CN115225201A - 一种调制方法、解调方法及通信装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开一种调制方法、解调方法及通信装置,涉及通信技术领域。通信装置可获取信息比特序列;将信息比特序列分成G组;之后分别对各组的信息比特序列进行编码处理得到r个编码比特序列;将r个编码比特序列映射成调制符号序列,并输出调制符号序列。本申请实施例提供的调制方法可以实现复杂度与鲁棒性的灵活折中,应用范围更加广泛。
Description
本申请要求在2021年04月16日提交中国专利局、申请号为202110414085.8、申请名称为“一种调制方法、解调方法及通信装置”的中国专利申请的优先权,其全部内容通过引用结合在本申请中。
技术领域
本申请实施例涉及通信技术领域,尤其涉及一种调制方法、解调方法及通信装置。
背景技术
近年来,随着极化码(polar)被列入无线通信第五代(5th generation,5G)标准,对polar码调制方案设计也成了通信研究的热点问题。其中,高阶调制技术是指将多个码字比特映射到同一个调制符号,该方式可以进一步提升频谱效率。例如,16QAM是将4个比特映射到一个调制符号中,64正交幅度调制(quadrature amplitude modulation,QAM)是指将6个比特映射到一个调制符号。高阶调制中,不同的调制符号对应的能量不同,多发送低能量的调制符号、少发送高能量的调制符号,可以节省平均能量。对于高斯白噪声信道,当发送的调制符号分布服从高斯分布时,单位能量传递的信息量最大。
为了使得发送的调制符号符合高斯分布,引入了概率成形技术(也即保持星座分布不变,调整星座点的概率,能量低的信道符号概率设置高一些,能量高的信道符号概率设置低一些)。目前常见的概率成形技术主要包括概率幅度成形(probability amplitudeshaping,PAS)和基于SC译码器的polar整形(Shaping)方案。但是PAS不支持非系统码,基于SC译码器的polar Shaping方案存在不支持偶数阶调制,鲁棒性低的特点。
发明内容
本申请提供一种调制方法、解调方法及通信装置,以适配更多阶数的调制需求,且降低调制复杂度,提高鲁棒性。
第一方面,本申请实施例提供一种调制方法,该方法可通过通信装置来执行,例如,终端设备、接入网设备以及物联网设备等,也可以理解为网络设备中的模块(例如,芯片),还可以理解为终端设备中的模块(例如,芯片)本申请在此不具体限定执行主体具体为哪个,只要通信设备中设置有发射机均可执行本申请提供的调制方法,下面以该通信装置为发送设备为例来说明。
发送设备可获取信息比特序列;将信息比特序列分成G组;G为正整数,G大于或等于2,G小于或等于r;r为调制阶数;r为正整数;第g组的信息比特序列对应的调制比特数为rg;G组的信息比特序列对应的调制比特数之和等于调制阶数;g取遍1~G中的任一整数;分别对各组的信息比特序列进行编码处理得到r个编码比特序列;将r个编码比特序列映射成调制符号序列;输出调制符号序列。
需要说明的是,本申请提供的调制方法可以适用于幅移键控(amplitude-shiftkeying,ASK)调制还可以适用于QAM调制,本申请在此不作具体限定。例如,64QAM的高阶调制,调制阶数r为在采用本申请提供的调制方法时,可将信息比特序列分成2组或3组,若分成2组,1组对应的调制比特数为1比特,另一组对应的调制比特数为2比特;若分成3组,每组对应的调制比特数为1比特。分别对各组的信息比特序列进行编码处理(如:polar编码、交织、速率匹配、串并变换等)可以得到3个编码比特序列,之后将3个编码比特序列映射成调制符号序列。
本申请实施例对信息比特序列分组后,针对各组的信息比特序列分别进行编码处理,相对于相关技术不对信息比特序列进行分组直接进行编码处理而言,可以适配更多调制阶数的需求,且可提高通信系统鲁棒性,并降低调制的复杂度。
在一种可选的实施方式中,调制方式为ASK时,编码比特序列的长度为M;或,调制方式为QAM时,编码比特序列的长度为2M;其中,M为信息比特序列对应的调制符号数;M为正整数。
需要说明的是,由于ASK的星座图仅包括实部的星座点,QAM的星座图包括实部和虚部的星座点,因此在采用同样的方法进行调制时,QAM的编码比特序列的长度为ASK的编码比特序列长度的2倍。
