CN102868482B

CN102868482B - 多级编码调制方法及装置

Info

Publication number: CN102868482B
Application number: CN201110191438.9A
Authority: CN
Inventors: 龚贤卫; 袁志锋; 徐俊
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2011-07-08
Filing date: 2011-07-08
Publication date: 2017-05-31
Anticipated expiration: 2031-07-08
Also published as: CN102868482A

Abstract

本发明提供一种多级编码调制方法及装置，该方法包括：将接收到的信息比特序列分为第一信息比特序列和第二信息比特序列；所述第一信息比特序列通过信道编码产生校验比特序列；所述第一信息比特序列和所述第二信息比特序列一起调制映射，生成第一调制信号序列S1；将所述校验比特序列单独调制映射，生成第二调制信号序列S2；利用所述第一调制信号序列S1和所述第二调制信号序列S2组合形成第三调制信号序列S，然后将所述第三调制信号序列S发送出去，这样可以避免因校验比特序列错误导致无法正确解出不编码信息比特(即所述第二信息比特序列)，有效提高了整个高阶调制通信系统的性能。

Description

多级编码调制方法及装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种多级编码调制方法及装置。

背景技术

目前，数字通信系统是常用的通信系统。图1是现有技术的数字通信系统的结构框图，如图1所示，数字通信系统由发射端、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，发射端与接收端之间存在信道(或存储介质)，并且信道中存在噪声源。

在数字通信系统中，信道编码链路是整个数字通信物理层的最关键技术，其决定了数字通信系统底层传输的有效性和可靠性。

多级编码调制方法结合信道编码和高阶调制技术，可以用较低码率的纠错码来实现高码率纠错码的频谱效率和性能。并且它与传统的全编码纠错编码相比，可以在相同码率(码率等于信息比特数除以信息比特数与编码产生的校验比特数之和)的情况下，信道编译码算法复杂度大幅降低。因此，多级编码调制方法越来越受到通信厂商的重视。

多级编码调制方法的主要思想用例子说明如下：假设当前的调制方式为2^M-QAM(M是正整数)，即当前调制阶数为M，该调制方式对应的星座图有2^M个星座点(亦即调制符号)，每个星座点包含M个比特。把这个星座图上的星座点分成2^k个星座点子集(k是小于等于M的正整数)，并使星座点子集内的星座点之间的距离较大，而每一个星座点子集包含2^M-k个星座点符号，即每个星座点符号都用k个比特来索引所属星座点子集，用剩下的M-k个比特用来索引所属星座点子集内的星座点。星座点子集内的星座点之间的距离较大，这样有利于降低噪声对子集内的星座点的干扰和增强信号的信噪比，因此用来索引子集内星座点的比特(以下称为子集内星座点索引比特)可以不编码(或以较高码率进行编码)以降低编、译码算法复杂度；而星座点子集之间的距离可能较小，因此对用来索引星座点子集的比特(以下称为星座点子集索引比特)可以较低码率进行编码，以减少噪声对这些比特的干扰。

从以上对多级编码调制方法主要思想的描述可以看出，多级编码调制方法只对部分信息比特序列进行了编码，相比在相同码率时对所有信息比特序列进行信道编码，多级编码调制方法可以降低在发送端的信道编码算法复杂度，以及在接收端的译码算法复杂度。

基于以上所述的多级编码调制的原理思想，传统多级编码调制方法把从上层接收到的信息数据分为编码信息比特和不编码信息比特两部分，编码信息比特在经过编码后产生码字比特，然后把码字比特和不编码信息比特一起调制映射成信号并发送出去。在接收端，先对接收信号解调译码得到译码后的码字比特，然后再利用码字比特解出不编码信息比特，于是不编码信息比特和码字比特中的信息比特为所求信息数据。

由上述可以看出，多级编码调制方法通常使用高阶调制方式，因此通常用于大容量、高速率的通信传输系统。而要实现高速率的通信传输，就要在接收端尽可能正确解出所有信息比特序列，多级编码调制方法可以通过解调、译码来解出码字比特中的编码信息比特序列，而要解出不编码信息比特也要依赖于码字比特的正确译码。

