CN112840581B - 信道编码器及用于编码信息字的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种信道编码器(400)，其被配置为将长度为K‑J比特且K＞J＞0的信息字u编码为长度为N比特且N‑K＝M＞0的码字x，其中码字x包含信息字u和M+J个奇偶校验比特p，并且其中信道编码器(400)被配置为对M+J个奇偶校验比特p实施概率整形方案，使得码字x＝[u，p]是线性码C的码字，并且M+J个奇偶校验比特p满足第一整形约束。

Description

信道编码器及用于编码信息字的方法
技术领域
本发明总体上涉及信道编码领域。更具体地，本发明涉及一种信道编码器及相应的用于编码信息字的方法。
背景技术
信道码在所有数字通信系统中都是必不可少的。用于前向纠错(forward errorcorrection，FEC)编码的系统(也称为编码方案)由发射器侧的编码器和接收器侧的解码器组成。编码器添加冗余至待传输数据，即附加冗余数据，而解码器利用该冗余来校正传输错误，使得尽管通信信道有噪声，接收器仍获得没有错误的传输数据。图1示出了这样的通信系统100，其中被称为信息字的待传输数据u被给至编码器101，编码器10l产生包含冗余的码字x。然后包含冗余的码字x在通常引入错误的、有噪声的通信信道103上传输。输出向量y被提供给解码器105，解码器105产生所传输的码字和所传输的数据的估计。可能的码字集合C被称为码或信道码，并且下面将具体关注这样的码。
由于编码器和解码器侧的复杂性原因，通常采用在有限域上的线性码。为简单起见，以下针对大小为2的有限域F2＝{0，1}进行描述；然而，一切同样适用于其它域或环。长度为N、维度为K的码C(简称为码(N，K))可以由大小为K×N的生成器矩阵G定义：
Figure GDA0003018930090000011
在这种情况下，将长度为K的信息字u映射到长度为N的码字x的编码器由下式给出：
x＝uG
其中，加法和乘法在二进制域{0，1}上。可替代地，码C可由大小为(N-K)×N的奇偶校验矩阵H来定义：
Figure GDA0003018930090000012
其中，HT表示H的转置。
为了方便标注，在下文中也将使用M＝N-K。要注意的是，通过经由奇偶校验矩阵H的线性码的定义，当且仅当xHT＝0时，向量x是码字。
对于给定的发生器矩阵，可以确定校验矩阵，反之亦然(参见F.J.Mac Williams&N.J.A.Sloane：纠错码理论。北荷兰出版，1977)。
为了有效编码和改进误差性能，校验矩阵通常被分解为两个部分：H＝[Hs，Hp]，其中，Hp为满秩(N-K)×(N-K)矩阵。表达式[Hs，Hp]表示Hs和Hp的级联。Hp部分被称为奇偶校验形成部分，Hs部分被称为校验子形成部分。系统编码工作如下：对长度为K的消息u附加长度为N-K的冗余比特p。如果
Figure GDA0003018930090000013
则得到的向量x＝[u，p]是长度为N的码字。因此，可以在两个步骤中从消息u计算奇偶校验比特p：第一步骤为计算校验子
Figure GDA0003018930090000014
第二步骤为计算奇偶校验比特
Figure GDA0003018930090000015
这种编码被称为系统的，因为码字由具有附加奇偶校验比特p的未经改变的消息u组成。
用于数据传输的频带在无线、光纤和铜电缆通信中是非常昂贵且受限的资源。为了减轻此带宽限制，需要高阶调制，其中，多于1比特被映射到每一实维(real-dimensional)时频时隙。常见的高阶调制格式有正交幅度调制(quadrature amplitudemodulation，QAM)和幅度相移键控(amplitude phase-shift keying，APSK)。
在相干传输中，传输一个信号点所需的电能与其绝对值的平方成比例。因此，调制格式的外点比内点明显需要更多的能量。因此，可以通过比外点更频繁地传输内点来提高传输方案的能量效率。用于实现这种功率高效的非均匀信令的技术被称为概率整形。
概率整形包括映射到包含具有期望属性的序列的整形集合
Figure GDA0003018930090000021
例如，具有最低权重的四个序列的集合
Figure GDA0003018930090000022
为
S＝{000，001，010，100}。
