CN111147086B - 一种编码调制方法、系统、介质及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种编码调制方法、系统、介质及电子设备，该方法可以先基于码字中码字比特的权重对码字比特进行排序，然后根据当前码字的码率确定该码字所对应的子信道容量并以此选择对应的交织图样对排序后的码字进行行列交织，将权重较高的码字比特写入较优子信道对应的行或者列，这样可以让经过交织器交织处理后的码字比特形成特定的排序方式，这种排序方式会让码字中权重较高的码字比特在调制处理时会映射到较优的子信道上，从而实现全局最优。

Description

一种编码调制方法、系统、介质及电子设备

技术领域

本发明涉及无线通信领域，具体来说涉及无线通信领域中的物理层比特交织调制映射技术，更具体地说，涉及一种编码调制方法、系统、介质及电子设备。

背景技术

无线通信领域的信息传输都离不开编码调制技术。

所谓编码，是指将信息从一种形式或格式转换为另一种形式的过程。

所谓调制，表示对输入信号进行变换处理，以得到适于信道传输的信号，可分为模拟调制和数字调制技术。编码调制技术是无线通信领域中数字通信系统的一项核心技术。对典型的数字通信系统，数字调制主要包括星座映射以及后续处理，如多载波调制和成型滤波。所谓星座映射，就是将“比特”向量或序列映射成适于传输的“符号”向量或序列。每个符号的取值空间可以是一维实数空间、二维实数空间、或更高维的实数空间。星座映射包含两个要素，即星座图和星座映射方式。星座图是星座映射输出符号的所有可能取值的集合，其中星座图上的每个点对应一种输出符号的取值。星座映射方式，简称映射方式，代表输入比特向量到星座点的特定映射关系，通常每个星座点与比特向量一一对应。

现有的编码调制技术是在调制器中对调制符号映射进行独立设计，通过在编码器和调制器中引入交织器实现分离。传统的符号映射以格雷映射(Gray Mapping)为主，强调了符号间的最大欧式距离，却没有考虑编码特点，没有对编码和调制映射进行联合设计。现有的通信系统中，编码器负责生成码字序列，码字序列经过调制器生成调制符号，这两者是互相独立，互不影响。虽然独立设计使得编码器和调制器互不干扰，可以带来局部最优性。但是由于上述的独立设计，使得编码器与调制器不能照顾到彼此的特性，例如码字中存在权重分布，有的码字比特重要，有的码字比特不重要，由于编码和调制映射是独立设计的，调制器对于这些码字比特的处理是一视同仁的，以LDPC码为例，由校验节点和变量节点组成的LDPC码不同的节点的权重不同，在调制过程中，没有考虑这种权重不同的特点。因此会存在全局性能损失，比如误码率或者说误帧率上升。

由此可见，现有技术中将编码器与调制器分离，进行独立设计，可以实现互不干扰的局部最优性，但是损失了联合设计下的全局最优性能。

发明内容

因此，本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种编码调制方法、系统、介质及电子设备。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

根据本发明的第一方面，提供一种编码调制方法，包括：

S1、根据所采用的调制星座和映射方式获得各子信道容量下的以子信道优劣次序指示交织顺序的交织图样；

S2、根据给定的编码规则对信息序列进行编码处理得到码字；

S3、基于码字中码字比特的权重对码字比特进行排序；

S4、根据当前码字的码率确定该码字所对应的子信道容量，选择对应的交织图样对排序后的码字进行行列交织，其中，将权重较高的码字比特写入较优子信道对应的行或者列；

S5、对经过交织处理后的码字进行调制处理以将该码字对应的比特序列映射成调制符号。

优选的,在给定的子信道容量下，对应信噪比越小的子信道越优，在两个或者两个以上子信道所对应的信噪比相同的情况下，按照随机的方式确定所述两个或者两个以上子信道的优劣次序，或者按照子信道编号越小排序越靠前的方式确定所述两个或者两个以上子信道的优劣次序。

