CN103650402A - 交织方法和解交织方法 - Google Patents

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Abstract

对码字的比特执行比特置换，使得：至少一个空间复用块由来自B/2个不同的循环块的比特组成；所述至少一个空间复用块中的每一个星座字由来自Bt/2个不同的循环块的比特组成，Bt是该星座字中的比特的数量；该星座字的每一个比特对由来自这Bt/2个不同的循环块中的普通一个循环块的比特组成。

Description

交织方法和解交织方法
技术领域
概括地说，本发明涉及数字通信领域，具体地说，本发明涉及交织方法、交织器、拥有该交织器的发射机、与该交织方法相对应的解交织方法、与该交织器相对应的解交织器、拥有该解交织器的接收机，它们结合准循环低密度奇偶校验（QC-LDPC）码、正交幅度调制（QAM）和用于多个发射天线的空间复用，来用于比特交织的编码和调制（BICM）系统。
背景技术
近年来，提出了一些通信系统，其中这些通信系统包括拥有比特交织的编码和调制（BICM）编码器的发射机（例如，非专利文献1）。
BICM编码器执行下面的步骤，例如：
1）通过使用准循环低密度奇偶校验（QC-LDPC）码对数据块进行编码，例如；
2）对该编码操作获得的码字比特进行比特交织，其包括奇偶交织和列行交织；
3）对比特交织的码字进行解复用以获得星座字。该解复用包括等同于下面操作的处理：例如当将16QAM、64QAM或256QAM采用成调制方案时，对在列行交织中所使用的交织器矩阵的列的置换；以及
4）将这些星座字映射到星座上。
引文列表
非专利文献
NPL1：ETSI EN302755V1.2.1（DVB-T2标准）
发明内容
技术问题
可以通过将码字比特（它们是基于QC-LDPC编码的）适当地映射到星座字来提高通信系统的接收性能。
类似地，在包括拥有BICM编码器（其使用空间复用）的发射机的通信系统中，可以通过将码字比特（它们是基于QC-LDPC编码的）适当地映射到空间复用块的星座字，来提高该通信系统的接收性能。
本发明旨在提供交织方法、交织器、拥有该交织器的发射机、与该交织方法相对应的解交织方法、与该交织器相对应的解交织器、拥有该解交织器的接收机，它们用于将比特置换应用于基于QC-LDPC码的码字比特，并将这些码字比特适当地映射到至少一个空间复用块的星座字，从而提高通信系统的接收性能。
问题的解决方案
为了解决上面的问题，本发明提供了一种由使用准循环低密度奇偶校验码、在T个发射天线上进行空间复用的通信系统的发射机执行的交织方法，其中T是大于1的整数，该交织方法用于向准循环低密度奇偶校验码的码字的比特应用比特置换，以便根据该码字生成至少一个空间复用块的多个星座字，该码字由N个循环块组成，每一个循环块由Q个比特组成，该空间复用块由B个比特组成、由T个星座字组成，每一个星座字指示用于该星座字的星座映射的预先规定星座的多个星座点中的一个星座点，每一个星座字中的比特可以分为具有相同健壮性的一些比特对，其中该交织方法包括用于向所述码字的比特应用比特置换，使得实现下面情形的步骤：至少一个空间复用块由来自B/2个不同的循环块的比特组成；所述至少一个空间复用块中的每一个星座字由来自Bt/2个不同的循环块的比特组成，Bt是该星座字中的比特的数量；该星座字的每一个比特对由来自这Bt/2个不同的循环块中的普通一个循环块的比特组成。
本发明的有利效果
使用上面所描述的交织方法，可以将基于QC-LDPC编码的码字比特适当地映射到星座字上，从而提高通信系统的接收性能。
附图说明
图1是一种发射机的框图，其中该发射机在多个天线上进行空间复用的基础上，执行比特交织的编码和调制。
图2是用于空间复用的比特交织的编码和调制编码器的框图。
图3示出了循环因子Q=8的示例性QC-LDPC码的奇偶校验矩阵。
图4是具有格雷编码的Q-PAM符号中的不同健壮性水平的示意性视图。
图5A是用于4-QAM（QPSK）星座的QAM映射器的框图。
图5B是用于16-QAM星座的QAM映射器的框图。
图5C是用于64-QAM星座的QAM映射器的框图。
图6A是根据本发明的一个实施例，具有2个天线和每一SM块的比特数量等于4的空间复用系统的示意性表示。
图6B是根据本发明的一个实施例，具有2个天线和每一SM块的比特数量等于6的空间复用系统的示意性表示。
图6C是根据本发明的一个实施例，具有2个天线和每一SM块的比特数量等于8的空间复用系统的示意性表示。
图6D是根据本发明的一个实施例，具有2个天线和每一SM块的比特数量等于10的空间复用系统的示意性表示。
图7是根据本发明的一个实施例，在通信系统中包括的发射机的框图。
图8是图7中所示的BICM编码器的框图。
图9是示出图8中所示的比特交织器的示例结构的框图。
图10是示出图8中所示的比特交织器的另一种示例结构的框图。
图11A根据本发明的一个实施例，示出了当B=4时，由图9中所示的段置换单元执行的比特置换功能的示例。
图11B根据本发明的一个实施例，示出了当B=6时，由图9中所示的段置换单元执行的比特置换功能的示例。
图11C根据本发明的一个实施例，示出了当B=8时，由图9中所示的段置换单元执行的比特置换功能的示例。
图11D根据本发明的一个实施例，示出了当B=10时，由图9中所示的段置换单元执行的比特置换功能的示例。
图12A示出了用于由图11A中所示的段置换单元执行的比特置换的示例操作。
图12B示出了用于由图11B中所示的段置换单元执行的比特置换的示例操作。
图12C示出了用于由图11C中所示的段置换单元执行的比特置换的示例操作。
图12D示出了用于由图11D中所示的段置换单元执行的比特置换的示例操作。
图13A示出了当B=4时，图8中所示出的比特交织的编码和调制编码器的示例结构。
图13B示出了当B=6时，图8中所示出的比特交织的编码和调制编码器的示例结构。
图13C示出了当B=8时，图8中所示出的比特交织的编码和调制编码器的示例结构。