在一种可选的实施方式中,调制方式为ASK时,发送设备可对第g组的信息比特序列进行polar编码,得到长度为M*rg的子编码比特序列;针对其他组的信息比特序列也执行polar编码的操作,可得到G组子编码比特序列。之后发送设备分别对G组子编码比特序列进行交织、速率匹配、串并变换得到r个长度为M的编码比特序列。
在一种可选的实施方式中,调制方式为QAM时,发送设备可对第g组的信息比特序列进行polar编码,得到长度为2M*rg的子编码比特序列;针对其他组的信息比特序列也执行polar编码的操作,可得到G组子编码比特序列。之后发送设备分别对G组子编码比特序列进行交织、速率匹配、串并变换得到r个长度为2M的编码比特序列。
需要说明的是,上述的交织、速率匹配、串并变换的执行顺序不进行具体限定可结合不同调制需求进行调整,甚至有些步骤可不执行,如编码比特序列长度为2a,在进行编码处理时则可不执行速率匹配的步骤,由于速率匹配是针对不满足母码长度(也即序列长度=2a)的编码比特序列设置。
在一种可选的实施方式中,g取G时,rG=1,也即最后一组对应的调制比特数为1。
在一种可选的实施方式中,发送设备可通过以下方式确定G组子编码比特序列:
对第Y组的信息比特序列进行polar编码,确定第Y组的子编码比特序列;Y取遍1~(G-1)中的任一整数;确定整形Shaping比特的位置和取值;根据Shaping比特的位置和取值对第G组的信息比特序列进行polar编码,确定第G组的子编码比特序列。
需要说明的是,在实际应用时,可如本申请提及的方案将最后一组的信息比特序列设置为Shaping组,也可设置其他一组或多组的信息比特序列为Shaping组,对Shaping组需要确定Shaping比特位的位置和取值,并根据Shaping比特位的位置和取值进行polar编码,确定子编码比特序列。对G组中除Shaping组以外的其它组的信息比特序列只需确定信息比特位和冻结比特位的位置和取值即可进行polar编码。针对不同组的信息比特序列采用相同或不同的编码规则可以提高编码效率,获取的子编码比特序列更加可靠。
在一种可选的实施方式中,调制方式为ASK时,发送设备可通过以下方式确定Shaping比特位:
将G-1组子编码比特序列与1组预设比特序列,映射成符号序列;预设比特序列为长度为M的全0比特序列;根据符号序列确定Shaping比特的取值。
在一种可选的实施方式中,调制方式为QAM时,发送设备可通过以下方式确定Shaping比特位:
将G-1组子编码比特序列与1组预设比特序列,映射成符号序列;预设比特序列为长度为2M的全0比特序列;根据符号序列确定Shaping比特的取值。
需要说明的是,本申请在确定Shaping比特取值时考虑了除Shaping组以外的其它组编码情况,使得Shaping组可以兼容其他组的信息,使得编码的可靠性更高。
在一种可选的实施方式中,调制方式为ASK时,发送设备可循环执行以下步骤M次,直到得到包括M个调制符号的调制符号序列:
从r个编码比特序列中分别选择1个比特按照预设映射规则映射成1个调制符号。
在一种可选的实施方式中,调制方式为QAM时,发送设备可循环执行以下步骤M次,直到得到包括M个调制符号的调制符号序列:
从r个编码比特序列中选择1个比特按照预设映射规则映射成1个第一符号;
从r个编码比特序列中选择1个比特按照预设映射规则映射成1个第二符号;
将第一符号作为调制符号的实部,将第二符号作为调制符号的虚部,得到1个调制符号。
需要说明的是,由于采用QAM调制时,编码比特序列的长度为2M,发送设备可循环执行M次,每次选出2个比特,1比特映射成第一符号,1比特映射成第二符号,将第一符号作为调制符号的实部,将第二符号作为调制符号的虚部,得到1个调制符号。编码比特序列长度为2M,可依次将各比特分别映射成第一符号和第二符号,如将第1比特映射成第一符号,将第2比特映射成第二符号,将第1比特映射的第一符号和第2比特映射的第二符号,分别作为1个调制符号的实部和虚部,得到第1个调制符号;将第3比特映射成第一符号,将第4比特映射成第二符号,将第1比特映射的第一符号和第2比特映射的第二符号,分别作为1个调制符号的实部和虚部,得到第2个调制符号等,在此不一一说明。还可以是,将第1~第M比特依序映射成第一符号,将第M+1~第2M比特映射成第二符号,如将第1比特映射成第一符号,将第M+1比特映射成第二符号,将第1比特映射的第一符号和第M+1比特映射的第二符号,分别作为1个调制符号的实部和虚部,得到第1个调制符号等,在此不一一说明。还可以是其他的方式,如,将第3比特映射成第一符号,将第1比特映射成第二符号,将第3比特映射的第一符号和第1比特映射的第二符号,分别作为1个调制符号的实部和虚部,得到第1个调制符号等,本申请在此不具限定编码比特序列映射成调制符号的方式。
