b_M-1，0，…b_0，L-1，b_1，L-1，…，b_M-1，L-1，其中比特b_k，l，表示第l个调制符号的第k个映射比特。则HARQ数据包比特到交错后HARQ数据包比特有如下对应关系：HARQ数据包比特序列

分别映射到序列b_0，0，b_0，1…b_0，L-1，b_1，0，b_1，1，…，b_1，L-1，b_M-1，0，b_M-1，1，…b_M-1，L-1。图5为HARQ数据包比特交错处理示意图，MSB表示HARQ数据包的高位，LSB表示HARQ数据包的低位。

最后比特流b_0，0，b_1，0…b_M-1，0，…b_0，L-1，b_1，L-1，…，b_M-1，L-1进行调制映射，第l个调制符号比特(b_0，l，b_1，l，…，b_M-1，l)对应映射比特(v₀，v₁，…，v_M-1)进行映射调制。图6和图7分别为16QAM和64QAM调制星座图。对于16QAM调制，M＝4，星座图中映射比特(v₀，v₁)为高可靠性比特，映射比特(v₂，v₃)为低可靠性比特。对于64QAM调制，M＝6，星座图中映射比特(v₀，v₁)为高可靠性比特，映射比特(v₂，v₃)为中可靠性比特，映射比特(v₄，v₅)为低可靠性比特。需要说明的是，图6和图7仅是星座图的一种映射方式，对于其它映射方式，同样可以找出其高低可靠性映射比特。

(二)实施例二

实施例二采用循环缓存速率匹配处理流程方法二，其循环缓存速率匹配处理流程如图4所示，包括：

若原始信息块比特数据向量I(i₀，i₁，…，i_K-1)，其中K为原始信息块比特数据长度，i_k(0≤k≤K-1)为二进制比特数据。

Turbo编码采用基于QPP交织的Turbo编码方法。由于QPP交织器不支持连续长度信息块的交织，当原始信息块比特数据长度不满足QPP交织长度要求时，需要在原始信息块比特数据前进行“填充”(padding)操作，填入“0”比特，构成Turbo编码输入的信息块比特数据向量X(x₀，x₁，…，x_S-1)，其中，S为信息块比特数据长度。信息块比特数据向量X中比特(x₀，x₁，…x_S-K-1)为“填充”的“0”比特数据。

信息块比特数据X输入基于QPP交织的Turbo编码器进行编码，输出Turbo编码码字比特流序列C(c₀，c₁，…c_3×S+11)。在此需要说明的是Turbo编码的母码码率为1/3，生成12个尾比特。

基于QPP交织的Turbo编码输出的码字比特流序列C输入基于循环缓存的速率匹配模块进行比特选择，将比特选择输出HARQ数据包按优先保护高位比特的要求进行重排，处理主要包括如下子步骤：

(1)对Turbo编码输出的码字比特流序列C(c₀，c₁，…c_3×S+11)进行比特分离操作，分离出系统比特流序列S(s₁，s₁，…s_S+3)，第一校验比特流序列P1(p₀ ¹，p₁ ¹，…p_S+3 ¹)和第二校验比特流序列P2(p₀ ²，p₁ ²，…p_S+3 ²)，每路比特流长度为S+4。输入码字比特流序列C分别和系统比特流序列S、第一校验比特流序列P1和第二校验比特流序列P2有如下关系：

s_k＝c_3×k    k＝0，1，…S+3

$p_k^1=c_{3\×k+1},k=\mathrm{0,1},\·\·\·S+3$

$p_k^2=c_{3\×k+2},k=\mathrm{0,1},\·\·\·S+3$

(2)对系统比特流序列S、第一校验比特流序列P1和第二校验比特流序列P2进行比特选择速率匹配处理，在比特选择速率匹配输出中，去除系统比特流S和第一校验比特流P1中的“填充”比特，去除“虚比特”，输出HARQ数据包比特。

步骤(2)具体又包括下面两个子步骤(2a)(2b1)或(2a)(2b2)。

(一)当设计者考虑将“虚比特”假想添加在系统比特流序列S、第一校验比特流序列P1和第二校验比特流序列P2前面时，执行子步骤(2a)(2b1)，算法流程如图8所示。