通过依次应用以下映射，可以将任意比特串映射到S中的序列：
Figure GDA0003018930090000023
应当注意的是，整形集合S不是线性的，例如，增加001∈S和010∈S得到011，其并不在集合S中。映射至整形集合可以通过分布匹配(distributionmatching，DM)来实现，分布匹配是指专用于该任务的算法(P.Schulte&G.Bocherer，“恒定组成分布匹配”，电气和电子工程师协会信息理论会报，第62卷，第430页，2016)。图2示出了传统通信系统200的示例，传统通信系统200包括信道编码器侧的分布匹配器201和FEC编码器203。
概率幅度整形(probabilistic amplitude shaping，PAS)是组合概率整形与前向纠错的有效方式(参见G.Bocherer等人，“带宽高效和速率匹配的低密度奇偶校验编码调制”，电气和电子工程师协会通信会报，第63卷，第4651页，2015)。如图2所示，分布匹配器(distribution matcher，DM)201用作整形设备，随后是线性FEC编码器203(参见G.Bocherer等人，“带宽高效和速率匹配的低密度奇偶校验编码调制”，电气和电子工程师协会通信会报，第63卷，第4651页，2015)。
在概率幅度整形(PAS)方案中，只有消息被整形而附加的奇偶校验未被整形。在调制器中，整形的比特选择信号点幅度，而未整形的比特选择信号点符号，这是“概率幅度整形”这个名字的由来。正式地，如图3所示，分布匹配器g 301将消息t∈FL映射到整形的消息
Figure GDA0003018930090000024
然后系统地编码u。所得向量[u，p]具有以下属性：[u，p]HT＝0，即[u，p]∈C；消息部分被整形，即u∈S；并且奇偶校验部分是未整形的，即p可以在没有限制的情况下在FN-K中取任何值。
如图3所示，传统的系统编码和概率幅度整形将奇偶校验矩阵拆分在校验子形成器Hs303和奇偶校验形成器Hp305(其为正方形的且满秩)中。奇偶校验
Figure GDA0003018930090000025
由校验子s完全确定，并且不能在奇偶校验的计算中应用整形约束。因此，概率幅度整形具有未整形的奇偶校验部分p，在一些重要的情况下，该未整形的奇偶校验部分p是严格次优的。
例如，在5G网络系统中采用的具有增量冗余协议的混合自动重传请求(hybridautomatic repeat request，HARQ)中，当接收器发射NACK消息时，传输附加的奇偶校验比特。由于奇偶校验在概率幅度整形中未被整形，所以增量冗余的功率效率是次优的。
此外，当数据被调制到用于强度调制的信号幅度上时，所有比特必须被整形用于功率高效的传输。因此，未整形的奇偶校验比特是次优的。未整形的奇偶校验部分也影响其中最优信令需要整形一些或所有奇偶校验比特的任何场景。
鉴于上述内容，需要一种改进的信道编码器及相应的方法，具体地，允许将信息字更有效地编码为具有整形的奇偶校验比特的整形的码字。
发明内容
本发明的目的是提供一种改进的信道编码器及相应的方法，具体地，允许将信息字更有效地编码为具有整形的奇偶校验比特的整形的码字。
功率高效的信令需要比传输具有大功率的信号点更频繁地传输具有低功率的信号点。这将前向纠错(FEC)系统转换为某些比特模式应当比其他比特模式更频繁地发生的要求：例如，可以要求FEC编码器输出的比特遵循非均匀分布，其中0比1更频繁地输出。
本发明的实施例通过提供高效编码器及相应的方法，以明确地将消息映射到线性码和非线性整形集合的向量，即，以高效的方式将信息字编码成具有整形的奇偶校验比特的整形的码字，使得能够实现最优传输。
更具体地，根据第一方面，本发明涉及一种信道编码器，其被配置为将长度为K-J比特且K＞J＞0的信息字u编码为长度为N比特且N-K＝M＞0的码字x，其中码字x包含信息字u和M+J个奇偶校验比特p，并且其中信道编码器被配置为对M+J个奇偶校验比特p实施概率整形方案，使得码字x＝[u，p]是维度为K且长度为N的线性码C的码字，并且M+J个奇偶校验比特p满足第一整形约束，即与概率整形方案相关联(如上所述，[u，p]表示u和p的级联)。
因此，提供了一种改进的信道编码器，允许以有效方式将信息字编码成具有整形的奇偶校验比特的整形的码字。
在第一方面的另一可能的实施方式中，信道编码器被配置为实施概率整形方案，使得信息字u进一步满足第二整形约束。