而码字比特序列的性能，除了受信道噪声、干扰影响外，还与编码方法和码字内部结构有关。有些编码方法产生的校验比特序列的可靠性比编码信息比特序列的可靠性要差，导致接收端译码输出的编码信息比特序列是正确的，而校验比特序列是错误的。如果这些编码方法用作多级编码调制中的信道编码模块，那么接收端可能由于码字比特序列中的校验比特序列错误导致无法正确解出不编码信息比特，导致系统的误码率的升高和吞吐量的降低，从而降低了整个高阶调制通信系统的性能。

由此可知，在现有多级编码调制技术中，码字比特序列和不编码信息比特序列一起做调制映射，可能由于校验比特序列的可靠性比编码信息比特序列的可靠性要差，而最终导致无法正确解出不编码的信息比特序列，从而降低了整个高阶调制通信系统的性能。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种多级编码调制方法及装置，避免因校验比特序列错误导致无法正确解出不编码信息比特，有效提高了整个高阶调制通信系统的性能。

为了达到上述目的，本发明提供一种多级编码调制方法，包括：

将接收到的信息比特序列分为第一信息比特序列和第二信息比特序列；

所述第一信息比特序列通过信道编码产生校验比特序列；

所述第一信息比特序列和所述第二信息比特序列一起调制映射，生成第一调制信号序列S1；

将所述校验比特序列单独调制映射，生成第二调制信号序列S2；

利用所述第一调制信号序列S1和所述第二调制信号序列S2组合形成第三调制信号序列S，然后将所述第三调制信号序列S发送出去。

优选的，所述将接收到的信息比特序列分为第一信息比特序列和第二信息比特序列的步骤包括：

接收长度为K0比特的信息比特序列I0；

向所述信息比特序列I0填充比特，形成长度为K比特的信息比特序列I，其中K0和K都是正整数，K是确定的调制阶数M的整数倍，M为正整数；

将所述信息比特序列I分为长度为K1比特的第一信息比特序列I1和长度为K2比特的第二信息比特序列I2，其中K1和K2都是正整数，且K＝K1+K2。

优选的，所述向所述信息比特序列I0填充比特的步骤为：

在所述信息比特序列I0的首部填充比特，或者

在所述信息比特序列I0尾部填充比特，或者

在所述信息比特序列I0中部填充比特。

优选的，所述第一信息比特序列通过信道编码产生校验比特序列的步骤为：

长度为K1比特的第一信息比特序列I1通过信道编码(N，K1)产生长度为M1比特的第一校验比特序列P1，其中N、M1都是正整数，并且N＝K1+M1。

优选的，所述将所述校验比特序列单独进行调制映射，生成第二调制信号序列S2的步骤包括：

向长度为M1比特的所述第一校验比特序列P1填充比特，形成长度为M1’比特的第二校验比特序列P1’，其中M1’为正整数；

对所述第二校验比特序列P1’进行调制映射，生成所述第二调制信号序列S2，调制阶数为M，M1’是调制阶数M的整数倍。

优选的，所述向长度为M1比特的所述第一校验比特序列P1填充比特的步骤为：

在所述第一校验比特序列P1的首部填充比特，或者

在所述第一校验比特P1的尾部填充比特，或者

在所述第一校验比特P1的中部填充比特。

优选的，填充比特中的比特为0比特、1比特、0和1组成的比特序列中的任意一种。

优选的，所述第一信息比特序列和所述第二信息比特序列一起调制映射，生成第一调制信号序列S1的步骤具体为：

把长度为K1比特的第一信息比特序列I1作为星座点子集索引比特，和把长度为K2比特的第二信息比特序列I2作为子集内星座点索引比特一起做调制映射，生成所述第一调制信号序列S1，调制阶数为M，

其中所述第一调制信号序列S1中的每个调制信号包含x个第一信息比特序列I1的比特和y个第二信息比特序列I2的比特，其中，K1＝x*K/M，K2＝y*K/M，M＝x+y，K1、K2、x和y都是正整数，且K＝K1+K2。