图13D示出了当B=10时，图8中所示出的比特交织的编码和调制编码器的示例结构。
图14是根据本发明的一个实施例，在通信系统中包括的接收机的框图。
具体实施方式
背景
图1是示出发射机1000的结构的框图。发射机1000包括输入处理单元1100、比特交织的编码和调制（BICM）编码器1200、调制器1300-1到1300-4、功率放大器1400-1到1400-4和发射天线1500-1到1500-4。
输入处理单元1100将与广播服务有关的输入比特流格式化成预定长度的块。这些块称为基带帧。
BICM编码器1200将这些基带帧转换成包含复符号的多个数据流。数据流的数量等于天线的数量。
每一个流由一个调制链进行进一步处理，并从发射天线1500-1到1500-4进行输出，其中调制链包括至少调制器1300-1到1300-4和功率放大器1400-1到1400-4。调制器1300-1到1300-4中的每一个执行处理，例如对于来自BICM编码器1200的输入进行正交频率划分。功率放大器1400-1到1400-4分别对于来自调制器1300-1到1300-4的输入执行功率放大。
下面参照图2，来描述图1中所示出的BICM编码器1200的细节。
图2是用于空间复用的BICM编码器1200的框图。
BICM编码器1200包括LDPC编码器1210、比特交织器1220、解复用器1230、QAM映射器1240-1到1240-4和空间复用（SM）编码器1250。
LDPC编码器1210通过使用LDPC编码，并且对输入块（即，基带帧）进行编码，以获得码字，并将该码字输出到比特交织器1220。
比特交织器1220对LDPC码字的比特执行比特交织，并且将比特交织的码字输出到解复用器1230。
解复用器1230将比特交织的码字解复用成多个比特流，并且向QAM映射器1240-1到1240-4输出这些比特流。
QAM映射器1240-1到1240-4中的每一个将构成该输入比特流的多个星座字映射到多个符号上，并且将这些符号输出到SM编码器1250，其中SM编码器1250是可选的。每一个星座字指示用于该星座字的星座映射的预先规定星座的多个星座点中的一个。
通常，SM编码器1250将输入信号的向量与正交方阵进行相乘。
LDPC编码是一种线性纠错编码，该编码完全通过其奇偶校验矩阵（PCM）进行规定，其中PCM是表示码字比特（其还称为变量节点）到奇偶校验（其还称为检查节点）的连接的二进制稀疏矩阵。PCM的列和行分别与变量节点和检查节点相对应。在PCM中通过条目“1”来表示变量节点到检查节点的连接。
LDPC码具有一些变型，其中之一是准循环低密度奇偶校验码（QC-LDPC）码。QC-LDPC码的结构使它们特别适合于硬件实现。事实上，如今大部分标准（但不是所有标准）使用QC-LDPC码。QC-LDPC码的PCM具有包含循环矩阵的特殊结构。循环矩阵是一种方阵，其每一行是前一行的一个位置的循环移位，并且其可以具有一个、两个或者多个折叠的对角线。每一个循环矩阵的大小是Q*Q，其中Q称为LDPC码的循环因子。这种准循环结构允许Q个检查节点进行并行地处理，其明显有利于高效的硬件实现。
图3示出了循环因子Q=8的示例性QC-LDPC码的奇偶校验矩阵。在图3中，最小方阵中的每一个表示PCM的一个条目，其中黑色项对应于“1”，并且剩余的与“0”相对应。
图3中所示出的PCM具有包含一个或两个折叠的对角线的循环矩阵。与图3中所示出的PCM相对应的QC-LDPC码，将8*12=96比特的块编码成8*18=144比特的码字，因此其具有96/144=2/3的编码速率。将这些码字比特细分成Q比特的块，其中这些块称为循环块，并贯穿本说明书用QB进行表示。
图3中的编码属于特殊系列的QC-LDPC码（其称为重复累积准循环低密度奇偶校验（RA QC-LDPC）码）。RA QC-LDPC码由于它们的编码便易性而公知，并在很多的标准中可以遇到，例如第二代DVB标准：DVB-S2、DVB-T2和DVB-C2。PCM的右手侧部分与奇偶校验位相对应，并且以阶梯结构来排列该部分中的条目“1”。
应当注意，“DVB”代表“数字视频广播”、“DVB-S2”代表“数字视频广播-第二代卫星”、“DVB-T2”代表“数字视频广播-第二代陆地”、“DVB-C2”代表“数字视频广播-第二代电缆”。
一般情况下，LDPC码字中的比特具有不同的重要性水平，并且星座中的比特具有不同的健壮水平。LDPC码字比特到星座比特的直接（即，非交织）映射导致了非最优的性能。这就是为何在将码字比特映射到星座之前需要对码字比特进行交织的原因。
为了对LDPC码字比特进行交织，在LDPC编码器1210和QAM映射器1240-1到1240-4之间使用比特交织器1220和解复用器1230，如图2中所示。通过认真地设计比特交织器1220和解复用器1230，可以在LDPC码字的比特和通过星座所编码的比特之间实现最优关联，其导致了接收性能的提高。对于性能的典型测量是根据信噪比（SNR）的比特差错率（BER）。
LDPC码字中的比特的不同重要性水平，主要源自于并不是所有比特都涉及相同数量的奇偶校验的事实。一个码字比特（变量节点）所涉及的奇偶校验（检查节点）越多，那么该比特在迭代的LDPC解码处理中就越重要。另外的原因在于下面的事实：变量节点与LDPC码的Tanner图形表示中的循环具有不同的连接，所以它们可能具有不同的重要性水平（即使当它们都涉及相同数量的奇偶校验时）。这些方面在本领域是非常好理解的。作为一般规则，随着变量节点连接到的检查节点的数量增加，该变量节点的重要性水平也增加。
在QC-LDPC编码的特定情况下，Q个比特的循环块中的所有比特具有相同的重要性，这是由于它们全部都涉及相同数量的奇偶校验，并且与Tanner图形中的循环具有相同的连接。
