CN105376023A - Ldpc码字的交织和映射方法及解交织解映射方法 - Google Patents

Ldpc码字的交织和映射方法及解交织解映射方法 Download PDF

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张文军
尧勇仕
史毅俊
徐胤
徐洪亮
何大治
郭序峰
赵杰
杨帆
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Abstract

一种LDPC码字的交织映射方法及解交织解映射方法，将编码后的LDPC码字按预定长度分成连续的多个比特子块，按相应的比特交换图案变换比特子块的排列顺序，形成第一次比特交织后的LDPC码字；将第一次比特交织后的LDPC码字按列顺序写入并按行顺序读出得到第二次比特交织后的LDPC码字；对第二次比特交织后的LDPC码字依照星座图进行星座映射以得到符号流。针对不同的LDPC码表选择交织映射和解交织解映射方法使系统性能得到更好的提升。

Description

LDPC码字的交织和映射方法及解交织解映射方法
技术领域
本发明涉及数字电视技术领域，特别涉及一种LDPC码字的交织和映射方法及解交织解映射方法。
背景技术
在现有的广播通信标准中，LDPC编码、比特交织和星座映射是最为常见的编码调制方式。在不同的发射系统中，LDPC编码、比特交织和星座映射都需要单独设计，并且联合调试，以取得最好的信道性能。因此，如何针对特定的LDPC码字和星座映射方式形成针对性的比特交织，是本领域的一个技术难题。
发明内容
本发明解决的问题是现有技术中无法针对特定的LDPC码字和星座映射方式形成针对性的比特交织。
为解决上述问题，本发明实施例提供了一种LDPC码字的交织和映射方法，包括如下步骤：将编码后的LDPC码字按预定长度分成连续的多个比特子块，并按照相应的比特交换图案变换所述比特子块的排列顺序以形成第一次比特交织后的LDPC码字；将所述第一次比特交织后的LDPC码字按列顺序写入存储空间并按行顺序从该存储空间内读出以得到第二次比特交织后的LDPC码字；对所述第二次比特交织后的LDPC码字依照相应的星座图进行星座映射以得到符号流。
本发明实施例还提供了一种LDPC码字的解交织解映射方法，包括如下步骤：对符号流软值数据依照相应的星座图进行软解映射处理以得到比特软值数据；其中所述符号流软值数据是接收端接收到如上述的LDPC码字的交织映射方法得到的符号流；将所述比特软值数据按行顺序写入存储空间并按列顺序从该存储空间内读出以得到第一次比特解交织后的比特软值数据；将所述第一次比特解交织后的比特软值数据按预定长度分成连续的多个比特软值数据子块，并按照相应的比特交换图案变换所述比特软值数据子块的排列顺序以形成第二次比特解交织后的比特软值数据；对所述比特软值数据流进行LDPC译码处理以得到解码后的比特流数据。
与现有技术相比，本发明技术方案具有以下优点：
针对特定的LDPC码表选择相应的交织映射以及解交织解映射方法以使系统性能得到更好的提升。
附图说明
图1是本发明的一种LDPC码字的交织映射方法的具体实施方式的流程示意图；
图2是本发明的一种LDPC码字的解交织解映射方法的具体实施方式的流程示意图；
图3是本发明的一种LDPC码字的交织映射方法中按照比特交换图案变换所述比特子块的排列顺序的示意图。
具体实施方式
发明人发现现有技术中，无法针对特定的LDPC码字和星座映射方式形成针对性的比特交织。
针对上述问题，发明人经过研究，提供了一种LDPC码字的交织映射方法及解交织解映射方法，针对不同的LDPC码表选择相应的交织映射以及解交织解映射方法以使系统性能得到更好的提升。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在本发明实施例中，发射机端为：首先将信源编码、BCH编码后的比特流输入到LDPC编码器进行特定码率码长的LDPC码字的编码，之后输入比特交织器，按照某种特定的比特交织图案方法进行交织处理，随后将比特交织处理后的数据进行对应码率的64QAM星座映射，之后进行调制，发射，经历信道。接收机端为：将经过信道后的数据进行解调，然后解调后的数据输入解映射模块，进行64QAM解映射。之后将解映射模块输出的比特软值信息输入到解交织模块进行解交织，之后输出到LDPC译码器，对其进行基于特定的LDPC码字的译码，最后解码输出比特流。