优选的，所述将所述第一调制信号序列S1和所述第二调制信号序列S2组合形成第三调制信号序列S的步骤具体为：

把所述第一调制信号序列S1放在前面，把所述第二调制信号序列S2放在后面，组合形成所述第三调制信号序列S；或

把所述第二调制信号序列S2放在前面，把所述第一调制信号序列S1放在后面，组合形成所述第三调制信号序列S；或

把所述第一调制信号序列S1和所述第二调制信号序列S2两者中任意一串调制信号序列插入到另一串调制信号序列中，组合形成所述第三调制信号序列S。

为了达到上述目的，本发明还提供一种多级编码调制装置，包括：

划分模块，用于将接收到的信息比特序列分为第一信息比特序列和第二信息比特序列；

编码模块，用于将所述第一信息比特序列通过信道编码产生校验比特序列；

第一调制模块，用于将所述第一信息比特序列和所述第二信息比特序列一起调制映射，生成第一调制信号序列S1；

第二调制模块，用于将所述校验比特序列单独调制映射，生成第二调制信号序列S2；

发送模块，用于利用所述第一调制信号序列S1和所述第二调制信号序列S2组合形成第三调制信号序列S，然后将所述第三调制信号序列S发送出去。

由上述技术方案可知，本发明的实施例具有如下有益效果：在接收到一串信息比特序列后，将该信息比特序列分为第一信息比特序列和第二信息比特序列，其中第一信息比特序列通过信道编码产生校验比特序列，然后将第一信息比特序列和第二信息比特序列一起做调制映射，生成第一调制信号序列S1，将校验比特序列单独做调制映射，生成第二调制信号序列S2，这样就解决了在接收端，当译码器输出的信息比特序列正确，而校验比特序列出错时，导致无法正确解出第二信息比特序列的问题，有效提高了整个高阶调制通信系统的性能。

附图说明

图1所示为现有的数字通信系统的结构示意图；

图2所示为本发明的实施例中多级编码调制方法的流程图；

图3所示为本发明的实施例中多级编码调制方法的主要步骤示意图；

图4所示为本发明的实施例中多级编码调制方法的具体实现方式流程图；

图5所示为本发明的实施例中多级编码调制装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明实施例做进一步详细地说明。在此，本发明的示意性实施例及说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

如图2所示，为本发明的实施例中多级编码调制方法的流程图，具体步骤如下：

步骤201、将接收到的信息比特序列分为第一信息比特序列和第二信息比特序列；

在本实施例中，该第一信息比特序列为编码信息比特，第二信息比特序列为不编码信息比特。

步骤202、第一信息比特序列通过信道编码产生校验比特序列；

在本实施例中，可采用现有的编码方式将第一信息比特序列通过信道编码产生校验比特序列；

步骤203、第一信息比特序列和第二信息比特序列一起调制映射，生成第一调制信号序列S1；

在本实施例中，可采用现有的调制映射方式将第一信息比特序列和第二信息比特序列一起调制，生成第一调制信号序列S1；

步骤204、将校验比特序列单独调制映射，生成第二调制信号序列S2；

在本实施例中，通过将校验比特序列单独调制映射，避免了因有些编码方法产生的校验比特序列的可靠性比编码信息比特序列的可靠性要差，而导致接收端译码输出的编码信息比特序列是正确的，而校验比特序列还是错误的问题。

步骤205、利用第一调制信号序列S1和第二调制信号序列S2组合形成第三调制信号序列S，然后将第三调制信号序列S发送出去。

在本实施例中，组合方式可以是：把第一调制信号序列S1放在前面，把第二调制信号序列S2放在后面，组合形成第三调制信号序列S；或者

把第二调制信号序列S2放在前面，把第一调制信号序列S1放在后面，组合形成第三调制信号序列S；或者

把第一调制信号序列S1和第二调制信号序列S2中任意一串调制信号序列插入到另外一串调制信号序列中，组合形成第三调制信号序列S。

经过多级编码调制方法得到调制信号序列后，把该第三调制信号序列S发送出去。

在本实施例中，接收到一串信息比特序列后，将该信息比特序列分为第一信息比特序列和第二信息比特序列，其中第一信息比特序列通过信道编码产生校验比特序列，然后将第一信息比特序列和第二信息比特序列一起做调制映射，生成第一调制信号序列S1，而校验比特序列单独做调制映射，生成第二调制信号序列S2，这样就解决了在接收端，当译码器输出的信息比特序列正确，而校验比特序列出错时，导致无法正确解出第二信息比特序列，从而降低系统吞吐量的问题。

