CN101488819A - 一种低密度奇偶校验码编码调制方法及装置 - Google Patents
一种低密度奇偶校验码编码调制方法及装置 Download PDFInfo
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Abstract
本发明实施例提供一种低密度奇偶校验码编码调制方法，对信息序列进行低密度奇偶校验码编码处理，得到码字，并对所述码字进行交织处理，然后，对所述经过交织处理的码字进行调制处理；同时，本发明实施例还提供一种低密度奇偶校验码编码调制装置。本发明实施例公开的技术方案基于低密度奇偶校验码的度分布的重要性，以及高阶调制中星座图上不同比特具有不同的可靠度特点，能获得优的编码调制增益。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种低密度奇偶校验码编码调制方法及装置。
背景技术
低密度奇偶校验码(LDPC：Low Density Parity Check Codes)是一种线性分组码，其名称来源于其校验矩阵的稀疏性，即校验矩阵中每行(每列)非零元素的个数非常稀少，大部分元素都是“O”，且非零元素位置呈随机发布。
对于码长为n、信息位个数为k的LDPC码，可以由其校验矩阵H(n-k)×n来描述，所有码字满足x·HT＝0。校验矩阵的每一行表示一个校验约束，其中所有非零元素对应的码元变量xj构成一个校验集，用一个校验方程表示；校验矩阵的每一列表示一个码元变量参与的校验约束，当列元素不为零时，表示该码元变量参与了该行的校验约束。
与其它编码相比，LDPC码具有以下优点：
(1)LDPC码的译码复杂度较低，并且，由于LDPC码译码算法中一次迭代的计算复杂度比其他编码译码算法中一次迭代的计算复杂度低，因此可以通过改变最大迭代次数获得“复杂度-性能”的最佳折衷，另外，LDPC码的译码高度并行；
(2)二进制LDPC码的最小距离随着码长以逼近1的概率线性增大；
(3)根据任意码长与编码率很容易设计性能优越的LDPC码；
(4)LDPC码无“错误地板”现象，适合于应用短帧的场合。
现有的基于低密度奇偶校验码的编码调制方法如附图1所示，信息序列S经过LDPC编码后，产生码字序列C，码字序列C经过调制模块生成调制符号序列。
调制模块在对码字序列C进行调制的过程中，可以采用的调制方式包括：四相相移键控(QPSK)、16位正交幅度调制(16QAM)、64位正交幅度调制(64QAM)等。
在经过高阶调制(16QAM，64QAM)处理后，映射到星座图上的比特具有不同的可靠度。如附图2所示，对于16QAM调制来说，一个星座点对应4个比特，即b3、b2、b1、b0，其中b3、b1比b2、b0具有更高的可靠度。如附图3所示，对于64QAM来说，一个星座点对应6个比特，即b5、b4、b3、b2、b1、b0，在这6个比特中b5、b2具有比较高的可靠度，b4、b1具有中等可靠度，b3、b0具有最低的可靠度。
发明人在实现本发明的过程中发现，现有技术中，信息序列经过LDPC编码后，直接经过调制模块(如QPSK，16QAM，64QAM等)生成调制符号序列。但是对于LDPC码来说，LDPC码的性能与其度分布强相关。所谓度分布，指低密度奇偶校验码的校验矩阵各行(或列)的“1”的个数，称之为行(列)度分布。对于LDPC码中不同度分布的比特具有不同的重要性，度分布越高的比特对性能贡献越重要。另一方面，对于高阶调制来说，映射到星座图上的比特具有不同的可靠度，有的比特可靠度高，有的比特可靠度低。而现有技术并没有充分利用上述两点，因此并不能获得最优的编码调制增益。
发明内容
本发明实施例要解决的主要技术问题是提供一种低密度奇偶校验码编码调制方法及装置，从而充分利用了低密度奇偶校验码中度分布的特点，获得优质的编码调制增益。
本发明实施例提供了一种低密度奇偶校验码编码调制方法，包括：
对信息序列进行低密度奇偶校验码编码处理，得到码字；