优选的,各码字比特的权重代表该码字比特对码字中其他码字比特的译码准确率的影响程度。

优选的,所述步骤S3包括：

S31、根据码字所使用的编码规则对各码字比特的权重进行分析；

S32、基于码字比特的权重进行排序，将码字比特在码字中按照权重由高到低的顺序排列，并生成索引信息以指示排序前各码字比特的原始排序。

优选的,所述行列交织是将码字比特根据交织图样指示的顺序在交织矩阵中按照列写入行读出的方式或者行写入列读出的方式进行交织。其中，在交织矩阵中按照列写入行读出的方式进行交织的情况下，交织矩阵的列数等于子信道的数量，交织矩阵的行数等于码字的码长除以交织矩阵的列数，交织矩阵的每列对应于一个子信道，该列的比特将通过该列对应的子信道传输，根据交织图样将权重较高的码字比特写入较优子信道对应的列，完成写入后逐行顺序读出；或者在交织矩阵中按照行写入列读出的方式进行交织的情况下，交织矩阵的行数等于子信道的数量，交织矩阵的列数等于码字的码长除以交织矩阵的行数，交织矩阵的每行对应于一个子信道，该行的比特将通过该行对应的子信道传输，根据交织图样将权重较高的码字比特写入较优子信道对应的行，完成写入后逐列顺序读出。

优选的,所述调制星座是以下调制星座中的一个或者多个：

APSK星座、QAM星座、FSK星座、PAM星座。

优选的,所述映射方式是以下映射方式中的一个或者多个：

格雷映射、自然映射、集分割映射、修正子集映射、最大均方欧式权重映射。

根据本发明的第二方面，提供一种编码调制系统，包括：编码器，用于根据给定的编码规则对信息序列进行编码处理得到码字；交织器，用于根据码字比特的权重对码字比特进行排序，以及根据当前码字的码率确定该码字所对应的子信道容量，选择对应的交织图样对排序后的码字进行行列交织，将权重较高的码字比特写入较优子信道对应的行或者列，其中，交织器存储有一个或者多个供选择的在特定的子信道容量下指示交织顺序的交织图样；和/或调制器，对经过交织处理后的码字进行调制处理以将该码字对应的比特序列映射成调制符号。

根据本发明的第三方面,提供一种电子设备，包括：一个或多个处理器；以及存储器，其中存储器用于存储一个或多个可执行指令；所述一个或多个处理器被配置为经由执行所述一个或多个可执行指令以执行如第一方面所述的方法。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明通过改进交织器，让交织器来综合考虑编码和调制的特性，交织器先基于码字中码字比特的权重对码字比特进行排序，然后根据当前码字的码率确定该码字所对应的子信道容量并以此选择对应的交织图样对排序后的码字进行行列交织，将权重较高的码字比特写入较优子信道对应的行或者列，这样可以让经过交织器交织处理后的码字比特形成特定的排序方式，这种排序方式会让码字中权重较高的码字比特在调制处理时会映射到较优的子信道上，从而实现全局最优，降低误码率或者说误帧率，而且，这种方式无需对原有的编码和调制两部分进行修改。

附图说明

以下参照附图对本发明实施例作进一步说明，其中：

图1为根据本发明实施例的编码调制方法的流程示意图；

图2为根据本发明实施例的均匀的64APSK和格雷映射对应的星座示意图；

图3为根据本发明实施例的64APSK和格雷映射对应的6条子信道容量曲线示意图；

图4为根据本发明实施例的一个示例的交织处理的过程示意图；

图5为根据本发明实施例的一个示例的仿真结果示意图；

图6为根据本发明实施例的均匀的256QAM对应的星座示意图；

图7为根据本发明实施例的256QAM和格雷映射对应的8条子信道容量曲线示意图；

图8为根据本发明实施例的一个示例的交织处理的过程示意图；

图9为根据本发明实施例的一个示例的仿真结果示意图；

图10为根据本发明实施例的编码调制系统的模块示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图通过具体实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如在背景技术部分提到的，现有技术中，编码和调制两部分是独立设计的，虽然这种设计方式可以让编码和调制两部分互不干扰，使得编码和调制可以分别独立实现局部最优，但是这种方式没有考虑到编码和调制的特性，部分高权重的比特可能会进入较优的子信道，另一部分高权重的比特可能会进入较差的子信道，导致误码率或者误帧率不能达到全局最优。而本发明通过改进交织器，让交织器来综合考虑编码和调制的特性，先基于码字中码字比特的权重对码字比特进行排序，然后根据当前码字的码率确定该码字所对应的子信道容量并以此选择对应的交织图样对排序后的码字进行行列交织，将权重较高的码字比特写入较优子信道对应的行或者列，这样可以让经过交织器交织处理后的码字比特形成特定的排序方式，这种排序方式会让码字中权重较高的码字比特在调制处理时会映射到较优的子信道上，从而实现全局最优，降低误码率，而且，这种方式无需对原有的编码和调制两部分进行修改。