在一种可选的实施方式中,预设映射规则为:同一组的所述编码比特序列映射调制符号的规则为第一规则;非同一组的所述编码比特序列映调制符号的规则为第二规则。
在一种可选的实施方式中,第一规则为格雷映射准则。
在一种可选的实施方式中,第二规则为自然映射准则。
第二方面,本申请实施例提供一种解调方法,该方法可通过通信装置来执行,例如,终端设备、接入网设备以及物联网设备等,也可以理解为网络设备中的模块(例如,芯片),还可以理解为终端设备中的模块(例如,芯片)本申请在此不具体限定执行主体具体为哪个,只要通信设备中设置有接收机均可执行本申请提供的调制方法,下面以该通信装置为接收设备为例来说明。
接收设备可获取M个接收符号;接收符号对应的调制阶数为r;r为正整数;M为正整数;将M个接收符号处理成G组第一消息序列;分别对第一消息序列进行译码处理得到G组信息比特序列;G为正整数,G大于或等于2,G小于或等于r;第g组信息比特序列对应的调制比特数为rg;G组信息比特序列对应的调制比特数之和等于调制阶数;g取遍1~G。
需要说明的是,消息序列可以为对数似然比(log likelihood ratio,LLR),或硬判决结果。由于发送设备在调制时引入了Shaping比特位,可以提升频谱效率节省能量开销,相应地,接收设备可以降低接收复杂度。
在一种可选的实施例中,接收设备可根据1~(g-1)组的译码结果以及g~G组的先验概率,确定第g组第一消息序列;其中,所述g~G组的先验概率为:若第X组为整形Shaping组,先验概率服从非均匀分布;若第X组非Shaping组,先验概率服从均匀分布;X为g~G中的任意一组。
在一种可选的实施方式中,接收设备可对第一消息序列进行并串变换、解速率匹配、解交织得到G组第二消息序列;各组第二消息序列的长度为M*rg;分别对各组所述第二消息序列进行polar译码得到所述G组信息比特序列。
第三方面,本申请实施例提供一种通信装置,包括:处理单元和输入输出单元。
其中,输入输出单元,用于获取信息比特序列;处理单元,用于将所述信息比特序列分成G组;所述G为正整数,所述G大于或等于2,所述G小于或等于r;所述r为调制阶数;所述r为正整数;第g组的信息比特序列对应的调制比特数为rg;所述G组的信息比特序列对应的调制比特数之和等于所述调制阶数;所述g取遍1~G中的任一整数;分别对各组的信息比特序列进行编码处理得到r个编码比特序列;将所述r个编码比特序列映射成调制符号序列;输入输出单元,用于输出所述调制符号序列。
在一种可选的实施方式中,调制方式为ASK时,编码比特序列的长度为M;或,调制方式为QAM时,编码比特序列的长度为2M;其中,M为信息比特序列对应的调制符号数;M为正整数。
在一种可选的实施方式中,处理单元,具体用于:调制方式为ASK时,对第g组的信息比特序列进行polar编码,得到长度为M*rg的子编码比特序列;分别对G组子编码比特序列进行交织、速率匹配、串并变换得到r个长度为M的编码比特序列。
在一种可选的实施方式中,处理单元,具体用于:调制方式为QAM时,对第g组的信息比特序列进行polar编码,得到长度为2M*rg的子编码比特序列;分别对G组子编码比特序列进行交织、速率匹配、串并变换得到r个长度为2M的编码比特序列。
在一种可选的实施方式中,g取G时,rG=1。
在一种可选的实施方式中,处理单元,具体用于:对第Y组的信息比特序列进行polar编码,确定第Y组的子编码比特序列;Y取遍1~(G-1)中的任一整数;确定整形Shaping比特的位置和取值;根据Shaping比特的位置和取值对第G组的信息比特序列进行polar编码,确定第G组的子编码比特序列。