同样，在一个星座中编码的比特的不同健壮水平，是众所周知的事实。例如，复正交幅度调制（QAM）星座包含两个独立的脉冲幅度调制（PAM）符号，一个用于实部，一个用于虚部。对于方形星座来说，这两个PAM符号中的每一个对相同数量的比特进行编码。在PAM符号中编码的比特具有不同的健壮水平。例如，图4示出了具有格雷编码的8-PAM符号的情形。这种不同的健壮水平源自于下面的事实：比特（0或1）所规定的两个子集之间的距离对于每一个比特来说是不同的。该距离越大，该比特就越健壮或者可靠。在图4中，比特b3是最健壮的，而比特b1是最不健壮的。
在图5A到5C中，描绘了用于最通用QAM星座的QAM映射器。
图5A示出了用于4-QAM星座的QAM映射器的框图。QAM映射器1240A包括用于2-PAM星座的PAM映射器1241A和1245A，一个用于实部，另一个用于虚部。PAM映射器1241A和1245A中的每一个对一个比特进行编码，因此QAM映射器1240A总共对两个比特进行编码。4-QAM星座具有一个健壮水平。
图5B示出了用于16-QAM星座的QAM映射器的框图。QAM映射器1240B包括用于4-PAM星座的PAM映射器1241B和1245B，一个用于实部，另一个用于虚部。PAM映射器1241B和1245B中的每一个对两个比特进行编码，因此QAM映射器1240B总共对四个比特进行编码。16-QAM星座具有两个健壮水平。
图5C是用于64-QAM星座的QAM映射器的框图。QAM映射器1240C包括用于8-PAM星座的PAM映射器1241C和1245C，一个用于实部，另一个用于虚部。PAM映射器1241C和1245C中的每一个对三个比特进行编码，因此QAM映射器1240C总共对六个比特进行编码。64-QAM星座具有三个健壮水平。
在每一个方形QAM星座中，bi,Re和bi,Im（i=1、...）具有相同的健壮水平。
在具有T个发射天线的空间复用系统中，在相同的信道时隙中发送T个复QAM复符号。对于OFDM调制来说，一个信道时隙用一个OFDM单元（其是一个OFDM符号中的一个子载波）来表示。T个复QAM符号（它们不一定具有相同的大小）形成空间复用（SM）块。
可以对SM块中的T个复QAM符号进行未编码的发送，即，每一个在其自己的天线上进行发送，或者如图2中所示，SM编码器1250可以应用另外的编码步骤，从而对T个QAM符号进行联合地编码。
通常，该编码坚持将2T个实分量与一个正交方阵进行相乘。在最通用的情况下，可以在多个（K个）信道时隙上应用该编码，即，应用于K*T个复QAM符号，其采用了在这K个信道时隙上可用的其它时间和/或频率分集。
贯穿本说明书，在一个信道时隙中发送的比特的数量用B来表示，并且每一个复QAM符号中的比特的数量用Bt来表示，其中t是1和T之间的天线索引。
实施例
本发明的具体方法是提供对于基于QC-LDPC编码的码字（QC-LDPC码字）的比特进行交织的交织方法，同时确保下面的状况：
（i）以下面的方式，将每一个QAM符号的Bt个比特精确地映射到QC-LDPC码字的Bt/2个循环块：这Bt/2个循环块中的每一个与相同健壮的比特相关联；并且
（ii）将空间复用（SM）块的T个QAM符号映射到QC-LDPC码字的不同循环块。
换言之：
（I）每一个星座字由来自该码字的Bt/2个不同的循环块的比特组成；
（II）具有相同的健壮性的每一对星座字比特由来自相同循环块的比特组成；
（III）用于不同天线的星座字由来自不同循环块的比特组成。
SM块由来自B/2个循环块的比特组成。
SM块包含B个比特，并且包含T个星座字。
在本发明的优选实施例中，通信系统使用方形QAM星座。因此，用于天线t的每一星座字的比特数量（Bt）始终是偶数，并且两个QAM分量（实部和虚部）分别由相同数量（Bt/2）的比特进行调制。
优选地，将B/2个循环块的Q*B/2比特映射到Q/2个空间复用块。在该情况下，将B/2个循环块称为一个段。
在图6A到6D中，示出了用于具有两个天线的空间复用系统的这种配置，每一空间复用块的比特数量分别等于4、6、8和10。粗边界线条将属于相同SM块的比特组合在一起。在这些示例中，LDPC参数是：循环因子Q=8，并且每一个码字的循环块的数量N=15。
可以独立于其它段，来执行将某一个段的比特映射到相对应的星座字。这允许特别高效的实现，其中在该情况下，提供用于实现并行操作的多个段置换单元，每一个段一个。这种实现称为并行交织器。不是为每一个段提供一个段置换单元，而是时分方案使用与段的数量相比数量更少的段置换单元。
对于N不是B/2的倍数的情形来说（即，在上面的示例中，B=4和8），不能将码字划分到每一个有B/2个循环块的段中。因此，将该码字划分到（i）X个循环块的组中，其中X是N除以B/2时的余数（下文将该组称为“余数组”）；以及（ii）一个或多个段的组，其中每一个段包含B/2个循环块。针对余数组的映射不是本发明的主题。一种选项是串行地执行该映射。
对于N是B/2的倍数的情形来说（即，在上面的示例中，B=6和10），可以将编码的字划分到一个或多个段中，其中每一个段包含B/2个循环块。。
此外，这N个循环块的顺序通常与它们在LDPC编码规定中的顺序不相同，该顺序通过N元素置换进行规定。
<发射机>
下面参照附图，根据本发明的一个实施例，来描述在通信系统中包括的发射机。
图7是根据本发明的一个实施例的发射机100的框图。发射机100包括输入处理单元110、比特交织的编码和调制（BICM）编码器120、调制器130-1到130-4、功率放大器140-1到140-4和发射天线150-1到150-4。除了BICM编码器120之外，每一个部件基本上执行与图1中所示的发射机1000的相应部件相同的处理，故忽略了细节描述。
下面参照图8，来详细地描述图7中所示出的BICM编码器120。
图8是图7中所示出的BICM编码器120的框图。
BICM编码器120包括LDPC编码器121、比特交织器122、解复用器123、QAM映射器124-1到124-4和空间复用（SM）编码器125。除了比特交织器122和解复用器123之外，每一个部件基本上执行与图2中所示的BICM编码器1200的相应部件相同的处理。