在第一方面的另一可能的实施方式中，第一整形约束等于第二整形约束。
在第一方面的另一可能的实施方式中，第一整形约束要求码字x的M+J个奇偶校验比特p中的0比特的数量与1比特的数量实质上不同。
在第一方面的另一可能的实施方式中，码字x的M+J个奇偶校验比特p中的0比特的数量实质上大于1比特的数量，其中信道编码器进一步被配置为通过将M+J个奇偶校验比特p中的0比特映射到低能级信号点而将M+J个奇偶校验比特p映射到具有至少一个低能级和一个高能级的多个信号点。
在第一方面的另一可能的实施方式中，码字x的M+J个奇偶校验比特p中的1比特的数量实质上大于0比特的数量，其中信道编码器进一步被配置为通过将M+J个奇偶校验比特p中的1比特映射到低能级信号点而将M+J个奇偶校验比特p映射到具有至少一个低能级和一个高能级的多个信号点。
在第一方面的另一可能的实施方式中，信道编码器包括一种分布匹配器，其中分布匹配器被配置为基于L个数据比特来生成长度为K-J比特的信息字u，其中K-J＞L。
在第一方面的另一可能的实施方式中，信道编码器被配置为基于奇偶校验矩阵H将长度为K-J比特且K＞J＞0的信息字u编码为长度为N比特的码字x，其中信道编码器被配置为以以下形式使用奇偶校验矩阵H：
H＝[Hs，Hp]，
其中，Hs表示大小为(N-K)×(K-J)的校验子形成器，Hp表示大小为(N-K)×(N-K+J)的非正方形满行秩奇偶校验形成器。
在第一方面的另一可能的实施方式中，信道编码器被配置为基于以下等式使用大小为(N-K)×(K-J)的校验子形成器Hs和长度为K-J的信息字u来生成长度为M比特的校验子s：
Figure GDA0003018930090000041
其中，
Figure GDA0003018930090000042
表示校验子形成器Hs的转置。
在第一方面的另一可能的实施方式中，信道编码器被配置为基于以下等式生成M+J个奇偶校验比特p：
Figure GDA0003018930090000043
其中
Figure GDA0003018930090000044
表示奇偶校验形成器Hp的转置。
在第一方面的另一可能的实施方式中，奇偶校验矩阵H定义线性前向纠错FEC码，使得FEC码具有良好的纠错能力。
在第一方面的另一可能的实施方式中，奇偶校验矩阵H定义低密度奇偶校验LDPC码。
在第一方面的另一可能的实施方式中，信道编码器被配置为将奇偶校验形成器Hp视为线性码的奇偶校验矩阵，并且使用以下等式基于校验子来确定M+J个奇偶校验比特p：
Figure GDA0003018930090000045
在第一方面的另一可能的实施方式中，信道编码器被配置为生成奇偶校验形成器Hp的网格(Trellis)表示，并且通过对奇偶校验形成器Hp的网格表示应用维特比(Viterbi)算法来从校验子s确定奇偶校验比特p。
在第一方面的另一可能的实施方式中，信道编码器被配置为对维特比算法使用成本函数，其中该成本函数由第一整形约束来定义，尤其与第一整形约束相同。
在第一方面的另一可能的实施方式中，奇偶校验形成器Hp具有被优化用于高效奇偶校验形成的对角结构，具体为具有减少的状态数量的奇偶校验形成器Hp的网格表示。
根据第二方面，本发明涉及一种将长度为K-J比特且K＞J＞0的信息字u编码为长度为N比特且N-K＝M＞0的码字x的方法，其中码字x包含信息字u和M+J个奇偶校验比特p，通过对信息字u的K-J比特和M+J个奇偶校验比特p实施概率整形方案，使得码字x＝[u，p]是线性码C的码字，且M+J个奇偶校验比特p满足第一整形约束，即与概率整形方案相关联。
因此，提供了一种改进的方法，允许以有效的方式将信息字编码为整形的码字。
根据第三方面，本发明涉及一种具有程序代码的计算机程序产品，该程序代码用于在计算机上执行时执行根据第二方面的方法。
本发明可以在硬件和/或软件中实现。
附图说明
将参照以下附图描述本发明进一步的实施例，其中：
图1示出包括编码器、通信信道和解码器的通信系统的示意图；
图2示出实现概率幅度整形方案的通信系统的示意图；
图3示出用于概率幅度整形的编码器的示意图；
图4示出根据实施例的信道编码器的示意图；
图5示出根据实施例的编码信息字的方法的示意图。
在各个附图中，相同的附图标记将用于相同或至少在功能上等同的特征。
具体实施方式