在一种可选的实施方式中,处理单元,还用于:调制方式为ASK时,将G-1组子编码比特序列与1组预设比特序列,映射成符号序列;预设比特序列为长度为M的全0比特序列;根据符号序列确定Shaping比特的取值。
在一种可选的实施方式中,处理单元,还用于:调制方式为QAM时,将G-1组子编码比特序列与1组预设比特序列,映射成符号序列;预设比特序列为长度为2M的全0比特序列;根据符号序列确定Shaping比特的取值。
在一种可选的实施方式中,调制方式为ASK时,处理单元,用于:循环执行以下步骤M次,直到得到包括M个调制符号的调制符号序列:
从r个编码比特序列中分别选择1个比特按照预设映射规则映射成1个调制符号。
在一种可选的实施方式中,调制方式为QAM时,处理单元,用于:循环执行以下步骤M次,直到得到包括M个调制符号的调制符号序列:
从r个编码比特序列中选择1个比特按照预设映射规则映射成1个第一符号;
从r个编码比特序列中选择1个比特按照预设映射规则映射成1个第二符号;
将第一符号作为调制符号的实部,将第二符号作为调制符号的虚部,得到1个调制符号。
在一种可选的实施方式中,预设映射规则为:同一组的编码比特序列映射调制符号的规则为第一规则;非同一组的编码比特序列映调制符号的规则为第二规则。
在一种可选的实施方式中,第一规则为格雷映射准则。
在一种可选的实施方式中,第二规则为自然映射准则。
第四方面,本申请实施例提供一种通信装置,包括:输入输出单元和处理单元。
其中,输入输出单元,用于获取M个接收符号;接收符号对应的调制阶数为r;r为正整数;M为正整数;处理单元,用于将M个接收符号处理成G组第一消息序列;分别对第一消息序列进行译码处理得到G组信息比特序列;G为正整数,G大于或等于2,G小于或等于r;第g组信息比特序列对应的调制比特数为rg;G组信息比特序列对应的调制比特数之和等于调制阶数;g取遍1~G中的任一整数。
在一种可选的实施方式中,处理单元用于:根据1~g-1组的译码结果以及g~G组的先验概率,确定第g组第一消息序列;其中,g~G组的先验概率为:若第X组为整形Shaping组,先验概率服从非均匀分布;若第X组非Shaping组,先验概率服从均匀分布;X为g~G中的任意一组。
在一种可选的实施方式中,处理单元,具体用于:对第一消息序列进行并串变换、解速率匹配、解交织得到G组第二消息序列;各组第二消息序列的长度为M*rg;分别对各组第二消息序列进行polar译码得到G组信息比特序列。
对于上述第三方面或第四方面,应理解,所述输入输出单元可以称为收发单元、通信单元等,当所述通信装置是终端设备时,所述输入输出单元可以是收发器;所述处理单元可以是处理器。当所述通信装置是终端设备中的模块(如,芯片)时,所述输入输出单元可以是输入输出接口、输入输出电路或输入输出管脚等,也可以称为接口、通信接口或接口电路等;所述处理单元可以是处理器、处理电路或逻辑电路等。
第五方面,本申请提供一种通信装置,包括至少一个处理器和存储器;该存储器用于存储计算机程序或指令,当该装置运行时,该处理器执行该存储器存储的该计算机程序或指令,以使该通信装置执行如上述第一方面或第一方面的各实施例的方法或上述第二方面或第二方面的各实施例的方法。
在一种可选的实施方式中,该处理器和存储器可集成在同一芯片中,也可分别集成在不同的芯片中。
第六方面,本申请实施例中还提供一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质中存储有计算机可读指令,当所述计算机可读指令在计算机上运行时,以使得计算机执行如第一方面或第一方面中任一种可能的设计中所述的方法,或第二方面或第二方面中任一种可能的设计中所述的方法。
第七方面,本申请提供一种包含指令的计算机程序产品,当其在计算机上运行时,使得计算机执行上述第一方面或第一方面的各实施例的方法,或第二方面或第二方面中任一种可能的设计中所述的方法。
第八方面,本申请实施例提供了一种芯片系统,该芯片系统包括处理器,还可以包括存储器,用于实现上述第一方面或第一方面中任一种可能的设计中所述的方法,或第二方面或第二方面中任一种可能的设计中所述的方法。该芯片系统可以由芯片构成,也可以包含芯片和其他分立器件。