LDPC编码器121通过使用LDPC码生成码字，并将该码字输出到比特交织器122。LDPC编码器121所生成的码字包含N个循环块，每一个循环块包含Q个比特。
比特交织器122从LDPC编码器121接收该码字，并且对所接收的码字的比特进行交织。解复用器123对该码字的交织后比特进行解复用（即，将这些比特划分到多个比特序列中，并对这些比特序列应用置换），将这些比特映射到星座字。比特交织器122和解复用器123执行它们的各自处理，以便实现状况（i）和（ii）（即，状况（I）、（II）和（III））。
QAM映射器124-1到124-4中的每一个将解复用器123所提供的星座字映射到复QAM符号上。SM编码器125对于QAM映射器124-1到124-4所提供的复QAM符号，执行用于空间复用的编码。
下面参照图9，来解释图8中所示出的比特交织器122的示例。
图9是用于示出在图8中所示的比特交织器122的示例结构的框图。
在示例结构如图9中所示出的比特交织器122的情况下，将N个循环块划分到：（i）一个或多个段的组，其中每一个段由B/2个循环块组成；以及（ii）X个循环块的组，其中X是N除以B/2的余数（即，余数组）。当N是B/2的倍数时，不存在余数组。
例如，当N=15、Q=8、B=4时（其是与图6A中所示的情形相对应的情形），与一个段相关联的循环块的数量是B/2=2，空间复用块（SM块）的数量是Q/2=4，段的数量是7，并且余数组中的循环块的数量是1。
当N=15、Q=8、B=6时（其是与图6B中所示的情形相对应的情形），与一个段相关联的循环块的数量是B/2=3，空间复用块（SM块）的数量是Q/2=4，并且段的数量是5。
当N=15、Q=8、B=8时（其是与图6C中所示的情形相对应的情形），与一个段相关联的循环块的数量是B/2=4，空间复用块（SM块）的数量是Q/2=4，段的数量是3，并且余数组中的循环块的数量是3。
当N=15、Q=8、B=10时（其是与图6D中所示的情形相对应的情形），与一个段相关联的循环块的数量是B/2=5，空间复用块（SM块）的数量是Q/2=4，并且段的数量是3。
其示例结构如图9中所示的比特交织器122，包括用于每一个段的段置换单元122-1、122-2、122-3等等。当N不是B/2的倍数时，一些循环块不属于任何段。关于这些循环块（即，不属于任何段的块），可以不执行比特置换，或者根据给定的置换规则来执行比特置换。
段置换单元122-1、122-2、122-3等等中的每一个在应用比特置换之后，输出B/2个循环块的Q*(B/2)个比特，使得循环块QB的Q比特映射到Q/2个SM块中的每一个的两个比特上。随后，解复用器123在针对每一个SM块应用比特置换之后，输出星座字，使得每一个SM块中的相同循环块里的两个比特映射到相同的星座字中的具有相同健壮性的两个比特。
段置换单元122-1、122-2、122-3等等可以彼此之间独立地操作。不需要为每一个段提供一个段置换单元。可以通过时分方案，使用与段的数量相比数量更少的段置换单元。
图8中所示出的比特交织器122除了包括如图9中所示的结构之外，还可以包括循环块间置换单元310和循环块内置换单元3201等等，如图10中所示。
循环块间置换单元310向循环块应用置换，并且循环块内置换单元3201等等向这些循环块中的比特应用比特置换。
循环块间置换单元310所应用的循环块的置换，并不限于任何特定的方式。例如，假定段置换单元的比特置换和解复用器的比特置换，循环块间置换单元310可以向循环块应用置换，使得将由更重要比特组成的循环块的比特，映射到星座字的更健壮的比特。
关于比特交织器的结构，可以从图10中所示的结构中删除循环块间置换单元310和循环块内置换单元3201等等中的任何一个。此外，循环块间置换单元310和循环块内置换单元3201等等可以彼此之间进行交换。循环块内置换单元3201等等可以彼此之间独立地操作。不需要为每一个循环块提供一个循环块内置换单元。可以通过时分方案，使用与循环块的数量相比数量更少的循环块内置换单元。
下面参照图11A到11D和图12A到12D，来解释当Q=8和B=4、6、8、10时，图9中所示的段置换单元的示例操作。
图11A示出了当Q=8、B=4时，由段置换单元执行的比特置换功能的示例。图12A示出了用于由图11A中所示的段置换单元执行的比特置换的示例操作。
如图11A中所示，段置换单元122-1A向输入比特应用比特置换，使得这两个（即，B/2=2）循环块QB1和QB2的比特，映射到四个（即，Q/2=4）SM块SMB1到SMB4的比特。
为了向图11A中所示的输入比特应用比特置换，段置换单元122-1A执行处理（例如，其等同于如图12A中所示的列行交织），通过该处理，段置换单元122-1A将比特逐行地写入到具有Q列和B/2行（其等于八列和两行）的交织器矩阵，并逐列地从该交织器矩阵读取比特。在图12A中，以及在稍后描述的图12B到12D中，通过虚线箭头来表示比特写入的顺序，通过粗线箭头来表示比特读取的顺序。
图11B示出了当Q=8、B=6时，由段置换单元执行的比特置换功能的示例。图12B示出了用于由图11B中所示的段置换单元执行的比特置换的示例操作。
如图11B中所示，段置换单元122-1B向输入比特应用比特置换，使得这三个（即，B/2=3）循环块QB1到QB3的比特，映射到四个（即，Q/2=4）SM块SMB1到SMB4的比特。
为了向图11B中所示的输入比特应用比特置换，段置换单元122-1B执行处理（例如，其等同于如图12B中所示的列行交织），通过该处理，段置换单元122-1B将比特逐行地写入到具有Q列和B/2行（其等于八列和三行）的交织器矩阵，并逐列地从该交织器矩阵读取比特。
图11C示出了当Q=8、B=8时，由段置换单元执行的比特置换功能的示例。图12C示出了用于由图11C中所示的段置换单元执行的比特置换的示例操作。
如图11C中所示，段置换单元122-1C向输入比特应用比特置换，使得这四个（即，B/2=4）循环块QB1到QB4的比特，映射到四个（即，Q/2=4）SM块SMB1到SMB4的比特。