在对本发明的实施例进行具体介绍之前，先对其中使用到的部分术语作如下解释：

码字比特，是指组成码字的比特(Bit)。

交织，是对码字中的码字比特的位置进行重新排列的过程。

根据本发明的一个实施例，参见图1，提供一种编码调制方法，包括步骤P1、P2、P3、P4、P5，下面详细说明每个步骤。

在步骤P1中，根据所采用的调制星座和映射方式获得子各信道容量下的以子信道优劣次序指示交织顺序的交织图样。

根据本发明的一个实施例,采用的具体的调制星座决定子信道的数量。调制星座和映射方式共同决定子信道容量及相应子信道容量下各子信道的优劣。本发明可以通过对所采用的调制星座和映射方式进行分析得到的各信道容量下的子信道优劣次序，从而得到子各信道容量下的以子信道优劣次序指示交织顺序的交织图样。比如，交织图样中，子信道编号根据对应子信道的优劣次序进行排列，以指示交织顺序。如按照由优到劣依次排列，或者由劣到优依次排列。本发明中，越优的子信道是指性能越优的子信道。比如，在给定或者特定的子信道容量下，对应信噪比越小的子信道越优。这里的信噪比是指在给定的子信道容量下，保证子信道正常通信的最小信噪比，通常，在通信领域，该信噪比表示为E_b/N₀，单位为分贝(dB)。应当注意的是，本发明所例举的用信噪比区别子信道优劣仅为示意性的，其他的判别子信道性能优劣的方式，只要不与本发明的原理相违背，均可用于本发明，本发明对此不作任何限制。优选的，调制星座可以是APSK(Amplitude Phase Shift Keying)星座、QAM(Quadrature Amplitude Modulation)星座、FSK(Frequency-Shift Keying)星座和PAM(Pulse Amplitude Modulation)星座中的一个或者多个。优选的，映射方式可以是格雷映射(Gray Mapping)、自然映射(Natural Mapping)、集分割映射(Set-PartitioningMapping)、修正子集映射(Modified Set-Partitioning Mapping)和最大均方欧式权重映射(Maximum Squared uelidean Weight Mapping)中的一个或者多个。调制星座决定了子信道的数量，比如，以64-APSK星座为例，每个星座点由6个比特组成，每个比特对应于一条子信道，调制星座选择64-APSK星座时，则有6条子信道。如果映射方式选择格雷映射，则可以根据64-APSK和格雷映射来计算各子信道容量，根据给定的子信道容量，该子信道容量对应的信噪比越小则该子信道越优，越优的子信道对应的行或者列的交织顺序越靠前。优选的，本发明可以提前计算好各种子信道容量、调制星座和映射方式的组合或者说各种码率、调制星座和映射方式的组合对应的交织图样，保存为记录文件，以供查询和调用。优选的，在给定的子信道容量下，对应信噪比越小的子信道越优，在两个或者两个以上子信道所对应的信噪比相同的情况下，按照随机的方式确定所述两个或者两个以上子信道的优劣次序，或者按照子信道编号越小排序越靠前的方式确定所述两个或者两个以上子信道的优劣次序。

在步骤P2中，根据给定的编码规则对信息序列进行编码处理得到码字。

根据本发明的一个实施例，给定的编码规则可以是编码调制系统中预置的单个编码规则，或者给定的编码规则可以是从编码调制系统中预置的多个编码规则中选择的一个。编码规则例如可以是LDPC码、Polar码和/或Turbo码对应的编码规则。以LDPC码为例，给定的编码规则为LDPC码对应的编码规则，j个信息比特构成的信息序列为S＝[s₀，s₁，...，s_j-1]，信息序列s在经过LDPC编码处理后，可以得到其对应的r个校验比特构成的校验序列Q＝[q₀，q₁，...，q_r-1]。在经过编码处理后，信息序列和其对应的校验序列一起组成码字。假设信息序列在经过LDPC编码处理后，可以得到其对应的码字T＝[t₀，t₁，...，t_q+r-1]，则码字T中的码字比特包含了信息序列S和校验序列Q中的比特，比如，t₀＝s₀，t₃＝q₀。