在以下描述中，参考形成本公开的一部分的附图，并且在附图中通过图示的方式示出了可以放置本发明的具体方面。应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以利用其他方面，并且可以进行结构上的或逻辑上的改变。
例如，应当理解，结合所描述方法的公开也可以适用于被配置为执行该方法的相应设备或系统，反之亦然。例如，如果描述了特定的方法步骤，则相应的设备可以包括执行所描述的方法步骤的单元，即使这样的单元没有在附图中被明确描述或示出。此外，应当理解，除非另外特别指出，本文所描述的各种示例性方面的特征可以彼此组合。
如下面将更详细描述的，本发明的实施例允许提供整形的奇偶校验比特，而传统的概率幅度整形(PAS)方案具有未整形的奇偶校验比特。本发明的实施例尤其提供了最优整形的优点，其具有对于任何输入分布的前向纠错(FEC)的集成。
图4示出根据实施例的信道编码器400的示意图。信道编码器400被配置为将长度为K-J比特且K＞J＞0的信息字u编码为长度为N比特且N-K＝M＞0的码字x。码字x包含信息字u和M+J个奇偶校验比特p。
信道编码器400被配置为实施M+J个奇偶校验比特p的概率整形，使得码字x＝[u，p]是线性码C的码字，M+J个奇偶校验比特p满足第一整形约束，并且信息字u满足第二整形约束(如上所述，[u，p]表示u和p的级联)。
在一个实施例中，第一整形约束可以等于第二整形约束。
在一个实施例中，第一整形约束要求码字x的M+J个奇偶校验比特p中的0比特的数量与1比特的数量实质上不同。
在一个实施例中，码字x的M+J个奇偶校验比特p中的0比特的数量可以实质上大于1比特的数量，其中信道编码器进一步被配置为通过将M+J个奇偶校验比特p中的0比特映射到低能级信号点而将M+J个奇偶校验比特p映射到具有至少一个低能级和一个高能级的多个信号点。
可替代地，码字x的M+J个奇偶校验比特p中的l比特的数量可以实质上大于0比特的数量，其中信道编码器进一步被配置为通过将M+J个奇偶校验比特p中的1比特映射到低能级信号点而将M+J个奇偶校验比特p映射到具有至少一个低能级和一个高能级的多个信号点。
在一个实施例中，信道编码器400包括分布匹配器40l，分布匹配器40l被配置为基于L个数据比特来生成长度为K-J比特的信息字u，其中K-J＞L。
在另一个实施例中，信道编码器400被配置为基于奇偶校验矩阵H将长度为K-J比特且K＞J＞0的信息字u编码为长度为N比特的码字x，其中信道编码器400被配置为以以下形式使用奇偶校验矩阵H：
H＝[Hs，Hp]，
其中，Hs表示大小为(N-K)×(K-J)的校验子形成器403，Hp表示大小为(N-K)×(N-K+J)的非正方形满行秩奇偶校验形成器405。
在一个实施例中，奇偶校验矩阵H可以定义线性前向纠错FEC码，使得FEC码具有良好的纠错能力。同样，奇偶校验矩阵H可以定义低密度奇偶校验LDPC码。
此外，信道编码器400可以被配置为基于以下等式使用大小为(N-K)×(K-J)的校验子形成器Hs403和长度为K-J的信息字u来生成长度为M比特的校验子s：
Figure GDA0003018930090000061
其中，
Figure GDA0003018930090000062
表示校验子形成器Hs403的转置。
信道编码器400被配置为生成M+J个奇偶校验比特p，或者将奇偶校验形成器Hp视为线性码的奇偶校验矩阵，并且使用以下等式基于校验子来确定M+J个奇偶校验比特p：
Figure GDA0003018930090000063
其中，
Figure GDA0003018930090000064
表示奇偶校验形成器Hp405的转置。
在另一个实施例中，信道编码器400被配置为生成奇偶校验形成器Hp405的网格表示，并且通过对奇偶校验形成器Hp405的网格表示应用维特比算法来确定校验子s。因此，该奇偶校验形成器Hp405可以具有被优化用于高效奇偶校验的对角结构，具体为具有减少的状态数量的奇偶校验形成器Hp405的网格表示。
在另一个实施例中，信道编码器400被配置为对维特比算法使用成本函数，其中该成本函数由第一整形约束来定义，尤其与第一整形约束相同。
下面详细示出了根据实施例的信道编码器400如何能够通过使用整形FEC方案，将消息t高效地编码成线性码
Figure GDA0003018930090000065
和通常的非线性整形集合S∈Fn的整形的码字x∈S∩C。