为了向图11C中所示的输入比特应用比特置换，段置换单元122-1C执行处理（例如，其等同于如图12C中所示的列行交织），通过该处理，段置换单元122-1C将比特逐行地写入到具有Q列和B/2行（其等于八列和四行）的交织器矩阵，并逐列地从该交织器矩阵读取比特。
图11D示出了当Q=8、B=10时，由段置换单元执行的比特置换功能的示例。图12D示出了用于由图11D中所示的段置换单元执行的比特置换的示例操作。
如图11D中所示，段置换单元122-1D向输入比特应用比特置换，使得这五个（即，B/2=5）循环块QB1到QB5的比特，映射到四个（即，Q/2=4）SM块SMB1到SMB4的比特。
为了向图11D中所示的输入比特应用比特置换，段置换单元122-1D执行处理（例如，其等同于如图12D中所示的列行交织），通过该处理，段置换单元122-1D将比特逐行地写入到具有Q列和B/2行（其等于八列和五行）的交织器矩阵，并逐列地从该交织器矩阵读取比特。
可以对参照图11A到11D和图12A到12D所描述的每一个段置换单元，进行如下所述地概括。
段置换单元的输入比特，是循环块QBB/2*i+1到QBB/2*i+B/2的比特，段置换单元的输出比特是SM块SMBQ/2*i+1到SMBQ/2*i+Q/2的比特。段置换单元执行等同于列行交织的处理，通过该处理，段置换单元将比特逐行地写入到具有Q列和B/2行的交织器矩阵，并逐列地从该交织器矩阵读取比特。
下面参照图13A到13D，描述由图8中所示的BICM编码器120的比特交织器、解复用器和QAM映射器路径所执行的示例操作。假定发射天线的数量（即，用于每一个SM块的星座字的数量）是两个。
图13A示出了当B=4时，BICM编码器的比特交织器、解复用器和QAM映射器路径的示例结构。
将BICM编码器120A中包括的LDPC编码器（在该图中没有描述，参见图8）所生成的LDPC码字，馈送到比特交织器122A，其中比特交织器122A包括参照图11A和图12A所描述的段置换单元。比特交织器122A对LDPC码字的比特进行交织，将具有交织的比特的码字馈送给解复用器123A。
在图13A中所示的示例中，解复用器123A向比特y1到y4应用比特置换，以便按照y1、y2、y3、y4的顺序进行排列。结果，将比特（y1、y3）映射到星座字CA(b1,Re、b1,Im)，将比特（y2、y4）映射到星座字CB(b1,Re、b1,Im)。
4-QAM映射器124A-1和124A-2中的每一个通过使用它们各自的2-PAM映射器，将星座字CA和CB（即，(b1,Re、b1,Im)）映射到复符号（Re、Im）。
SM编码器125A对于这些复符号执行用于空间复用的编码，以生成传输信号Tx1和Tx2。
图13B示出了当B=6时，BICM编码器的比特交织器、解复用器和QAM映射器路径的示例结构。
将BICM编码器120B中包括的LDPC编码器（在该图中没有描述，参见图8）所生成的LDPC码字，馈送到比特交织器122B，其中比特交织器122B包括参照图11B和图12B所描述的段置换单元。比特交织器122B对LDPC码字的比特进行交织，将具有交织的比特的码字馈送给解复用器123B。
在图13B中所示的示例中，解复用器123B向比特y1到y6应用比特置换，以便按照y1、y2、y3、y4、y5、y6的顺序进行排列。结果，将比特（y1、y2、y4、y5）映射到星座字CA(b1,Re、b2,Re、b1,Im、b2,Im)，将比特（y3、y6）映射到星座字CB(b1,Re、b1,Im)。
16-QAM映射器124B-1使用两个4-PAM映射器，将星座字CA(b1,Re、b2,Re、b1,Im、b2,Im)映射到复符号（Re、Im）。16-QAM映射器124B-2使用两个2-PAM映射器，将星座字CB(b1,Re、b1,Im)映射到复符号（Re、Im）。
SM编码器125B对于这些复符号执行用于空间复用的编码，以生成传输信号Tx1和Tx2。
图13C示出了当B=8时，BICM编码器的比特交织器、解复用器和QAM映射器路径的示例结构。
将BICM编码器120C中包括的LDPC编码器（在该图中没有描述，参见图8）所生成的LDPC码字，馈送到比特交织器122C，其中比特交织器122C包括参照图11C和图12C所描述的段置换单元。比特交织器122C对LDPC码字的比特进行交织，将具有交织的比特的码字馈送给解复用器123C。
在图13C中所示的示例中，解复用器123C向比特y1到y8应用比特置换，以便按照y1、y2、y3、y4、y5、y6、y7、y8的顺序进行排列。结果，将比特（y1、y2、y5、y6）映射到星座字CA(b1,Re、b2,Re、b1,Im、b2,Im)，将比特（y3、y4、y7、y8）映射到星座字CB(b1,Re、b2,Re、b1,Im、b2,Im)。
16-QAM映射器124C-1和124C-2中的每一个通过使用它们各自的两个4-PAM映射器，将星座字CA和CB（即，((b1,Re、b2,Re、b1,Im、b2,Im)）映射到复符号（Re、Im）。
SM编码器125C对于这些复符号执行用于空间复用的编码，以生成传输信号Tx1和Tx2。
图13D示出了当B=10时，BICM编码器的比特交织器、解复用器和QAM映射器路径的示例结构。
将BICM编码器120D中包括的LDPC编码器（在该图中没有描述，参见图8）所生成的LDPC码字，馈送到比特交织器122D，其中比特交织器122D包括参照图11D和图12D所描述的段置换单元。比特交织器122D对LDPC码字的比特进行交织，将具有交织的比特的码字馈送给解复用器123D。
在图13D中所示的示例中，解复用器123D向比特y1到y10应用比特置换，以便按照y1、y2、y3、y4、y5、y6、y7、y8、y9、y10的顺序进行排列。结果，将比特（y1、y2、y3、y6、y7、y8）映射到星座字CA(b1,Re、b2,Re、b3,Re、b1,Im、b2,Im、b3,Im)，将比特（y4、y5、y9、y10）映射到星座字CB(b1,Re、b2,Re、b1,Im、b2,Im)。