如图1所示的是本发明的一种LDPC码字的交织映射方法的具体实施方式的流程示意图。参考图1，LDPC码字的交织映射方法包括如下步骤：
步骤S11：将编码后的LDPC码字按预定长度分成连续的多个比特子块，并按照相应的比特交换图案变换所述比特子块的排列顺序以形成第二次比特交织后的LDPC码字；
步骤S12：将所述第一次比特交织后的LDPC码字按列顺序写入存储空间并按行顺序从该存储空间内读出以得到第二次比特交织后的LDPC码字；
步骤S13：对所述第二次比特交织后的LDPC码字依照相应的星座图进行星座映射以得到符号流。
在所述步骤S13中，将所述编码后的LDPC码字按预定长度分成连续的多个比特子块，其中所述预定长度为320。进一步地，按照相应的比特交换图案变换所述比特子块的排列顺序以形成第一次比特交织后的LDPC码字。其具体过程详见图3所示，在图4中，(m0,m1,...,mN/320-1)是320长度比特子块的比特交换图案。
具体地，LDPC码表中的LDPC码字的码长为19200,相应的比特交换图案为：40144252522924462118414212045335491637105572750581744541139154328592620571968483347235138311536531334563293022
需要说明的是，在本实施例中，所述比特交换图案中的各个数值是指未经过比特交换前所述比特子块的位置。例如，上述比特交换图案中的第三个数值4含义是指原来未经过比特交换前第5个比特子块的如今经过比特交换后变成了第三个比特子块。
相应的星座图为：
星座点 复数符号
0 1.4327+0.3305i
1 1.0909+0.2971i
2 1.2484+0.7803i
3 0.9762+0.5715i
4 0.3309+1.4326i
5 0.2979+1.0923i
6 0.7829+1.2477i
7 0.5739+0.9763i
8 0.3901+0.2112i
9 0.5317+0.2475i
10 0.3945+0.2289i
11 0.5236+0.2894i
12 0.2108+0.3911i
13 0.2475+0.5327i
14 0.2287+0.3955i
15 0.2898+0.5246i
16 -1.4327+0.3305i
17 -1.0909+0.2971i
18 -1.2484+0.7803i
19 -0.9762+0.5715i
20 -0.3309+1.4326i
21 -0.2979+1.0923i
22 -0.7829+1.2477i
23 -0.5739+0.9763i
24 -0.3901+0.2112i
25 -0.5317+0.2475i
26 -0.3945+0.2289i
27 -0.5236+0.2894i
28 -0.2108+0.3911i
29 -0.2475+0.5327i
30 -0.2287+0.3955i
31 -0.2898+0.5246i
32 1.4327-0.3305i
33 1.0909-0.2971i
34 1.2484-0.7803i
35 0.9762-0.5715i
36 0.3309-1.4326i
37 0.2979-1.0923i
38 0.7829-1.2477i
39 0.5739-0.9763i
40 0.3901-0.2112i
41 0.5317-0.2475i
42 0.3945-0.2289i
43 0.5236-0.2894i
44 0.2108-0.3911i
45 0.2475-0.5327i
46 0.2287-0.3955i
47 0.2898-0.5246i
48 -1.4327-0.3305i
49 -1.0909-0.2971i
50 -1.2484-0.7803i
51 -0.9762-0.5715i
52 -0.3309-1.4326i
53 -0.2979-1.0923i
54 -0.7829-1.2477i
55 -0.5739-0.9763i
56 -0.3901-0.2112i
57 -0.5317-0.2475i
58 -0.3945-0.2289i
59 -0.5236-0.2894i
60 -0.2108-0.3911i
61 -0.2475-0.5327i
62 -0.2287-0.3955i
63 -0.2898-0.5246i