如图4所示，信道编码器400可以将奇偶校验矩阵划分成校验子形成器Hs403和具有满行秩的非正方形M×(M+J)奇偶校验形成器Hp405。如上所述，对于奇偶校验比特p，编码器400可以使用满足第一整形条件的欠定线性方程的解：
Figure GDA0003018930090000066
即，产生的码字[u，p]在整形集合中，并且它也是一个码字。
线性码的奇偶校验矩阵可以由具有以下属性的H＝[Hs，Hp]表示：校验子形成器Hs403是(N-K)×(K-J)；并且奇偶校验形成器Hp405是具有满行秩M的(N-K)×(N-K+J)＝M×(M+J)。具体地，Hp是非正方形的。
编码过程包括以下步骤：第一步骤为通过如在概率幅度整形(PAS)中那样使用分布匹配器401，例如恒定组成分布匹配器(CCDM)，来计算长度为K-J比特的整形的消息u＝g(t)；第二步骤为计算长度为M＝N-K比特的校验子
Figure GDA0003018930090000067
第三步骤为计算长度为M+J的整形的奇偶校验比特p，使得
Figure GDA0003018930090000068
且[u，p]∈S。
由于Hp的列比行更多，所以线性方程
Figure GDA0003018930090000069
是欠定的并且具有不止一个解。然后，奇偶校验形成器405可以根据第一整形条件选择最优的解。
取决于整形条件，可以使用现有算法来实现奇偶校验形成器405。例如，当整形条件要求低权重时，奇偶校验形成等同于压缩感知，并且可以使用适当的算法。当整形条件要求低权重时，奇偶校验形成等同于校验子解码，并且可以使用适当的算法。通用奇偶校验形成矩阵可以由网格表示，并且校验子解码可以通过在网格上运行维特比算法来实现。此外，可以通过在网格上运行维特比算法来实现通用整形条件。
如图4所示，信道编码器400可以通过经由多路复用器407组合分布匹配器401的输出和奇偶校验形成器405的输出来生成最终输出，即码字x。
图5示出了将长度为K-J比特且K＞J＞0的信息字u编码为长度为N比特且N-K＝M＞0的码字x的方法500的示意图，其中码字x包含信息字u和M+J个奇偶校验比特p。
方法500包括以下步骤501：对信息字u的K-J比特和M+J个奇偶校验比特p实施概率整形方案，使得码字x＝up是线性码C的码字，且M+J个奇偶校验比特p满足第一整形约束，即与概率整形方案相关联。
虽然本公开的特定特征或方面仅关于若干实施方式或实施例中的一个公开，但是如对于任何给定的或具体的应用可能是期望的并且有利的，这样的特征或方面可以与其他实施方式或实施例的一个或多个其他特征或方面组合。此外，关于详细描述或权利要求书中使用术语“包含”、“具有”、“附有”或其其他变体的程度，这些术语旨在以类似于术语“包括”的方式表示包括在内。同样，术语“示例地”、“例如”和“如”仅作为示例，而不是最佳或最优。可能已经使用了术语“耦合”和“连接”以及派生词。应该理解，这些术语可能已经被用来表示两个元件相互协作或相互作用，而不管它们是直接物理接触还是电接触，或者它们不是彼此直接接触。
尽管本文已经示出和描述了具体方面，但是本领域普通技术人员将理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可以用各种替代和/或等效实施方式来替换所示出和描述的特定方面。本申请旨在覆盖本文所讨论的特定方面的任何修改或变化。
尽管权利要求中的元素以带有相应标记的特定顺序进行了叙述，除非权利要求中的叙述暗含了用于实现这些元素中的某些或全部的特定顺序，否则这些元素并不一定旨在限制于以该特定顺序实现。
根据上述教导，许多替代方案、修改和变化对于本领域技术人员将是显而易见的。当然，本领域技术人员容易认识到，本发明的许多应用远超出本文所述的那些。虽然已经参考一个或多个特定实施例描述了本发明，但是本领域技术人员认识到，在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行许多改变。

Claims (11)

1.一种信道编码器（400），包括校验子形成器（403）和奇偶校验形成器（405），
其中，所述信道编码器（400）被配置为基于奇偶校验矩阵
Figure 453787DEST_PATH_IMAGE001
将长度为
Figure 449425DEST_PATH_IMAGE002
比特且