64-QAM映射器124D-1通过使用两个8-PAM映射器，将星座字CA(b1,Re、b2,Re、b3,Re、b1,Im、b2,Im、b3,Im)映射到复符号（Re、Im）。16-QAM映射器124D-2通过使用两个4-PAM映射器，将星座字CB(b1,Re、b2,Re、b1,Im、b2,Im)映射到复符号（Re、Im）。
SM编码器125D对于这些复符号执行用于空间复用的编码，以生成传输信号Tx1和Tx2。
可以对参照图13A到13D和图12A到12D所描述的每一个解复用器，进行如下所述地概括。这里，假定一个SM块中的比特的数量是B，天线的数量（星座字）是T个，一个星座字Ci中的比特的数量是Bi=2*Mi。这里，i表示天线（星座字）的索引，其是落入在1到T的范围之内的整数。
解复用器向输入比特应用比特置换，并对它们进行输出，使得将比特（y1、y2、...、yM1、yB/2+1、yB/2+2、...、yB/2+M1）映射到星座字C1，将比特（yM1+1、yM1+2、...、yM1+M2、yB/2+M1+1、yB/2+M1+2、...、yB/2+M1+M2）映射到星座字C2，将比特（yM1+M2+1、yM1+M2+2、...、yM1+M2+M3、yB/2+M1+M2+1、yB/2+ M1+M2+2、...、yB/2+M1+M2+M3）映射到星座字C3，等等。也就是说，当Li=Li-1+Mi-1时（其中L1=0），解复用器向输入比特应用比特置换，使得将比特（yLi+1、yLi+2、...、yLi+Mi、yB/2+Li+1、yB/2+Li+2、...、yB/2+Li+M2）映射到星座字Ci。
<接收机>
下面根据本发明的一个实施例，解释在通信系统中包括的接收机。
图14是根据本发明的一个实施例的接收机200的框图。该接收机镜像发射机的功能。通用的接收机具有R个接收天线，从T个发射天线接收信号。R和T不是必须相同的。
图14中所示的接收机200包括接收天线210-1到210-4、射频（RF）前端220-1到220-4、解调器230-1到230-4、MIMO解码器220、复用器250、比特交织器260和LDPC解码器270。MIMO解码器220包括空间复用（SM）解码器241和QAM解映射器245-1到245-4。
来自每一个接收天线210-1、...、210-4的信号由RF前端220-1、...、220-4（其通常包括调谐器和下变频器）进行处理，并由解调器230-1、...、230-4进行处理。调谐器选择期望的频率信道，下变频器执行下变频到期望的频带。对于每一个接收天线210-1、...、210-4来说，解调器230-1、...、230-4针对每一个信道时隙，产生一个接收符号和T个信道衰落系数。接收符号和相关联的信道衰落系数是复数值。对于每一个信道时隙，将R个接收符号和T*R个相关联的信道衰落系数，提供成空间复用SM解码器241的输入，其中空间复用SM解码器241产生T个复符号作为其输出。随后，这些复符号经历QAM星座解映射、复用、解交织和LDPC解码，即，如上面结合图8和图9所解释的发射机中的精确逆向步骤。
QAM解映射器245-1到245-4分别对于输入的复QAM符号执行QAM星座解映射（其与发射机中包括的QAM映射器124-1到124-4所执行的QAM星座映射相对应）。
复用器250对于来自QAM解映射器245-1到245-4的输入，执行发射机中包括的解复用器123所执行的处理的逆操作（即，用于恢复在解复用器123执行比特置换之前的比特顺序的处理，对这些比特进行复用）。
比特解交织器260对于来自复用器250的输入，执行发射机中包括的比特交织器122所执行的处理的逆操作（即，用于恢复在比特交织器122执行比特交织之前的比特顺序的处理），其称为“比特解交织”。
LDPC解码器270基于与发射机的LDPC编码器121相同的QC-LDCP编码，对于来自比特解交织器260的输入执行LDPC解码。
SM解码和QAM星座解映射的组合，有时在本领域称为多输入多输出（MIMO）解码。在高端实现中，使用所谓的最大似然解码，在一个MIMO解码器240中联合地执行SM解码和QAM星座解映射。这些方面都是本领域公知的。
<补充1>
本发明并不限于如针对上面的实施例所描述的具体实现。本发明可以用任何模式来实现，以实现上面所描述的目标或者其它相关或附带目标。例如，可以采用下面的修改。
（1）除了一个天线之外，本发明可以应用于任意数量的天线（其包括两个、四个、八个等等）。
本发明还可以应用于任何QAM星座，特别是可以应用于方形QAM星座（4-QAM、16-QAM、64QAM、256-QAM等等）。应当注意，B的值是要使用的星座中的比特的总数。
此外，本发明还可以应用于任何LDPC编码，特别是可以应用于第二代数字视频广播标准（例如，DVB-S2、DVB-T2、DVB-C2等等）所采用的那些编码，例如，如它们在DVB-T2标准ETSI EN302.755的表格A.1到A.6中所规定的。应当注意，根据使用的LDPC编码，N和Q的值发生改变。
（2）本发明并不受限于用于实现所公开的方法和设备的具体形式，其可以用软件实现，也可以用硬件实现。具体而言，本发明可以用其上体现有计算机可执行指令的计算机可读介质的形式来实现，其中这些计算机可执行指令用于允许计算机、微处理器、微控制器等等，执行根据本发明的实施例的方法的所有步骤。此外，本发明还可以用专用集成电路（ASIC）的形式来实现，也可以用现场可编程门阵列（FPGA）的形式来实现。
<补充2>
下面对于根据本发明的一个实施例的交织方法、交织器、拥有该交织器的发射机、与该交织方法相对应的解交织方法、与该交织器相对应的解交织器和拥有该解交织器的接收机，以及它们的有利效果进行了概括。