在所述步骤S12中，例如，对于码长为19200比特的LDPC码字(经第一次比特交织后的LDPC码字)，将其按列顺序写入存储空间并按行顺序从该存储空间内读出，其中每列3200比特，共6列。
之后对上述比特交织后的比特流数据(b0,b1,...,bN-1)，根据64QAM星座图，每六个二进制比特序列所对应的十进制数映射到某一个星座点，得到符号流(每个复数符号对应一个星座点)。例如，输入的六个比特‘001101’对应十进制数为13，则对应到64QAM星座图中的0.2475+0.5327i的星座点，该星座点在实数轴和虚数轴上的显示为，实数轴0.2475、虚数轴0.5327。然后在调制模块利用符号流进行生成OFDM符号，最后发射。
在本实施例中，所述LDPC码字是对信源编码后的比特流经特定的LDPC编码后得到，其中所述特定的LDPC编码可以采用现有技术来实现。
具体地，该LDPC的码字以L×L(L通常为320)为子块大小，码表如下：
表1码率1/4Nldpc＝19200,L×L＝320×320,M＝14400
在阐述编码方法之前，首先对给定形式的母矩阵做如下解释：
母矩阵共有m行n列，第i行第j列的每个数字pij代表了单位矩阵的所有列向右循环偏移pij的所产生的子矩阵，子矩阵的大小为320×320。例如表1中p00＝201，该数字代表了一个320×320的矩阵，该矩阵是由320×320的单位矩阵按列按向右循环偏移201个元素所产生的；例如pij＝0时，代表一个320×320的单位矩阵；当第i行第j列没有数字时，该处代表了一个320×320的全0矩阵；当第i行第j列有多个数字时，代表该处为多个单位阵的循环移位的异或，例如表1中 p 01 = 290 309 时，代表该矩阵是由320×320的单位阵按列向右循环偏移290个元素所得到的矩阵与由320×320的单位阵按列向右循环偏移309个元素所得到的矩阵按元素异或得到的矩阵。
按如上所述的规则，将母矩阵扩展为行数为M＝320×m，列数为N＝320×n的矩阵，该矩阵就是LDPC码字的校验矩阵H，其中M指的是校验矩阵的校验行，N指的是校验方程的列，也代表着码字的长度。
编码的过程就是首先产生N-M长的信息比特序列I＝[i1i2i3……iN-M]，然后通过LDPC码字的校验矩阵求得剩下的M个校验比特的过程。最后得到了码字C＝[i1i2i3……iN-Mp1p2……pM]，该码字满足C×HT＝0.
值得注意的是：
最后码字C＝[i1i2i3……iN-Mp1p2……pM]中的校验比特部分事实上就是利用C×HT＝0这种关系求得的；H矩阵中校验列信息列的顺序是严格对应着母矩阵中的校验列、信息列的，而且通常遵循着前面部分是信息列，后面部分是校验列的结构。所以C中的前N-M个校验比特对应着H中的前N-M个信息列，C中的后面M个校验比特对应着H中的最后M个校验列。
本发明实施例还提供了一种LDPC码字的解交织解映射方法。如图2所示的是本发明的一种LDPC码字的解交织解映射方法的具体实施方式的流程示意图。参考图2，LDPC码字的解交织解映射方法包括如下步骤：
步骤S21：对符号流软值数据依照相应的星座图进行软解映射处理以得到比特软值数据；其中所述符号流软值数据是接收端接收到如权利要求1所述的LDPC码字的交织映射方法得到的符号流；
步骤S22：将所述比特软值数据按行顺序写入存储空间并按列顺序从该存储空间内读出以得到第一次比特解交织后的比特软值数据，按列的列数与步骤S12中按列写的列数相对应；
步骤S23：将所述第一次比特解交织后的比特软值数据按预定长度分成连续的多个比特软值数据子块，并按照相应的比特交换图案变换所述比特软值数据子块的排列顺序以形成第二次比特解交织后的比特软值数据；
步骤S24：对所述比特软值数据流进行LDPC译码处理以得到解码后的比特流数据。
通过上述的LDPC的编码、交织及调制方式，可以使系统在AWGN信道下的门限达到4.39，在瑞利衰落信道下的门限达到3.65，可以有效地增加覆盖率。
本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (5)

1.一种LDPC码字的交织映射方法，其特征在于，包括如下步骤：
将编码后的LDPC码字按预定长度分成连续的多个比特子块，并按照相应的比特交换图案变换所述比特子块的排列顺序以形成第二次比特交织后的LDPC码字；
将所述第一次比特交织后的LDPC码字按列顺序写入存储空间并按行顺序从该存储空间内读出，得到第二次比特交织后的LDPC码字；