参见图3，为本发明的实施例中多级编码调制方法的主要步骤示意图，具体步骤如下：

步骤301、向长度为K0比特的信息比特序列I0填充比特，形成长度为K比特的信息比特序列I，其中K0和K都是正整数；

在本实施例中，填充比特为0比特、1比特、0和1组成的比特序列中的任意一种。

也就是，填充比特可以是全0比特；或者，该填充比特可以是全1比特；或者，该填充比特可以是由0和1组成的比特序列；

进一步地，在本实施例中并不限定填充比特的具体位置，例如：可以在信息比特序列I0的首部填充比特；或者，可以在信息比特序列I0的尾部填充比特；或者，可以在信息比特序列I0的中间填充比特；

在本实施例中，K是确定的调制阶数M的整数倍，其中M是正整数；

步骤302、把长度为K的信息比特序列I分为长度为K1比特的第一信息比特序列I1和长度为K2比特的第二信息比特序列I2，其中K1、K2都是正整数，且K＝K1+K2；

在本实施例中，该第一信息比特序列为编码信息比特，第二信息比特序列为不编码信息比特。步骤303、长度为K1比特的第一信息比特序列I1通过信道编码(N，K1)产生M1比特的第一校验比特序列P1，其中N、M1都是正整数，并且N＝K1+M1；

步骤304、按照确定的调制方式，其调制阶数为M，把长度为K1比特的第一信息比特序列I1作为星座点子集索引比特，和长度为K2比特的第二信息比特序列I2作为子集内星座点索引比特做调制映射，生成第一调制信号序列S1；

步骤305、向长度为M1比特的第一校验比特序列P1填充比特，形成长度为M1’比特的第二校验比特序列P1’，其中M1’都是正整数。

进一步地，在本实施例中并不限定填充比特的具体位置，例如可以在第一校验比特序列P1的首部填充比特；或者在第一校验比特序列P1的尾部加入填充比特；或者，在第一校验比特序列P1的中间加入填充比特；

在本实施例中，M1’是调制阶数M的整数倍；

步骤306、把长度为M1’比特的第二校验比特序列P1调制映射，其调制阶数为M，生成第二调制信号序列S2；

步骤307、把第一调制信号序列S1和第二调制信号序列S2组合形成第三调制信号序列S。

其中，第一调制信号序列S1中的每个调制信号包含x个第一信息比特序列I1的比特和y个第二信息比特序列I2的比特，其中，K1＝x*K/M，K2＝y*K/M，M＝x+y，K1、K2、x和y都是正整数，且K＝K1+K2。

如图4所示，为本发明的实施例中多级编码调制方法的具体实现方式流程图，具体步骤如下：

步骤401、对长度K0比特的信息比特序列I0填充比特，形成长度为K比特的信息比特序列I；

步骤402、把信息比特序列I分为长度为K1比特的第一信息比特序列I1和长度为K2比特的第二信息比特序列I2，然后执行步骤403和步骤406；

步骤403、长度为K1比特的第一信息比特序列I1通过信道编码(N，K1)产生M1比特的第一校验比特序列P1；

步骤404、向长度为M1比特的第一校验序列P1填充比特，形成长度为M1’比特的第二校验比特序列P1’；

步骤405、把长度为M1’比特的第二校验比特序列P1’做调制映射，生成第二调制信号序列S2，然后执行步骤407；

步骤406、把长度为K1比特的第一信息比特序列I1作为星座点子集索引比特，和长度为K2比特的第二信息比特序列I2作为子集内星座点索引比特一起做调制映射，生成第一调制信号序列S1，然后执行步骤407；