(二)当设计者考虑将“虚比特”假想添加在系统比特流序列S、第一校验比特流序列P1和第二校验比特流序列P2后面时，执行子步骤(2a)(2b2)，算法流程如图9所示。

(2a)设置比特计数器n＝0，用来统计速率匹配输出比特数。速率匹配子块交织过程中假想填充“虚比特”个数为D＝32×ceil((S+4)/32)-(S+4)。虚拟循环缓存读取起始行号c＝σ+RV×(96/nRV)，其中σ为起始读取行偏移，RV为冗余版本取值，nRV为冗余版本数目。发送HARQ子包比特数为N_data。在此需要说明的是，本实施例中速率匹配子块交织算法为32列的交织器，但本发明不局限于此。

(2b1)当比特计数器n值小于N_data时，循环执行子步骤(I)(II)(III)的速率匹配操作。

(I)行号c对虚拟循环缓存总列数96进行取模运算。

(II)当满足行号c小于32时，根据循环缓存速率匹配算法特点，当前输出比特为系统比特，循环进行子步骤①②③操作。

①计算当前选择系统比特在输入系统比特流序列S中的比特位置A，A＝ColPerm(c)-D。其中ColPerm为速率匹配子块交织的列置换向量，ColPerm＝[0，16，8，24，4，20，12，28，2，18，10，26，6，22，14，30，1，17，9，25，5，21，13，29，3，19，11，27，7，23，15，31]。

②当满足地址A小于S+4，循环执行(i)(ii)操作：(i)当地址A大于等于S-K时，读出系统比特流序列S中系统比特s_A，将该比特写到输出HARQ数据包比特流第n比特位置去，比特计数器n加1。判断n是否等于N_data，若相等，则速率匹配算法结束，否则，继续执行速率匹配算法。(ii)地址A加上子块交织列数32。

③行号c加1。

(III)当行号c大于等于32时，根据循环缓存速率匹配算法特点，当前输出比特为校验比特，循环进行子步骤①②③操作。

①计算当前选择校验比特在输入第一校验比特流序列P1中的比特位置B，B＝ColPerm(c/2-16)-D，ColPerm为速率匹配子块交织的列置换向量。

②当地址B满足小于S+4，循环执行(i)(ii)(iii)(iv)(v)操作：(i)当地址B大于等于S-K时，读出第一校验比特流序列P1中校验比特p_B ¹，再将该比特写到输出HARQ数据包比特流第n比特位置去，比特计数器n加1。判断n是否等于N_data，若相等，则速率匹配算法结束，否则，继续执行速率匹配算法。(ii)计算当前选择校验比特在输入第二校验比特流序列P2中的比特位置B2，B2＝B+δ，其中δ为第二校验比特流序列相对于第一校验比特流序列的子块交织偏移。(iii)当B2大于等于S+4时，B2减去S+4+D。(iv)当B2大于等于0时，读出第二校验比特流序列P2中校验比特p_B2 ²，将该比特写到输出HARQ数据包比特流第n比特位置去，比特计数器n加1。判断n是否等于N_data，若相等，则速率匹配算法结束，否则，继续执行速率匹配算法。(v)地址B加上子块交织列数32。

③行号c加2。

(2b2)当比特计数器n值小于N_data时，循环进行子步骤(I)(II)(III)的速率匹配操作。

(I)行号c对虚拟循环缓存总列数96进行取模运算。

(II)当行号c小于32时，根据循环缓存速率匹配算法特点，当前输出比特为系统比特，循环进行子步骤①②③④操作。

①计算当前选择系统比特在输入系统比特流序列S中的比特位置A，A＝ColPerm(c)。其中ColPerm为速率匹配子块交织的列置换向量，ColPerm＝[0，16，8，24，4，20，12，28，2，18，10，26，6，22，14，30，1，17，9，25，5，21，13，29，3，19，11，27，7，23，15，31]。