在步骤P3中，基于码字中码字比特的权重对码字比特进行排序。

根据本发明的一个实施例，所述步骤P3包括：

P31、根据码字所使用的编码规则对各码字比特的权重进行分析；P32、基于码字比特的权重进行排序，将码字比特在码字中按照权重由高到低的顺序排列，并生成索引信息以指示排序前各码字比特的原始排序。

优选的，各码字比特的权重代表该码字比特对码字中其他码字比特的译码准确率的影响程度。码字比特的权重越大表示该码字所使用的编码规则下该码字比特对码字中其他码字比特的译码准确率的影响越大。比如，基于码字比特的权重进行排序前，参见表1，假设由12个码字比特t₀～t₁₁构成的码字，其中的码字比特对应有6、3和2三种数值的权重。在基于码字比特的权重进行排序后，参见表2，将码字比特按照权重由高到低的顺序重新排序后，会生成一个索引信息0～11，指示排序前各码字比特的原始排序。解交织时可以根据对应的索引信息来进行解交织，以还原各码字比特的原始排序。

表1

比特	t<sub>0</sub>	t<sub>1</sub>	t<sub>2</sub>	t<sub>3</sub>	t<sub>4</sub>	t<sub>5</sub>	t<sub>6</sub>	t<sub>7</sub>	t<sub>8</sub>	t<sub>9</sub>	t<sub>10</sub>	t<sub>11</sub>
													权重	6	6	3	3	3	2	6	3	2	2	2	2

表2

比特	t<sub>0</sub>	t<sub>1</sub>	t<sub>6</sub>	t<sub>2</sub>	t<sub>3</sub>	t<sub>4</sub>	t<sub>7</sub>	t<sub>5</sub>	t<sub>8</sub>	t<sub>9</sub>	t<sub>10</sub>	t<sub>11</sub>
													权重	6	6	6	3	3	3	3	2	2	2	2	2
索引	0	1	6	2	3	4	7	5	8	9	10	11

在步骤P4中，根据当前码字的码率确定该码字所对应的子信道容量，选择对应的交织图样对排序后的码字进行行列交织，其中，将权重较高的码字比特写入较优子信道对应的行或者列。根据交织图样对排序后的码字进行交织，这样可以使得经过交织器交织处理后的码字比特形成特定的排序方式，这种排序方式会让码字中权重较高的码字比特写入较优子信道对应的行或者列。这样，权重较高的码字比特在调制处理时会映射到较优的子信道上。

根据本发明的一个实施例，每种编码规则有预设的一种或者多种码率。比如，针对基于IEEE 802.16e协议的编码规则，其预设的码率有1/2，2/3，3/4和5/6，针对基于IEEE802.11协议的编码规则，其预设的码率有1/2、2/3、3/4和5/6。编码过程就是在信息比特后面加上校验比特，信息比特数+校验比特数＝码长，码率＝信息比特数/码长。至少根据当前码字的码率确定该码字所对应的子信道容量时，按照码字所对应的子信道容量＝码率×子信道调制阶数，而子信道调制阶数为1。比如，码率为1/2、子信道调制阶数为1时，码字所对应的子信道容量为0.5。以上举例仅为示意性的，根据当前码字的码率确定该码字所对应的子信道容量是本领域现有技术，本发明对此不作任何限制。

根据本发明的一个实施例，行列交织是将码字比特根据交织图样指示的顺序在交织矩阵中按照列写入行读出的方式或者行写入列读出的方式进行交织。

优选的，在交织矩阵中按照列写入行读出的方式进行交织的情况下，交织矩阵的列数等于子信道的数量，交织矩阵的行数等于码字的码长除以交织矩阵的列数，交织矩阵的每列对应于一个子信道，该列的比特将通过该列对应的子信道传输，根据交织图样将权重较高的码字比特写入较优子信道对应的列，完成写入后逐行顺序读出。应当注意的是，将权重较高的码字比特写入较优子信道对应的列并非是指特定的写入顺序，而是写入交织矩阵后的结果。比如，如果交织图样中是将子信道编号按照对应子信道由优到劣的次序进行排列，则以权重由高到低顺序，将码字比特写入子信道由优到劣对应的列，实现先将权重较高的码字比特写入较优子信道对应的列。又比如，如果交织图样中是将子信道编号按照对应子信道由劣到优的次序进行排列，则以权重由低到高的顺序，将码字比特写入子信道由劣到优对应的行，也可实现先将权重较高的码字比特写入较优子信道对应的列。