（1）第一交织方法是一种由使用准循环低密度奇偶校验码、在T个发射天线上进行空间复用的通信系统的发射机执行的交织方法，其中T是大于1的整数，该交织方法用于向准循环低密度奇偶校验码的码字的比特应用比特置换，以便根据所述码字生成至少一个空间复用块的多个星座字，所述码字由N个循环块组成，每一个循环块由Q个比特组成，所述空间复用块由B个比特组成、由T个星座字组成，每一个星座字指示用于所述星座字的星座映射的预先规定星座的多个星座点中的一个星座点，每一个星座字中的比特可以分为具有相同健壮性的一些比特对，其中该交织方法包括用于向所述码字的比特应用比特置换，使得实现下面情形的步骤：至少一个空间复用块由来自B/2个不同的循环块的比特组成；所述至少一个空间复用块中的每一个星座字由来自Bt/2个不同的循环块的比特组成，Bt是所述星座字中的比特的数量；所述星座字的每一个比特对由来自所述Bt/2个不同的循环块中的普通一个循环块的比特组成。
第一解交织方法是一种由使用准循环低密度奇偶校验码、在T个发射天线上进行空间复用的通信系统的接收机执行的解交织方法，其中T是大于1的整数，所述解交织方法包括：用于向由多个星座字组成的至少一个空间复用块，应用在权利要求1中所规定的交织方法所执行的比特置换的逆操作的步骤。
第一交织器是一种在使用准循环低密度奇偶校验码、在T个发射天线上进行空间复用的通信系统的发射机中提供的交织器，其中T是大于1的整数，所述交织器向准循环低密度奇偶校验码的码字的比特应用比特置换，以便根据所述码字生成至少一个空间复用块的多个星座字，所述码字由N个循环块组成，每一个循环块由Q个比特组成，所述空间复用块由B个比特组成、由T个星座字组成，每一个星座字指示用于所述星座字的星座映射的预先规定星座的多个星座点中的一个星座点，每一个星座字中的比特可以分为具有相同健壮性的一些比特对，其中所述交织器配置为向所述码字的比特应用所述比特置换，使得：至少一个空间复用块由来自B/2个不同的循环块的比特组成；所述至少一个空间复用块中的每一个星座字由来自Bt/2个不同的循环块的比特组成，Bt是所述星座字中的比特的数量；所述星座字的每一个比特对由来自所述Bt/2个不同的循环块中的普通一个循环块的比特组成。
第一解交织器是一种在使用准循环低密度奇偶校验码、在T个发射天线上进行空间复用的通信系统的接收机中提供的解交织器，其中T是大于1的整数，其中所述解交织器配置为：向分别与至少一个空间复用块的T个星座字相对应的T个复符号，应用在权利要求7中所规定的交织器所执行的比特置换的逆操作。
第一发射机是一种使用准循环低密度奇偶校验码、在T个发射天线上进行空间复用的通信系统的发射机，其中T是大于1的整数，所述发射机包括：准循环低密度奇偶校验编码器，其配置为通过使用准循环低密度奇偶校验码来生成码字；权利要求7中所规定的交织器，其配置为向所述码字中的比特应用比特置换，生成至少一个空间复用块；星座映射器，其配置为将所述至少一个空间复用块的多个星座字映射到多个符号。
第一接收机是一种使用准循环低密度奇偶校验码、在T个发射天线上进行空间复用的通信系统的接收机，其中T是大于1的整数，所述接收机包括：多输入多输出解码器，其配置为将来自多个接收天线的信号转换成与至少一个空间复用块的T个星座字相对应的T个复符号；权利要求12中所规定的解交织器，其配置为对于所述T个复符号执行解交织；准循环低密度奇偶校验解码器，其配置为通过使用准循环低密度奇偶校验码，对所述解交织器执行解交织操作所获得的T个复符号进行解码。
这些方法和装置提高了通信系统的接收性能。
（2）第二交织方法是根据第一交织方法的交织方法，其中当N是B/2的倍数时，将N个循环块划分成多个段，每一个段包括B/2个循环块，当N不是B/2的倍数时，将N-X个循环块划分成多个段，每一个段包括B/2个循环块，其中X是N除以B/2的余数，对所述比特置换进行调整，使得所述至少一个空间复用块只由来自于所述段中的同一个段所包括的B/2个循环块里的比特组成。
第二交织器是根据第一交织器的交织器，其中当N是B/2的倍数时，将N个循环块划分成多个段，每一个段包括B/2个循环块，当N不是B/2的倍数时，将N-X个循环块划分成多个段，每一个段包括B/2个循环块，其中X是N除以B/2的余数，对所述比特置换进行调整，使得所述至少一个空间复用块只由来自于所述段中的同一个段所包括的B/2个循环块里的比特组成。
这些方法和装置以高度的并行化，进行硬件或者软件实现。
（3）第三交织方法是根据第二交织方法的交织方法，其中通过独立于其它段，向每一个段中的比特应用段置换，来执行所述比特置换。
第三交织器是根据第二交织器的交织器，其中通过独立于其它段，向每一个段中的比特应用段置换，来执行所述比特置换。
这些方法和装置以高度的并行化，进行硬件或者软件实现，这是由于它们独立于其它段，向每一个段中的比特应用比特置换。
（4）第四交织方法是根据第一交织方法的交织方法，其中在所述N个循环块中的至少一些里，对所述比特置换进行调整，使得所述循环块的所有Q个比特映射到相同健壮度的比特。
第四交织器是根据第一交织器的交织器，其中在所述N个循环块中的至少一些里，对所述比特置换进行调整，使得所述循环块的所有Q个比特映射到相同健壮度的比特。
使用这些方法和交织器，将具有相同重要性水平的码字比特映射到具有相同健壮度的星座字比特，因此该重要性水平与该健壮度相匹配。例如，可以将具有最高重要性水平的码字比特映射到具有最高健壮度的星座字比特，将具有最低重要性水平的码字比特映射到具有最低健壮度的星座字比特。如果是这种情况，则可以在接收重要的码字比特时，获得高可靠性，并实现高接收性能。
（5）第五交织方法是根据第一交织方法的交织方法，其中所述预先规定的星座是方形QAM星座。
第五交织器是根据第一交织器的交织器，其中所述预先规定的星座是方形QAM星座。
使用这些方法和交织器，将方形QAM星座划分成：对相同数量的比特进行编码的相同类型的两个PAM符号集。因此，可以将每一个比特对映射到具有相同健壮水平的比特。
工业应用
本发明可适用于具有LDPC编码和空间复用的比特交织的编码和调制。引用符号列表