步骤407、把第一调制信号序列S1和第二调制信号序列S2组合形成第三调制信号序列S。把第三调制信号序列S发送出去。

在本实施例中，在执行步骤402后，可同时执行步骤403和步骤406，当然也可按照先后顺序执行步骤403和步骤406；

为了更好的理解本发明的多级编码调制方法，下面通过实施例一和实施例二来详细描述多级编码调制方法。

实施例一

下面举出一个例子用来说明实施方式，本实施例中的多级编码调制方法包括如下步骤：

步骤501、假设输入的信息比特序列I0的长度为K0＝16384比特，当前传输的调制方式为256QAM，其对应的调制阶数M＝8。向长度为K0比特的信息比特序列I0的前面填充全0比特，形成长度为K比特的信息比特序列I，使K是确定的调制阶数M的整数倍。因为mod(K0，M)＝mod(16384，8)＝0，所以令填充后的信息比特序列I的长度K＝K0＝16384比特。

步骤502、把长度为K＝16384比特的填充后的信息比特序列I分为长度为K1比特的第一信息比特序列I1和长度为K2比特的第二信息比特序列I2，并且K1＝x*K/M，K2＝y*K/M，M＝x+y，其中第一信息比特序列I1数据长度为K1＝K*(x/M)＝16384*(4/8)＝8192比特，第二信息比特序列I2长度为K2＝K*(y/M)＝16384*(4/8)＝8192比特，这里x和y取值都为4，因此x+y＝8＝M；

步骤503、长度为K1＝8192比特的第一信息比特序列I1通过信道编码(N，K1)产生M1比特的第一校验比特序列P1，其中N＝2*K1；M1＝N-K1＝K1＝8192比特；

步骤504、按照256QAM调制方式，其调制阶数M＝8，把长度为K1＝8192比特的第一信息比特序列I1作为星座点子集索引比特，和长度为K2＝8192比特的第二信息比特序列I2作为星座点子集索引比特一起做调制映射，生成长度为(K1+K2)/M＝2048的第一调制信号序列S1，其中第一调制信号序列S1中的每个调制信号包含4个第一信息比特序列I1的比特和4个第二信息比特序列I2的比特；

步骤505、向长度为M1＝8192比特的第一校验比特序列P1的前面填充全0比特，形成长度为M1’比特的第二校验比特序列P1’，使M1’是调制阶数M的整数倍，因为mod(M1，M)＝mod(8192，8)＝0，所以令填充后的第二校验比特序列P1’的长度M1′＝M1＝8192比特；

步骤506、把长度为M1’＝8192比特的填充后的第二校验比特序列P1’按照正常的256QAM调制方式做调制映射，其调制阶数也为M＝8，生成长度为M1′/M＝1024的第二调制信号序列S2。

步骤507、把长度为2048的第一调制信号序列S1放在前面，把长度为1024的第二调制信号序列S2放在后面，组合形成第三调制信号序列S。

经过多级编码调制方法得到调制信号序列S后，把序列S发送出去。

实施例二

下面举出另一例子来说明实施方式，本实施例中多级编码调制方法包括如下步骤：

步骤601、假设输入的信息比特序列I0的长度为K0＝14000比特，当前传输的调制方式为512QAM，其对应的调制阶数M＝9。向长度为K0比特的信息比特序列I0的尾部填充全0比特，形成长度为K比特的信息比特序列I，使K是确定的调制阶数M的整数倍。因为mod(K0，M)＝mod(14000，9)＝5，所以填充比特个数为M-mod(K0，M)＝9-5＝4，于是填充后的信息比特序列I的长度K＝K0+M-mod(K0，M)＝14000+4＝14004比特。

步骤602、把长度为K＝14004比特的填充后的信息比特序列I分为长度为K1比特的第一信息比特序列I1和长度为K2比特的第二信息比特序列I2，并且K1＝x*K/M，K2＝y*K/M，M＝x+y，其中第一信息比特序列I1数据长度为K1＝K*(x/M)＝14004*(4/9)＝6224比特，第二信息比特序列I2长度为K2＝K*(y/M)＝14004*(5/9)＝7780比特，这里x＝4，y＝5，因此x+y＝9＝M；