②当满足地址A小于S-K时，地址A循环加上子块交织列数32。

③当地址A小于S+4时，循环执行(i)(ii)操作：(i)读出系统比特流序列S中系统比特s_A，再将该比特写到输出HARQ数据包比特流第n比特位置去，比特计数器n加1。判断n是否等于N_data，若相等，则速率匹配算法结束，否则，继续执行速率匹配算法。(ii)地址A加上子块交织列数32。

④行号c加1。

(III)当行号c大于等于32时，根据循环缓存速率匹配算法，当前输出比特为校验比特，循环进行子步骤①②③④操作。

①计算当前选择校验比特在输入第一校验比特流序列P1中的比特位置B，B＝ColPerm(c/2-16)。

②当地址B小于S-K时，循环执行(i)(ii)操作：读出第二校验比特流序列P2中校验比特p_B+δ ²，再将该比特写到输出HARQ数据包比特流第n比特位置去，比特计数器n加1。判断n是否等于N_data，若相等，则速率匹配算法结束，否则，继续执行速率匹配算法。(ii)地址B加上子块交织列数32。

③当地址B小于S+4，循环执行(i)(ii)(iii)操作：(i)读出第一校验比特流序列P1中校验比特p_B ¹，再将该比特写到输出HARQ数据包比特流第n比特位置去，比特计数器n加1。判断n是否等于N_data，若相等，则速率匹配算法结束，否则，继续执行速率匹配算法。(ii)读出第二校验比特流序列P2中校验比特p_{mod(B+δ，S+4)} ²，再将该比特写到输出HARQ数据包比特流第n比特位置去，比特计数器n加1。判断n是否等于N_data，若相等，则速率匹配算法结束，否则，继续执行速率匹配算法。(iii)地址B加上子块交织列数32。

④行号c加2。

(3)对输出HARQ数据包比特 $D=(d_0,d_1,\·\·\·,d_{N_{\mathrm{data}}-1})$ 进行比特交织收集或比特交错处理，其目的是将HARQ数据包的高位比特放置在映射星座图的高可靠性比特上，即将比特流D中前面的比特放置在映射星座图的高可靠性比特上。

①采用比特交织收集处理，星座图调制阶数为M，则矩形交织器的行数为星座图调制阶数M，矩形交织器的列数为调制符号数L＝N_data/M。

HARQ数据包比特 $D=(d_0,d_1,\·\·\·,d_{N_{\mathrm{data}}-1})$ 从矩形交织器的第一行开始一行一行按行依次写入，写入操作完成后，从第一列开始一列一列从上到下依次读出。

写入HARQ数据包后的矩形交织器如表2所示。

表2 写入HARQ数据包后的矩形交织器

从矩阵交织器中读出经比特交织收集后的比特数据流为：

$d_0,d_L,\·\·\·,d_{(M-1)L},d_1,d_{L+1},\·\·\·,d_{(M-1)L+1},\·\·\·,d_{L-1},d_{2L-1},\·\·\·,d_{N_{\mathrm{data}}-1}$

为表述方便，对上面的比特数据流进行替换，即数据比特流 $d_0,d_L,\·\·\·,d_{(M-1)L},d_1,d_{L+1},\·\·\·,d_{(M-1)L+1},\·\·\·,d_{L-1},d_{2L-1},\·\·\·,d_{N_{\mathrm{data}}-1}$ 映射为b_0，0，b_1，0…b_M-1，0，…b_0，L-1，b_1，L-1，…，b_M-1，L-1，其中比特b_k，l，表示第l个调制符号的第k个映射比特。

②采用比特交错处理，星座图调制阶数为M，调制后的调制符号数为L。设交错后HARQ数据包比特序列依次为：b_0，0，b_1，0…b_M-1，0，…b_0，L-1，b_1，L-1，…，b_M-1，L-1，其中比特b_k，l表示第l个调制符号的第k个映射比特。则HARQ数据包比特到交错后HARQ数据包比特有如下对应关系：HARQ数据包比特序列