Figure 462512DEST_PATH_IMAGE003
的信息字
Figure 924717DEST_PATH_IMAGE004
编码为长度为
Figure 272522DEST_PATH_IMAGE005
比特且
Figure 743954DEST_PATH_IMAGE006
的码字
Figure 113012DEST_PATH_IMAGE007
，其中所述码 字
Figure 11698DEST_PATH_IMAGE007
包括所述信息字
Figure 846799DEST_PATH_IMAGE004
和
Figure 856343DEST_PATH_IMAGE008
个奇偶校验比特
Figure 781705DEST_PATH_IMAGE009
，并且其中所述信道编码器（400） 被配置为对所述
Figure 444768DEST_PATH_IMAGE008
个奇偶校验比特
Figure 219694DEST_PATH_IMAGE009
实施概率整形方案，使得所述码字
Figure 157563DEST_PATH_IMAGE010
为线性码
Figure 124382DEST_PATH_IMAGE011
的码字，并且所述
Figure 240237DEST_PATH_IMAGE008
个奇偶校验比特
Figure 987613DEST_PATH_IMAGE009
满足第一整形约束，
其中，
Figure 338960DEST_PATH_IMAGE012
，
Figure 802696DEST_PATH_IMAGE013
表示大小为
Figure 541982DEST_PATH_IMAGE014
的所述校验子形成器（403），
Figure 245496DEST_PATH_IMAGE015
表示大小为
Figure 479162DEST_PATH_IMAGE016
的所述奇偶校验形成器（405），
其中，所述信道编码器（400）被配置为基于等式
Figure 154994DEST_PATH_IMAGE017
使用所述大小为
Figure 127498DEST_PATH_IMAGE014
的校验子形成器
Figure 521570DEST_PATH_IMAGE013
（403）和所述长度为
Figure 791883DEST_PATH_IMAGE002
比特的信息字
Figure 712435DEST_PATH_IMAGE004
来生 成长度为
Figure 200048DEST_PATH_IMAGE018
比特的校验子
Figure 956783DEST_PATH_IMAGE019
，其中，
Figure 453623DEST_PATH_IMAGE020
表示所述校验子形成器
Figure 494260DEST_PATH_IMAGE013
（403）的转置，
其中，所述信道编码器（400）被配置为基于等式
Figure 418354DEST_PATH_IMAGE021
生成所述
Figure 101533DEST_PATH_IMAGE008
个奇偶校验 比特
Figure 261118DEST_PATH_IMAGE009
，其中，
Figure 297208DEST_PATH_IMAGE022
表示所述奇偶校验形成器
Figure 470831DEST_PATH_IMAGE015
（405）的转置，
其中，所述第一整形约束要求所述码字
Figure 185846DEST_PATH_IMAGE007
的所述
Figure 24489DEST_PATH_IMAGE008
个奇偶校验比特
Figure 23407DEST_PATH_IMAGE009
中的0比 特的数量与1比特的数量不同。
2.根据权利要求1所述的信道编码器（400），其中所述信道编码器（400）被配置为实施 所述概率整形方案，进一步使得所述信息字
Figure 289303DEST_PATH_IMAGE004
满足第二整形约束，其中所述第一整形约 束等于所述第二整形约束。
3.根据权利要求1所述的信道编码器（400），其中所述码字
Figure 757194DEST_PATH_IMAGE007
的所述
Figure 133948DEST_PATH_IMAGE008
个奇偶校 验比特
Figure 488837DEST_PATH_IMAGE009
中的0比特的数量实质上大于1比特的数量，其中所述信道编码器（400）进一步被 配置为通过将所述