优选的,在交织矩阵中按照行写入列读出的方式进行交织的情况下，交织矩阵的行数等于子信道的数量，交织矩阵的列数等于码字的码长除以交织矩阵的行数，交织矩阵的每行对应于一个子信道，该行的比特将通过该行对应的子信道传输，根据交织图样将权重较高的码字比特写入较优子信道对应的行，完成写入后逐列顺序读出。应当注意的是，将权重较高的码字比特写入较优子信道对应的行并非是指特定的写入顺序，而是写入交织矩阵后的结果。比如，如果交织图样中是将子信道编号按照对应子信道由优到劣的次序进行排列，则以权重由高到低顺序，将码字比特写入子信道由优到劣对应的行，实现先将权重较高的码字比特写入较优子信道对应的行。又比如，如果交织图样中是将子信道编号按照对应子信道由劣到优的次序进行排列，则以权重由低到高的顺序，将码字比特写入子信道由劣到优对应的行，也可实现先将权重较高的码字比特写入较优子信道对应的行。

下面结合具体的示例来进一步说明，假设对表2所示的排序后的码字比特采用列写入行读出的方式进行行列交织，当前调制方式下，共有6条子信道0～5，对应的交织图样为2，3，0，4，1，5(子信道由优到劣的次序)，列0～5依次对应于子信道0～5，则列写入时，根据交织图样指示的交织顺序，以权重由低到高的顺序，将码字比特依次按照列2，3，0，4，1，5的顺序写入，得到表3所示的交织矩阵，然后逐行顺序读出，假设以从行0～1，从左往右的顺序读出，则会得到如表4所示的经交织的码字。

表3

表4

t<sub>3</sub>

t<sub>8</sub>

t<sub>0</sub>

t<sub>6</sub>

t<sub>7</sub>

t<sub>10</sub>

t<sub>4</sub>

t<sub>9</sub>

t<sub>1</sub>

t<sub>2</sub>

t<sub>5</sub>

t<sub>11</sub>

又比如，假设对表2所示的排序后的码字比特采用行写入列读出的方式进行行列交织，当前调制方式下，共有6条子信道0～5，对应的交织图样为2，3，0，4，1，5(子信道由优到劣的次序)，行0～5依次对应于子信道0～5，则行写入时，根据交织图样指示的顺序，以权重由低到高的顺序，将码字比特依次按照行2，3，0，4，1，5的顺序写入，得到表5所示的交织矩阵，然后逐列顺序读出，假设以从列0～1，从上往下的顺序读出，则也会得到如表4所示的经交织的码字。

表5

在步骤P5中，对经过交织处理后的码字进行调制处理以将该码字对应的比特序列映射成调制符号。

根据本发明的一个实施例，本发明主要针对交织处理的过程进行改进，调制处理可以使用正交频分复用调制(OFDM)、正交幅度调制(QAM)或者高斯滤波最小移频键调制(GMSK)等现有调制方式，甚至于本申请之后新出现的调制方式，只要不与本发明的原理相冲突仍可使用，本发明对此不作任何限制。对于表4中读出的码字，如果每6位比特构成的比特序列映射成一个调制符号，则t₃，t₈，t₀，t₆，t₇，t₁₀构成的比特序列映射成一个调制符号，t₄，t₉，t₁，t₂，t₅，t₁₁构成的比特序列映射成一个调制符号，经过本发明的交织器的交织处理，比特t₃，t₈，t₀，t₆，t₇，t₁₀分别映射到子信道0,1,2,3,4,5，比特t₄，t₉，t₁，t₂，t₅，t₁₁分别映射到子信道0,1,2,3,4,5，实现了码字中权重较高的码字比特在调制处理映射到了较优的子信道。

为了更清楚地解释本发明，下面通过两个具体的示例来对本发明的方法进行说明。

根据本发明的一个示例，该示例中选择IEEE 802.16e标准中的LDPC码，给定的调制方式所对应的调制星座为均匀的64APSK，映射方式为格雷映射(Gray Mapping)，APSK的星座图由多个同心圆组成，每个圆上有等间隔的PSK信号点，参见图2，图2中展示了均匀的64APSK的星座图，从内圆到外圆的半径比为1：1.88：2.72：3.95，调制阶数为6，即6个bit对应一个调制星座点，每个bit对应1条子信道，共6条子信道，对于每一条子信道，其输入为0、1比特。