对所述码字进行交织处理；
对所述经过交织处理的码字进行调制处理。
本发明实施例还提供了一种低密度奇偶校验码编码调制装置，包括：
低密度奇偶校验码编码模块，用于对信息序列进行低密度奇偶校验码编码处理，得到码字；
交织模块，用于对所述低密度奇偶校验码编码模块得到的码字进行交织处理；
调制模块，用于对经过交织模块处理的码字进行调制处理。
由上述本发明实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例中，通过对信息序列进行低密度奇偶校验码编码处理，得到码字，并对所述码字进行交织处理，然后，对所述经过交织处理的码字进行调制处理，从而获得优质的编码调制增益。
附图说明
图1为现有技术中LDPC编码调制装置结构示意图；
图2为现有技术中16QAM星座示意图；
图3为现有技术中64QAM星座示意图；
图4为本发明实施例提供的实现LDPC编码调制方法实现流程示意图；
图5为本发明实施例提供的实现LDPC编码调制方法进行交织处理过程示意图1；
图6为本发明实施例提供的实现LDPC编码调制方法进行交织处理过程示意图2；
图7为本发明实施例提供的实现LDPC编码调制方法进行交织处理过程示意图3；
图8为本发明实施例提供的实现LDPC编码调制方法进行交织处理过程示意图4；
图9为本发明实施例提供的实现LDPC编码调制装置结构示意图。
具体实施方式
本发明实施例基于低密度奇偶校验码(LDPC)中度分布的重要性，以及高阶调制中星座图上不同比特具有不同可靠性的特点，提出一种性能优越的实现LDPC编码调制的方法及装置。
本发明实施例提供的实现LDPC编码调制的方法，通过对信息序列进行LDPC编码处理，得到码字，并对码字进行交织处理，然后，对经过交织处理的码字进行调制处理，从而获得优质的编码调制增益。
为了便于对本发明实施例提供的实现LDPC编码调制方法的理解，下面结合附图，对本发明实施例提供的实现LDPC编码调制方法进行详细地表述。
本发明实施例提供的实现LDPC编码调制方法的实现过程可以如附图4所示，具体可以包括：
步骤41，对信息序列进行LDPC编码处理，得到码字。
本发明实施例中，可以给定信息序列s＝[s(0)，s(2)，…，s(K-1)]。信息序列在经过LDPC编码处理后，可以得到其对应的校验比特p＝[p(0)，p(1)，…，p(M-1)]。
由于信息序列和其对应的校验序列一起组成码字，因此，信息序列在经过LDPC编码处理后，可以得到其对应的码字c＝[sp]。
本发明实施例提供的实现LDPC编码调制方法，具体可以采用任一种LDPC编码处理方法。
步骤42，对码字进行交织处理。
本发明实施例提供的实现LDPC编码调制方法，需要对信息序列经过LDPC编码处理得到的码字进行交织处理，从而使码字中的度分布按由高至低排列。
所述交织处理过程，即是对码字中的比特元素的位置进行重新排列的过程。
本发明实施例提供的实现LDPC编码调制方法中，可以采用对整体码字进行交织处理，以及对码字中的信息序列和校验序列分别进行交织处理等处理方法，对码字进行交织处理。
对整体码字进行交织处理的过程，具体可以采用比特交织处理方式和块间交织处理等处理方式。
对整体码字进行比特交织处理过程可以如附图5所示，具体是将经过LDPC编码处理后码字(比如码字c＝[u(0)，u(1)，…，u(kb-1)v(0)，v(1)，…，v(mb-1)]，其中信息序列u(i)＝[siz，siz+1，…，s(i+1)z-1]，校验序列v(i)＝[piz，piz+1，…，p(i+1)z-1])，按行或列的顺序写入缓存，或者其他如矩阵等容器中，并按列或行的顺序读出码字。
对整体码字进行块间交织处理过程可以如附图6所示，具体是将信息序列S分为kb组s＝[u(0)，u(1)，…，u(kb-1)]，每组称为一个块；将校验序列P分为mb组p＝[v(0)，v(1)，…，v(mb-1)]，每组称为一块。然后，将分组后的码字进行整体的块间交织。