对所述第二次比特交织后的LDPC码字依照相应的星座图进行星座映射以得到符号流；其中，所述比特交换图案和所述星座图与指定码率的LDPC码表相对应。
2.如权利要求1所述的LDPC码字的交织映射方法，其特征在于，所述预定长度为320比特。
3.如权利要求1所述的LDPC码字的交织映射方法，其特征在于，所述LDPC码表中LDPC码字的码长为19200比特、码率为1/4；
码表为：
相应的比特交换图案为：40144252522924462118414212045335491637105572750581744541139154328592620571968483347235138311536531334563293022
相应的星座图为：
星座点 复数符号 0 1.4327+0.3305i 1 1.0909+0.2971i 2 1.2484+0.7803i
3 0.9762+0.5715i 4 0.3309+1.4326i 5 0.2979+1.0923i 6 0.7829+1.2477i 7 0.5739+0.9763i 8 0.3901+0.2112i 9 0.5317+0.2475i 10 0.3945+0.2289i 11 0.5236+0.2894i 12 0.2108+0.3911i 13 0.2475+0.5327i 14 0.2287+0.3955i 15 0.2898+0.5246i 16 -1.4327+0.3305i 17 -1.0909+0.2971i 18 -1.2484+0.7803i 19 -0.9762+0.5715i 20 -0.3309+1.4326i 21 -0.2979+1.0923i 22 -0.7829+1.2477i 23 -0.5739+0.9763i 24 -0.3901+0.2112i 25 -0.5317+0.2475i 26 -0.3945+0.2289i 27 -0.5236+0.2894i 28 -0.2108+0.3911i 29 -0.2475+0.5327i 30 -0.2287+0.3955i 31 -0.2898+0.5246i 32 1.4327-0.3305i 33 1.0909-0.2971i 34 1.2484-0.7803i 35 0.9762-0.5715i 36 0.3309-1.4326i 37 0.2979-1.0923i 38 0.7829-1.2477i 39 0.5739-0.9763i 40 0.3901-0.2112i 41 0.5317-0.2475i 42 0.3945-0.2289i 43 0.5236-0.2894i
44 0.2108-0.3911i 45 0.2475-0.5327i 46 0.2287-0.3955i 47 0.2898-0.5246i 48 -1.4327-0.3305i 49 -1.0909-0.2971i 50 -1.2484-0.7803i 51 -0.9762-0.5715i 52 -0.3309-1.4326i 53 -0.2979-1.0923i 54 -0.7829-1.2477i 55 -0.5739-0.9763i 56 -0.3901-0.2112i 57 -0.5317-0.2475i 58 -0.3945-0.2289i 59 -0.5236-0.2894i 60 -0.2108-0.3911i 61 -0.2475-0.5327i 62 -0.2287-0.3955i 63 -0.2898-0.5246i
4.如权利要求1所述的LDPC码字的交织映射方法，其特征在于，所述按列顺序的数目为6列。
5.一种LDPC码字的解交织解映射方法，其特征在于，包括如下步骤：
对符号流软值数据依照相应的星座图进行软解映射处理以得到比特软值数据；其中所述符号流软值数据是接收端接收到如权利要求1所述的LDPC码字的交织映射方法得到的符号流；
将所述比特软值数据按行顺序写入存储空间并按列顺序从该存储空间内读出以得到第一次比特解交织后的比特软值数据；
将所述第一次比特解交织后的比特软值数据按预定长度分成连续的多个比特软值数据子块，并按照相应的比特交换图案变换所述比特软值数据子块的排列顺序以形成第二次比特解交织后的比特软值数据；
对所述比特软值数据流进行LDPC译码处理以得到解码后的比特流数据。
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