优选的，基于比特交织编码调制(Bit Inter leave Coded Modulation,BICM)的信息论分析角度，对调制方式所对应的调制星座和映射方式进行子信道容量分析，该示例中分析64APSK星座的子信道容量，对应的子信道容量C_k表示为：

其中，m表示调制阶数，k表示第k条子信道，χ表示调制星座点集合，

表示第k条子信道取值为b对应的子星座点集合，b∈{0,1}，

表示以变量b和y为参数的函数期望，P(y|x)表示信道转移概率，x表示发送符号,是经调制处理后的调制符号，y表示接收符号，是经过信道传输之后得到的调制符号，含有噪声；

假设信道为高斯加性白噪声(additive white Gaussian noise,AWGN)信道，信道转移概率的公式表示为：

其中，σ²表示其噪声服从均值为0、方差为σ²的高斯分布。

根据上述方式计算出的64APSK和格雷映射对应的6条子信道容量曲线示意图如图3所示。假设传输当前码字所对应的子信道容量C＝0.5，则可得到在该子信道容量下各子信道对应的信噪比由小到大的子信道编号依次为2，3＜0＜4＜1＜5，由于在给定的子信道容量下相应子信道对应的信噪比越小的子信道越优，可以得出子信道优劣次序或者说子信道性能由优到劣的排序依次为2，3＞0＞4＞1＞5，子信道2和3所对应的信噪比相同，假设该示例按照子信道编号越小排序越靠前的方式确定这两个子信道对应的子信道编号在交织图样中的次序，则可以根据子信道优劣次序得到指示交织顺序的交织图样“2 3 0 4 1 5”。

根据IEEE 802.16e中的LDPC码，该LDPC码的码字比特的度分布即为码字比特的权重。本示例以码率

码长n＝576为例，分析码字变量节点(variable node，后面简称VN)的权重，对于此LDPC码，VN的权重表示为：

λ(b)＝0.4583b+0.3333b²+0.2083b⁵；

其中，b表示变量节点(即对应的比特)，幂指数为d-1，d表示权重，每个b前的系数表示不同权重比特的占比，根据上式可以确定，此LDPC码中，存在权重分别为6，3，2的比特，且比例为20.83％，33.33％，45.83％。

参见图4，为了简便，此处仅以简化的12个码字比特来说明，假设码字、排序和交织矩阵中每个框代表一个码字比特，框内的数值表示该码字比特在该编码规则下的权重，该示例中采用按照交织图样“2 3 0 4 1 5”进行交织，将码字根据交织图样进行交织，即将权重较高的码字比特输入较优的子信道对于的行或者列，得到如图4所示交织矩阵，可以看到，由于列数是6列，对应6条子信道，但码长为12，则对应的交织矩阵只有两行，有三个权重为6的码字比特，其中两个权重为6的码字比特进入最优的子信道对应的列后，另一个权重为6的子信道进入了次优的子信道对应的列，这也反映了本发明的技术方案：将权重较高的码字比特写入较优子信道对应的行或者列，换言之，本发明是优先将权重越高的码字比特写入越优子信道对应的行或者列，而不是绝对性的将权重越高的码字比特写入越优子信道对应的行或者列，这样在各种码字比特权重的码字数量比例不均时，不用添加额外的用于补齐的比特，既降低了误码率，也不会导致编码解码过程过于繁杂。根据上述方案，进行性能仿真，得到如图5所示的仿真结果，其中设置高斯白噪声信道(AWGN信道)，SPA最大迭代译码次数为50，可以看到，经过优化编码调制系统在码长n＝576、1152或2304的情况下都有较好的性能，最大性能增益超过0.2dB，并且在误帧率(Block error rate,BLER)为10^-4时都未观察到明显的错误平层。