Figure 925635DEST_PATH_IMAGE008
个奇偶校验比特
Figure 818505DEST_PATH_IMAGE009
中的所述0比特映射到低能级信号点而将所 述
Figure 364063DEST_PATH_IMAGE008
个奇偶校验比特
Figure 698092DEST_PATH_IMAGE009
映射到具有至少一个低能级和一个高能级的多个信号点。
4.根据权利要求1所述的信道编码器（400），其中所述码字
Figure 696004DEST_PATH_IMAGE007
的所述
Figure 748273DEST_PATH_IMAGE008
个奇偶校 验比特
Figure 607776DEST_PATH_IMAGE009
中的1比特的数量实质上大于0比特的数量，其中所述信道编码器（400）进一步被 配置为通过将所述
Figure 124208DEST_PATH_IMAGE008
个奇偶校验比特
Figure 168388DEST_PATH_IMAGE009
中的所述1比特映射到低能级信号点而将所 述
Figure 285117DEST_PATH_IMAGE008
个奇偶校验比特
Figure 931999DEST_PATH_IMAGE009
映射到具有至少一个低能级和一个高能级的多个信号点。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的信道编码器（400），其中所述信道编码器（400）还 包括分布匹配器（401），其中所述分布匹配器（401）被配置为基于
Figure 506200DEST_PATH_IMAGE023
个数据比特来生成长 度为
Figure 331067DEST_PATH_IMAGE002
比特的所述信息字
Figure 357929DEST_PATH_IMAGE004
，其中
Figure 542923DEST_PATH_IMAGE024
。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的信道编码器（400），其中所述奇偶校验矩阵
Figure 706051DEST_PATH_IMAGE001
定 义低密度奇偶校验LDPC码。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的信道编码器（400），其中所述信道编码器（400）被 配置为将所述奇偶校验形成器 （405）视为线性码的奇偶校验矩阵，并且使用以下等式基于 所述校验子
Figure 672126DEST_PATH_IMAGE019
来确定所述
Figure 45339DEST_PATH_IMAGE008
个奇偶校验比特
Figure 174969DEST_PATH_IMAGE009
：
Figure 333549DEST_PATH_IMAGE021
。
8.根据权利要求7所述的信道编码器（400），其中所述信道编码器（400）被配置为产生 所述奇偶校验形成器
Figure 952749DEST_PATH_IMAGE015
（405）的网格表示，并且通过对所述奇偶校验形成器
Figure 688624DEST_PATH_IMAGE015
（405）的 所述网格表示应用维特比算法来从所述校验子
Figure 730267DEST_PATH_IMAGE019
确定所述奇偶校验比特
Figure 867987DEST_PATH_IMAGE009
。
9.根据权利要求8所述的信道编码器（400），其中所述信道编码器（400）被配置为对所述维特比算法使用成本函数，其中所述成本函数与所述第一整形约束相同。
10.根据权利要求7所述的信道编码器（400），其中所述奇偶校验形成器
Figure 454826DEST_PATH_IMAGE015
（405）具有 被优化用于高效奇偶校验形成的对角结构，具体为具有减少的状态数量的所述奇偶校验形 成器
Figure 677997DEST_PATH_IMAGE015
（405）的网格表示。
11.一种信道编码方法（500），包括：基于奇偶校验矩阵
Figure 759217DEST_PATH_IMAGE001
将长度为
Figure 751444DEST_PATH_IMAGE002
比特且
Figure 774763DEST_PATH_IMAGE003