第九方面,本申请实施例提供了一种通信系统,所述系统包括发送设备以及接收设备,所述通信系统用于执行上述第一方面或第一方面中任一种可能的设计中所述的方法,或第二方面或第二方面中任一种可能的设计中所述的方法。
上述第二方面至第九方面可以达到的技术效果,请参照上述第一方面中相应可能设计方案可以达到的技术效果说明,本申请这里不再重复赘述。
附图说明
图1示出了本申请实施例提供的通信系统的示意图;
图2示出了本申请实施例提供的polar编码的示意图;
图3示出了本申请实施例提供的调制方法的流程示意图;
图4示出了本申请实施例提供的polar编码的示意图;
图5示出了本申请实施例提供的编码比特序列与调制符号关系的示意图;
图6示出了本申请实施例提供的分组示意图;
图7示出了本申请实施例提供的调制方法的流程示意图;
图8示出了本申请实施例提供的解调方法的流程示意图;
图9示出了本申请实施例提供的通信装置的结构示意图;
图10示出了本申请实施例提供的通信装置的结构示意图;
图11示出了本申请实施例提供的通信装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本申请作进一步地详细描述。方法实施例中的具体操作方法也可以应用于装置实施例或系统实施例中。其中,在本申请的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。因此装置与方法的实施可以相互参见,重复之处不再赘述。
本申请实施例提供的通信方法可以应用于5G通信系统或未来的各种通信系统。具体的,例如5G通信系统最典型的三个通信场景增强型移动互联网(enhance mobilebroadband,eMBB)、海量机器连接通信(massive machine type communication,mMTC)和高可靠低延迟通信(ultra reliable low latency communication,URLLC)。
如图1所示,本申请实施例可以应用到的一种通信系统100,其中包括接入网设备101和终端设备102。其中,接入网设备101为发送端时,终端设备102为接收端;当终端设备102为发送端时,接入网设备101为接收端。发送端也可以叫做调制设备,接收端也可以叫做解调设备。该接入网设备可以是基站,也可以是基站与基站控制器集成后的设备,还可以是具有类似通信功能的其它设备。
接入网设备101为具有无线收发功能的设备或可设置于该设备的芯片,该设备包括但不限于:演进型节点B(evolved Node B,eNB)、无线网络控制器(radio networkcontroller,RNC)、节点B(node B,NB)、基站控制器(base station controller,BSC)、基站收发台(base transceiver station,BTS)、家庭基站(例如,home evolved NodeB,或homeNode B,HNB)、基带单元(baseband unit,BBU),无线保真(wireless fidelity,WIFI)系统中的接入点(access point,AP)、无线中继节点、无线回传节点、传输点(transmission andreception point,TRP或者transmission point,TP)等,还可以为5G(如NR)系统中的gNB,或,传输点(TRP或TP),5G系统中的基站的一个或一组(包括多个天线面板)天线面板,或者,还可以为构成gNB或传输点的网络节点,如基带单元(BBU),或,分布式单元(distributedunit,DU),或,卫星等。
在一些部署中,gNB可以包括集中式单元(centralized unit,CU)和DU。gNB还可以包括射频单元(radio unit,RU)。CU实现gNB的部分功能,DU实现gNB的部分功能,比如,CU实现无线资源控制(radio resource control,RRC),分组数据汇聚层协议(packet dataconvergence protocol,PDCP)层的功能,DU实现无线链路控制(radio link control,RLC)、媒体接入控制(media access control,MAC)和物理(physical,PHY)层的功能。由于RRC层的信息最终会变成PHY层的信息(即通过PHY层发送),或者,由PHY层的信息转变而来,因而,在这种架构下,高层信令,如RRC层信令或PDCP层信令,也可以认为是由DU发送的,或者,由DU+RU发送的。可以理解的是,网络设备可以为CU节点、或DU节点、或包括CU节点和DU节点的设备。此外,CU可以划分为接入网RAN中的网络设备,也可以将CU划分为核心网CN中的网络设备,在此不作限制。