根据本发明的另一个示例，该示例中选择IEEE 802.11标准中的LDPC码，给定的调制方式所对应的调制星座为图6所示的均匀的256QAM，其上有16X16共256个星座点，映射方式为格雷映射(Gray Mapping)。QAM的星座图由复平面上的点组成，相邻点的间距相等。对于256QAM，调制阶数为8，即8个bit对应一个调制星座点，每个bit对应1条子信道，共8条子信道，分析256QAM星座的子信道容量。对于256QAM对应8位比特序列，这里定义高位为b(i)，比特序列可以表示为：

b(i),b(i+1),b(i+2),b(i+3),b(i+4),b(i+5),b(i+6),b(i+7)；

优选的，基于比特交织编码调制(Bit Inter leave Coded Modulation,BICM)的信息论分析角度，对调制方式所对应的调制星座和映射方式进行子信道容量分析，该示例中分析256QAM星座的子信道容量，其对应的子信道容量C_k表示为：

其中，m表示调制阶数，k表示第k条子信道，χ表示调制星座点集合，

表示第k条子信道取值为b对应的子星座点集合，b∈{0,1}，

表示以变量b和y为参数的函数期望,P(y|x)表示信道转移概率，x表示发送符号,是经调制处理后的调制符号，对于每一个比特序列，格雷映射下对应的发送符号可以采用复平面上的点来表示：

y表示接收符号，是经过信道传输之后得到的调制符号，含有噪声；

假设信道为高斯加性白噪声信道，信道转移概率为：

其中，σ²表示其噪声服从均值为0、方差为σ²的高斯分布。

根据上述方式计算出的256QAM和格雷映射对应的8条子信道容量曲线示意图如图7所示。假设传输当前码字所对应的子信道容量C＝0.5，则可得到在该子信道容量下各子信道对应的信噪比由小到大的子信道编号依次为0,1＜2,3＜4,5＜6,7，由于在给定的子信道容量下相应子信道对应的信噪比越小的子信道越优，可以得出子信道的优劣排序依次为0,1＞2,3＞4,5＞6,7，假设该示例也按照子信道编号越小排序越靠前的方式确定这两个子信道对应的子信道编号在交织图样中的次序，则可以根据子信道的优劣得到指示交织顺序的交织图样“0 1 2 3 4 5 6 7”。

根据IEEE 802.11中LDPC码，该LDPC码的码字比特的度分布即为码字比特的权重。本示例以码率

码长n＝1944为例，分析码字变量节点(variable node，VN)的权重，对于此码，VN的权重为：

λ(B)＝0.4583b+0.375b²+0.0417b³+0.125b¹⁰；

其中，b表示变量节点(即对应的比特)，幂指数表示d-1，d表示权重，每个b前的系数表示不同权重比特的占比，根据上式可以确定，此LDPC码中，存在权重分别为11，4，3，2的比特，且比例为12.5％，4.17％，37.5％，45.83％。

参见图8，为了简便，此处仅以简化的16个码字比特来说明，假设码字、排序和交织矩阵中每个框代表一个码字比特，框内的数值表示该码字比特在该编码规则下的权重，该示例中采用按照交织图样“0 1 2 3 4 5 6 7”进行交织，将码字根据交织图样进行交织，即将权重较高的码字比特输入较优子信道对于的行或者列，得到如图8所示交织矩阵。根据上述方案，进行性能仿真，得到如图9所示的仿真结果，其中设置高斯白噪声信道(AWGN信道)，SPA最大迭代译码次数为50，可以看到，经过优化的编码调制系统在图9所示的各个码长下都有较好的性能，最大性能增益超过0.4dB，并且在误帧率(Block error rate,BLER)为10^-4时都未观察到明显的错误平层。

根据本发明的一个实施例，参见图10，提供一种编码调制系统100，包括：编码器110，用于根据给定的编码规则对信息序列进行编码处理得到码字；交织器120，用于根据码字比特的权重对码字比特进行排序，以及根据当前码字的码率确定该码字所对应的子信道容量，选择对应的交织图样对排序后的码字进行行列交织，将权重较高的码字比特写入较优子信道对应的行或者列，其中，交织器存储有一个或者多个供选择的在特定的子信道容量下指示交织顺序的交织图样；和/或调制器130，对经过交织处理后的码字进行调制处理以将该码字对应的比特序列映射成调制符号。该实施例中交织器进行交织的细节与上述编码调制方法的实施例的相对应，因此对于本发明实施例中未披露的细节，请参照本发明上述编码调制方法的实施例。

需要说明的是，虽然上文按照特定顺序描述了各个步骤，但是并不意味着必须按照上述特定顺序来执行各个步骤，实际上，这些步骤中的一些可以并发执行，甚至改变顺序，只要能够实现所需要的功能即可。