的信息字
Figure 750810DEST_PATH_IMAGE004
编码为长度为
Figure 871606DEST_PATH_IMAGE005
比特且
Figure 983918DEST_PATH_IMAGE006
的码字
Figure 912560DEST_PATH_IMAGE007
，其中所述码 字
Figure 188952DEST_PATH_IMAGE007
包括所述信息字
Figure 736608DEST_PATH_IMAGE004
和
Figure 828061DEST_PATH_IMAGE008
个奇偶校验比特
Figure 68549DEST_PATH_IMAGE009
，通过对所述信息字
Figure 861930DEST_PATH_IMAGE004
的所述
Figure 213277DEST_PATH_IMAGE002
比特和所述
Figure 424816DEST_PATH_IMAGE008
个奇偶校验比特
Figure 836206DEST_PATH_IMAGE009
实施（501）概率整形方案，使得所述码字
Figure 821610DEST_PATH_IMAGE010
是线性码
Figure 507807DEST_PATH_IMAGE011
的码字，并且所述
Figure 573852DEST_PATH_IMAGE008
个奇偶校验比特
Figure 156143DEST_PATH_IMAGE009
满足第一整形约束，
其中，
Figure 130308DEST_PATH_IMAGE012
，
Figure 948092DEST_PATH_IMAGE013
表示大小为
Figure 478430DEST_PATH_IMAGE014
的校验子形成器，
Figure 106989DEST_PATH_IMAGE015
表示大小 为
Figure 988357DEST_PATH_IMAGE016
的奇偶校验形成器，
其中，所述基于奇偶校验矩阵
Figure 609831DEST_PATH_IMAGE001
将长度为
Figure 260255DEST_PATH_IMAGE002
比特且
Figure 292671DEST_PATH_IMAGE003
的信息字
Figure 661336DEST_PATH_IMAGE004
编 码为长度为
Figure 86501DEST_PATH_IMAGE005
比特且
Figure 857011DEST_PATH_IMAGE006
的码字
Figure 561792DEST_PATH_IMAGE007
，包括：
基于等式
Figure 417753DEST_PATH_IMAGE017
使用所述大小为
Figure 381030DEST_PATH_IMAGE014
的校验子形成器
Figure 740467DEST_PATH_IMAGE013
和所述 长度为
Figure 410675DEST_PATH_IMAGE002
比特的信息字
Figure 612987DEST_PATH_IMAGE004
来生成长度为
Figure 255321DEST_PATH_IMAGE018
比特的校验子
Figure 531581DEST_PATH_IMAGE019
，其中，
Figure 47007DEST_PATH_IMAGE020
表示所述 校验子形成器
Figure 736615DEST_PATH_IMAGE013
的转置；
基于等式
Figure 917060DEST_PATH_IMAGE021
生成所述
Figure 624991DEST_PATH_IMAGE008
个奇偶校验比特
Figure 498269DEST_PATH_IMAGE009
，其中，
Figure 675172DEST_PATH_IMAGE022
表示所述奇偶校验 形成器
Figure 393730DEST_PATH_IMAGE015
的转置，
其中，所述第一整形约束要求所述码字
Figure 723211DEST_PATH_IMAGE007
的所述
Figure 501811DEST_PATH_IMAGE008
个奇偶校验比特
Figure 166011DEST_PATH_IMAGE009
中的0比 特的数量与1比特的数量不同。
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