对码字中的信息序列和校验序列分别进行交织处理，具体可以采用比特交织处理方式和块间交织处理方式。
对码字中的信息序列和校验序列分别进行比特交织处理的过程可以如附图7所示，具体是将码字中的信息序列和校验序列，分别按行或列的顺序写入各自的缓存，或者其他如矩阵等容器中，并分别按列或行的顺序读出信息序列和校验序列。
对码字中的信息序列和校验序列分别进行块间交织处理的过程可以如附图8所示，具体是将码字中的信息序列和校验序列进行分组操作，并将分组后的信息序列和校验序列分别在各自的序列内进行块间交织处理。
在完成如附图5至附图8所示的任一种交织处理过程后，可以实现将码字中度分布按由高至低排列。
需要说明的是，上述对码字中信息序列和校验序列进行分组的操作，可以在对信息序列和校验序列进行交织处理之前完成，并且，如果信息序列和校验序列中只包含一个比特元素时，可以不用对信息序列和校验序列进行分组操作。
步骤43，对经过交织处理的码字进行调制处理。
本发明实施例提供的实现LDPC编码调制方法，具体可以采用下述任一种调制处理方法，比如四相相移键控(QPSK)、16位正交幅度调制(16QAM)、64位正交幅度调制(64QAM)。
由于在完成步骤42所述交织处理后，码字中的度分布已经按由高至低排列，因此，在调制处理过程中，可以将码字中的比特元素，按度分布的高低，分别映射到星座图上对应的比特位置上。
上述将比特元素分别映射到星座图上对应比特位置的过程具体可以包括：
将码字中度分布较高的比特映射到星座图上可靠度较高的比特位置；
将码字中度分布较低的比特映射到星座图上可靠度较低的比特位置。
步骤44，将完成调制处理而得到调制符号映射到对应的子载波上。
由于在完成步骤42所述交织处理后，码字中的度分布已经按由高至低排列，因此，本发明实施例提供的所述实现LDPC编码调制方法，可以将完成调制处理而得到的调制符号映射到对应的子载波上。
上述将调制符号映射到对应的子载波上的过程具体可以包括：
将度分布较高的调制符号映射到信噪比较高的子载波上；
将度分布较低的调制符号映射到信噪比较低的子载波上。
需要说明的是，当采用对码字进行整体的交织处理时，由于所述度分布由高至低排列的顺序是整个码字中的顺序，因此，是可以按照上述映射方法，将经过调制处理而得到的调制符号映射到相应的子载波上。
但当采用对码字中的信息序列和校验序列分别进行交织处理时，由于所述度分布由高至低排列的顺序只是一个序列中的，即只能是信息序列或校验序列中由高至低的排列顺序，因此，这种情况下是无法按照上述映射方法，将经过调制处理而得到的调制符号映射到对应的子载波上的。
通过上述描述可知，本发明实施例提供的实现LDPC编码调制方法，通过将经过LDPC编码处理得到的码字进行交织处，使得码字中度分布按由高至低顺序排列，并且，按照一定的映射规则，将调制符号或比特元素映射到对应的子载波或星座图的比特位置上，从而充分发挥了码字中度分布的重要性，以及高阶调制中星座图上不同比特具有不同的可靠性的特点，进而获得优质的编码调制增益。
本发明实施例还提供了一种实现LDPC编码调制装置，如附图9所示，所述实现LDPC编码调制装置具体可以包括LDPC编码模块、交织模块、调制模块以及映射模块，其中：
1)LDPC编码模块，用于对信息序列进行LDPC编码处理，得到码字。
LDPC编码模块可以采用任一种LDPC编码方式对信息序列进行LDPC编码处理，得到码字。
2)交织模块，用于对LDPC编码模块得到的码字进行交织处理。
交织模块可以采用对整体码字进行比特交织或块间交织处理等方式，进行交织处理；
交织模块也可以采用对码字中的信息序列和校验序列分别进行比特交织或块间交织处理等方式，进行交织处理。
3)调制模块，用于对经过交织模块交织处理的码字进行调制处理。
调制模块具体可以采用任一种调制处理方法，比如QPSK、16QAM、64QAM等。