本发明可以是系统、方法和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质，其上载有用于使处理器实现本发明的各个方面的计算机可读程序指令。

计算机可读存储介质可以是保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质例如可以包括但不限于电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、静态随机存取存储器(SRAM)、便携式压缩盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能盘(DVD)、记忆棒、软盘、机械编码设备、例如其上存储有指令的打孔卡或凹槽内凸起结构、以及上述的任意合适的组合。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (10)

1.一种编码调制方法，其特征在于，包括：

S1、根据所采用的调制星座和映射方式获得各子信道容量下的以子信道优劣次序指示交织顺序的交织图样，在给定的子信道容量下，对应信噪比越小的子信道越优，该信噪比是指在给定的子信道容量下，保证子信道正常通信的最小信噪比；

S2、根据给定的编码规则对信息序列进行编码处理得到码字；

S3、基于码字中码字比特的权重对码字比特进行排序；

S4、根据当前码字的码率确定该码字所对应的子信道容量，选择对应的交织图样对排序后的码字进行行列交织，其中，将权重较高的码字比特写入较优子信道对应的行或者列；

S5、对经过交织处理后的码字进行调制处理以将该码字对应的比特序列映射成调制符号。

2.根据权利要求1所述的编码调制方法，其特征在于，在两个或者两个以上子信道所对应的信噪比相同的情况下，按照随机的方式确定所述两个或者两个以上子信道的优劣次序，或者按照子信道编号越小排序越靠前的方式确定所述两个或者两个以上子信道的优劣次序。

3.根据权利要求1所述的编码调制方法，其特征在于，各码字比特的权重代表该码字比特对码字中其他码字比特的译码准确率的影响程度。

4.根据权利要求1所述的编码调制方法，其特征在于，所述步骤S3包括：

S31、根据码字所使用的编码规则对各码字比特的权重进行分析；

S32、基于码字比特的权重进行排序，将码字比特在码字中按照权重由高到低的顺序排列，并生成索引信息以指示排序前各码字比特的原始排序。

5.根据权利要求1至4任一项所述的编码调制方法，其特征在于，所述行列交织是将码字比特根据交织图样指示的顺序在交织矩阵中按照列写入行读出的方式或者行写入列读出的方式进行交织。

6.根据权利要求5所述的编码调制方法，其特征在于，在交织矩阵中按照列写入行读出的方式进行交织的情况下，交织矩阵的列数等于子信道的数量，交织矩阵的行数等于码字的码长除以交织矩阵的列数，交织矩阵的每列对应于一个子信道，该列的比特将通过该列对应的子信道传输，根据交织图样将权重较高的码字比特写入较优子信道对应的列，完成写入后逐行顺序读出；或者

在交织矩阵中按照行写入列读出的方式进行交织的情况下，交织矩阵的行数等于子信道的数量，交织矩阵的列数等于码字的码长除以交织矩阵的行数，交织矩阵的每行对应于一个子信道，该行的比特将通过该行对应的子信道传输，根据交织图样将权重较高的码字比特写入较优子信道对应的行，完成写入后逐列顺序读出。

7.根据权利要求1至4任一项所述的编码调制方法，其特征在于，所述调制星座是以下调制星座中的一个或者多个：

APSK星座、QAM星座、FSK星座、PAM星座；

所述映射方式是以下映射方式中的一个或者多个：

格雷映射、自然映射、集分割映射、修正子集映射、最大均方欧式权重映射。

8.一种编码调制系统，其特征在于，包括：

编码器，用于根据给定的编码规则对信息序列进行编码处理得到码字；

交织器，用于根据码字比特的权重对码字比特进行排序，以及根据当前码字的码率确定该码字所对应的子信道容量，选择对应的交织图样对排序后的码字进行行列交织，将权重较高的码字比特写入较优子信道对应的行或者列，其中，交织器存储有一个或者多个供选择的在特定的子信道容量下指示交织顺序的交织图样；

调制器，对经过交织处理后的码字进行调制处理以将该码字对应的比特序列映射成调制符号。

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上包含有计算机程序，所述计算机程序可被处理器执行以执行权利要求1至7中任一项所述的方法。

10.一种电子设备，其特征在于，包括：

一个或多个处理器；以及

存储器，其中存储器用于存储一个或多个可执行指令；

所述一个或多个处理器被配置为经由执行所述一个或多个可执行指令以执行权利要求1至7中任一项所述的方法。

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