分别映射到序列b_0，0，b_0，1，…b_0，L-1，b_1，0，b_1，1，…，b_1，L-1，b_M-1，0，b_M-1，1，…，b_M-1，L-1。图5为HARQ数据包比特交错处理示意图，MSB表示HARQ数据包的高位，LSB表示HARQ数据包的低位。

最后比特流b_0，0，b_1，0…b_M-1，0，…b_0，L-1，b_1，L-1，…，b_M-1，L-1进行调制映射，第l个调制符号比特(b_0，l，b_1，l，…，b_M-1，l)对应映射比特(v₀，v₁，…，v_M-1)进行映射调制。图6和图7分别为16QAM和64QAM调制星座图。对于16QAM调制，M＝4，星座图中映射比特(v₀，v₁)为高可靠性比特，映射比特(v₂，v₃)为低可靠性比特。对于64QAM调制，M＝6，星座图中映射比特(v₀，v₁)为高可靠性比特，映射比特(v₂，v₃)为中可靠性比特，映射比特(v₄，v₅)为低可靠性比特。需要说明的是，图6和图7仅是星座图的一种映射方式，对于其它映射方式，同样可以找出其高低可靠性映射比特。

Claims (5)

1.一种高阶调制中的比特优先选择方法，其特征在于，包括以下步骤：

1.1)对信息块比特数据进行Turbo编码；

1.2)对Turbo编码后的码字比特基于循环缓存进行速率匹配输出HARQ数据包并按优先保护高位比特的要求进行重排；

1.3)对重排后的HARQ数据包进行高阶调制映射；

其中，所述步骤1.2)包括：

7.1)对Turbo编码输出的码字比特流进行比特分离操作，输出系统比特流，第一校验比特流和第二校验比特流；

7.2)对分离的系统比特流，第一校验比特流和第二校验比特流进行比特选择速率匹配，并根据冗余版本取值和发送HARQ数据包的长度，依比特选择算法直接从上述三个分离的比特流中选择读出比特，组成需发送的HARQ数据包比特；

7.3)对需发送的HARQ数据包比特进行重排，包括比特交织收集或比特交错处理，将HARQ数据包高位比特交织或交错放置在星座点高可靠性映射比特位置上。

2.根据权利要求1所述选择方法，其特征在于，所述步骤1.1)中的Turbo编码是基于QPP交织器的Turbo编码，所述步骤1.1)包括必要填充：在编码前首先判断所述信息块比特数据大小是否满足QPP交织器比特数据大小要求，若不满足，则在所述信息块比特数据前填充一定数量的“填充”比特，否则，不需要在所述信息块比特数据前进行填充。

3.根据权利要求1所述选择方法，其特征在于，所述步骤7.2)中比特选择算法包括根据地址判断“填充”比特和“虚比特”不被选择读出。

4.根据权利要求1所述选择方法，其特征在于，所述步骤7.2)

具体包括：

9.1)设置比特计数器n＝0；

9.2)判断当前输出第n个比特是否是系统比特，若输出比特是系统比特，则按当前选择比特在输入的系统比特流S中的地址A读出该系统比特，将该比特写到输出HARQ数据比特流的第n比特位置去，同时比特计算器n加1；判断比特计数器n是否达到读出HARQ数据包比特总数要求，若是，速率匹配结束，否则，返回步骤9.2)继续速率匹配；其中，若当前地址A指示的是“填充比特”或者“虚比特”，则不进行所述读写操作，n不变；

9.3)判断当前输出第n个比特是否是校验比特，若输出比特是校验比特，则按照当前选择比特在输入的第一校验比特流P1或者第二校验比特流P2中的地址B读出所述校验比特，将该比特写到输出HARQ数据比特流的第n比特位置去，同时比特计数器n加1；判断比特计数器n是否达到读出HARQ数据包比特总数要求，若是，速率匹配结束，否则，返回步骤9.3)继续速率匹配；其中，若当前地址B指示的是“虚比特”或者第一校验比特流中填充的“填充比特”，则不进行所述读写操作，n不变。

5.根据权利要求1所述选择方法，其特征在于，所述高阶调制方式是8PSK、16QAM、64QAM或256QAM。

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