由于在完成交织处理后，码字中的度分布已经按由高至低排列，因此，调制模块可以将码字中的比特元素，按度分布的高低，映射到星座图上对应的比特位置上。
上述将比特元素映射到星座图上对应比特位置的过程具体可以包括：
将码字中度分布较高的比特映射到星座图上可靠度较高的比特位置；
将码字中度分布较低的比特映射到星座图上可靠度较低的比特位置。
4)映射模块，用于对经过调制模块处理后得到的调制符号映射到相应的子载波上。
映射模块将经过调制模块处理而得到的调制符号映射到对应的子载波上的过程具体可以包括：
将度分布较高的调制符号映射到信噪比较高的子载波上；
将度分布较低的调制符号映射到信噪比较低的子载波上。
通过上述描述可知，本发明实施例提供的实现LDPC编码调制装置，通过将经过LDPC编码处理得到的码字进行交织处，使得码字中度分布按由高至低顺序排列，并且，按照一定的映射规则，将调制符号或特比元素映射到对应的子载波或星座图的比特位置上，从而充分发挥了码字中度分布的重要性，以及高阶调制中星座图上不同比特具有不同的可靠性的特点，进而获得优质的编码调制增益。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (11)
1、一种低密度奇偶校验码编码调制方法，其特征在于，包括：
对信息序列进行低密度奇偶校验码LDPC编码处理，得到码字；
对所述码字进行交织处理；
对所述经过交织处理的码字进行调制处理。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述码字中包括：
所述信息序列，以及所述信息序列经过LDPC编码后得到的校验序列。
3、根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对所述码字进行交织处理包括：对整体码字进行比特交织或块间交织处理；
或
对所述码字中的信息序列和校验序列分别进行比特交织或块间交织处理。
4、根据权利要求3所述的方法，其特征在于，对整体码字进行比特交织处理过程包括：
按行或列的顺序写入码字，并按列或行的顺序读出码字。
5、根据权利要求3所述的方法，其特征在于，对整体码字进行块间交织处理过程包括：
将所述码字中的信息序列和校验序列进行分组操作，并将分组后的码字进行块间交织处理。
6、根据权利要求3所述的方法，其特征在于，对所述码字中的信息序列和校验序列分别进行比特交织处理过程包括：
按行或列的顺序分别写入所述码字中的信息序列和校验序列，并按列或行的顺序分别读出所述信息序列和校验序列。
7、根据权利要求3所述的方法，其特征在于，对所述码字中的信息序列和校验序列分别进行块间交织处理的过程包括：
将所述码字中的信息序列和校验序列进行分组操作，并将分组后的信息序列和校验序列分别在各自的序列内进行块间交织处理。
8、根据权利要求5至7任一项所述的方法，其特征在于，对所述经过交织处理的码字进行调制处理的过程包括：
将码字中度分布高的比特映射到星座图上可靠度高的比特位置；
将码字中度分布低的比特映射到星座图上可靠度低的比特位置。
9、根据权利要求5至7任一项所述的方法，其特征在于，所述方法在对所述经过交织处理的码字进行调制处理之后还包括：
将度分布高的调制符号映射到信噪比高的子载波上；
将度分布低的调制符号映射到信噪比低的子载波上。
10、一种低密度奇偶校验码编码调制装置，其特征在于，所述装置包括：
LDPC编码模块，用于对信息序列进行LDPC编码处理，得到码字；
交织模块，用于对所述LDPC编码模块得到的码字进行交织处理；
调制模块，用于对经过交织模块处理的码字进行调制处理。
11、根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述装置进一步包括：
映射模块，用于将经过调制模块处理而得到的调制符号映射到子载波上。
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