100  发射机
110  输入处理
120  BICM编码器
121  LDPC编码器
122  比特交织器
123  解复用器
124-1到124-4  QAM映射器
125  SM编码器
130-1到130-4  调制器
140-1到140-4  放大器
150-1到150-4  发射天线
200  接收机
210-1到210-4  发射天线
220-1到220-4  RF前端
230-1到230-4  放大器
240  MIMO解码器
241  SM解码器
245-1到245-4  QAM解映射器
250  复用器
260  比特解交织器
270  LDPC解码器

Claims (14)

1.一种由使用准循环低密度奇偶校验码、在T个发射天线上进行空间复用的通信系统的发射机执行的交织方法，其中T是大于1的整数，
所述交织方法用于向准循环低密度奇偶校验码的码字的比特应用比特置换，以便根据所述码字生成至少一个空间复用块的多个星座字，
所述码字由N个循环块组成，每一个循环块由Q个比特组成，
所述空间复用块由B个比特组成、由T个星座字组成，
每一个星座字指示用于所述星座字的星座映射的预先规定星座的多个星座点中的一个星座点，
每一个星座字中的比特被分为具有相同健壮性的多个比特对，其中：
所述交织方法包括用于向所述码字的比特应用比特置换，使得实现下面情形的步骤：
至少一个空间复用块由来自B/2个不同的循环块的比特组成；
所述至少一个空间复用块中的每一个星座字由来自Bt/2个不同的循环块的比特组成，Bt是所述星座字中的比特的数量；以及
所述星座字的每一个比特对由来自所述Bt/2个不同的循环块中的普通一个循环块的比特组成。
2.根据权利要求1所述的交织方法，其中：
当N是B/2的倍数时，将所述N个循环块划分成多个段，每一个段包括B/2个循环块，
当N不是B/2的倍数时，将N-X个循环块划分成多个段，每一个段包括B/2个循环块，其中X是N除以B/2的余数，
对所述比特置换进行调整，使得所述至少一个空间复用块只由来自于所述段中的同一个段所包括的B/2个循环块里的比特组成。
3.根据权利要求2所述的交织方法，其中，通过独立于其它段向每一个段中的比特应用段置换来执行所述比特置换。
4.根据权利要求1所述的交织方法，其中，在所述N个循环块中的至少一些中，对所述比特置换进行调整以使得所述循环块的所有Q个比特被映射到相同健壮度的比特。
5.根据权利要求1所述的交织方法，其中，所述预先规定的星座是方形QAM星座。
6.一种由使用准循环低密度奇偶校验码、在T个发射天线上进行空间复用的通信系统的接收机执行的解交织方法，其中T是大于1的整数，
所述解交织方法包括：用于向由多个星座字组成的至少一个空间复用块，应用在权利要求1中所规定的交织方法所执行的比特置换的逆操作的步骤。
7.一种在使用准循环低密度奇偶校验码、在T个发射天线上进行空间复用的通信系统的发射机中提供的交织器，其中T是大于1的整数，
所述交织器向准循环低密度奇偶校验码的码字的比特应用比特置换，以便根据所述码字生成至少一个空间复用块的多个星座字，
所述码字由N个循环块组成，每一个循环块由Q个比特组成，
所述空间复用块由B个比特组成，并且由T个星座字组成，
每一个星座字指示用于所述星座字的星座映射的预先规定星座的多个星座点中的一个星座点，
每一个星座字中的比特被分为具有相同健壮性的多个比特对，其中：
所述交织器配置为：向所述码字的比特应用所述比特置换以使得：
至少一个空间复用块由来自B/2个不同的循环块的比特组成；
所述至少一个空间复用块中的每一个星座字由来自Bt/2个不同的循环块的比特组成，Bt是所述星座字中的比特的数量；
所述星座字的每一个比特对由来自所述Bt/2个不同的循环块中的普通一个循环块的比特组成。
8.根据权利要求7所述的交织器，其中：
当N是B/2的倍数时，将所述N个循环块划分成多个段，每一个段包括B/2个循环块，
当N不是B/2的倍数时，将N-X个循环块划分成多个段，每一个段包括B/2个循环块，其中X是N除以B/2的余数，以及
对所述比特置换进行调整，以使得所述至少一个空间复用块只由来自于所述段中的同一个段所包括的B/2个循环块中的比特组成。
9.根据权利要求8所述的交织器，其中，通过独立于其它段向每一个段中的比特应用段置换来执行所述比特置换。
10.根据权利要求7所述的交织器，其中，在所述N个循环块中的至少一些中，对所述比特置换进行调整，以使得所述循环块的所有Q个比特被映射到相同健壮度的比特。
11.根据权利要求7所述的交织器，其中，所述预先规定的星座是方形QAM星座。
12.一种在使用准循环低密度奇偶校验码、在T个发射天线上进行空间复用的通信系统的接收机中提供的解交织器，其中T是大于1的整数，
所述解交织器配置为：向分别与至少一个空间复用块的T个星座字相对应的T个复符号，应用在权利要求7中所规定的交织器所执行的比特置换的逆操作。
13.一种使用准循环低密度奇偶校验码、在T个发射天线上进行空间复用的通信系统的发射机，其中T是大于1的整数，所述发射机包括：
准循环低密度奇偶校验编码器，其配置为：通过使用准循环低密度奇偶校验码来生成码字；
权利要求7中所规定的交织器，其配置为：向所述码字中的比特应用比特置换并且生成至少一个空间复用块；以及
星座映射器，其配置为：将所述至少一个空间复用块的多个星座字映射到多个符号。
14.一种使用准循环低密度奇偶校验码、在T个发射天线上进行空间复用的通信系统的接收机，其中T是大于1的整数，所述接收机包括：
多输入多输出解码器，其配置为：将来自多个接收天线的信号转换成与至少一个空间复用块的T个星座字相对应的T个复符号；
权利要求12中所规定的解交织器，其配置为：对于所述T个复符号执行解交织；以及
准循环低密度奇偶校验解码器，其配置为：通过使用准循环低密度奇偶校验码，对所述解交织器执行解交织操作所获得的T个复符号进行解码。
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