步骤603、长度为K1＝6224比特的第一信息比特序列I1通过信道编码(N，K1)产生M1比特的校验比特序列P1，其中N＝3*K1/2；M1＝N-K1＝K1/2＝3112比特；

步骤604、按照512QAM调制方式，其调制阶数M＝9，把长度为K1＝6224比特的第一信息比特序列I1作为星座点子集索引比特，和长度为K2＝7780比特的第二信息比特序列I2作为星座点子集索引比特一起做调制映射，生成长度为(K1+K2)/M＝1556的第一调制信号序列S1，其中第一调制信号序列S1中的每个调制信号包含4个第一信息比特序列I1的比特和5个第二信息比特序列I2的比特；

步骤605、向长度为M1＝3112比特的校验比特序列P1的尾部填充全0比特，形成长度为M1’比特的校验比特序列P1’，使M1’是调制阶数M的整数倍，因为mod(M1，M)＝mod(3112，9)＝7，所以填充比特个数为M-mod(M1，M)＝9-7＝2，于是填充后的校验比特序列P1’的长度M1′＝M1+M-mod(M1，M)＝3112+2＝3114比特。

步骤606、把长度为M1’＝3114比特的填充后的第二校验比特序列P1’按照正常的512QAM调制方式做调制映射，其调制阶数也为M＝9，生成长度为M1′/M＝346的第二调制信号序列S2。

步骤607、把长度为346的第二调制信号序列S2放在前面，把长度为1556的第一调制信号序列S1放在后面，组合形成第三调制信号序列S。

在本实施例中还提供一种多级编码调制装置，如图5所示，该多级编码调制装置包括：

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种多级编码调制方法，其特征在于，包括：

所述第一信息比特序列通过信道编码产生校验比特序列；

利用所述第一调制信号序列S1和所述第二调制信号序列S2组合形成第三调制信号序列S，然后将所述第三调制信号序列S发送出去；

所述将接收到的信息比特序列分为第一信息比特序列和第二信息比特序列的步骤包括：

接收长度为K0比特的信息比特序列I0；

2.根据权利要求1所述的多级编码调制方法，其特征在于，所述向所述信息比特序列I0填充比特的步骤为：

在所述信息比特序列I0的首部填充比特，或者

在所述信息比特序列I0尾部填充比特，或者

在所述信息比特序列I0中部填充比特。

3.根据权利要求1所述的多级编码调制方法，其特征在于，所述第一信息比特序列通过信道编码产生校验比特序列的步骤为：

4.根据权利要求3所述的多级编码调制方法，其特征在于，所述将所述校验比特序列单独进行调制映射，生成第二调制信号序列S2的步骤包括：

5.根据权利要求4所述的多级编码调制方法，其特征在于，所述向长度为M1比特的所述第一校验比特序列P1填充比特的步骤为：

在所述第一校验比特序列P1的首部填充比特，或者

在所述第一校验比特P1的尾部填充比特，或者

在所述第一校验比特P1的中部填充比特。

6.根据权利要求2或5所述的多级编码调制方法，其特征在于，填充比特中的比特为0比特、1比特、0和1组成的比特序列中的任意一种。

7.根据权利要求1所述的多级编码调制方法，其特征在于，所述第一信息比特序列和所述第二信息比特序列一起调制映射，生成第一调制信号序列S1的步骤具体为：

8.根据权利要求1所述的多级编码调制方法，其特征在于，所述将所述第一调制信号序列S1和所述第二调制信号序列S2组合形成第三调制信号序列S的步骤具体为：

9.一种多级编码调制装置，其特征在于，包括：

发送模块，用于利用所述第一调制信号序列S1和所述第二调制信号序列S2组合形成第三调制信号序列S，然后将所述第三调制信号序列S发送出去；

所述划分模块进一步用于：接收长度为K0比特的信息比特序列I0；向所述信息比特序列I0填充比特，形成长度为K比特的信息比特序列I，其中K0和K都是正整数，K是确定的调制阶数M的整数倍，M为正整数；将所述信息比特序列I分为长度为K1比特的第一信息比特序列I1和长度为K2比特的第二信息比特序列I2，其中K1和K2都是正整数，且K＝K1+K2。