终端设备也可以称为用户设备(user equipment,UE)、接入终端、用户单元、用户站、移动站、移动台、远方站、远程终端、移动设备、用户终端、终端、无线通信设备、用户代理或用户装置。本申请的实施例中的终端可以是手机(mobile phone)、平板电脑(Pad)、带无线收发功能的电脑、虚拟现实(virtual reality,VR)终端、增强现实(augmented reality,AR)终端、工业控制(industrial control)中的无线终端、无人驾驶(self driving)中的无线终端、远程医疗(remote medical)中的无线终端、智能电网(smart grid)中的无线终端、运输安全(transportation safety)中的无线终端、无人机、可穿戴设备、智慧城市(smartcity)中的无线终端、智慧家庭(smart home)中的无线终端等等。本申请的实施例对应用场景不作限定。本申请中将具有无线收发功能的终端及可设置于前述终端的芯片统称为终端。
本申请实施例的描述中,“和/或”,描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,A和/或B,可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。本申请中所涉及的至少一个是指一个或多个;多个,是指两个或两个以上。另外,需要理解的是,在本申请的描述中,“第一”、“第二”等词汇,仅用于区分描述的目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性,也不能理解为指示或暗示顺序。
参见图2,示出了polar码的编码过程,其中,u7,u6,u5,u3为信息比特(data),u4,u2,u1,u0为冻结比特(frozen)。在实际应用时,发送端和接收端可以约定frozen的值为0。图2中示意的u0和u1的比特位的取值经过异或xor运算后仍为0,信息比特和冻结比特经过运算得到编码序列01010101,将编码序列映射成调制符号则可在信道W进行传输。
polar码译码时可通过polar码时序译码来实现。polar码时序译码可以理解为译码器根据polar设计的天然时序性按比特位逐位进行译码。目前主要的polar码时序译码算法有连续抵消(successive cancellation,SC))译码,串行抵消列表(successivecancellation list,SCL)译码以及循环冗余校验(cyclic redundancy check,CRC)辅助串行抵消列表(cyclic redundancy check aided successive cancellation list,CA-SCL))译码等。
接下来可参阅图3来介绍本申请实施例提供的调制方法,该方法可通过通信装置来执行,例如,终端设备、接入网设备以及物联网设备等,也可以理解为网络设备中的模块(例如,芯片),还可以理解为终端设备中的模块(例如,芯片),本申请在此不具体限定执行主体具体为哪个,只要通信设备中设置有发射机均可执行本申请提供的调制方法,下面以该通信装置为发送设备为例来说明。图3中,以发送设备将调制符号传输给接收设备为例进行示意,但是在实际应用中,并不限定发送设备到底将调制符号传输给谁,具体执行可参照如下步骤:
步骤301,发送设备获取信息比特序列。
需要说明的是,信息比特序列也即需要在不同设备之间进行通信的信息比特序列,该序列可能来自于与发送设备通信连接(有线连接,和/或,无线连接)的设备,可用于指示用户信息、亦可以指示信令信息,本申请在此不具体限定信息比特序列的来源。
另外,本申请中信息比特序列的长度也不具体限定。通常信息比特序列为二进制的序列,例如长度为8的信息比特序列为00110101,本申请在此不具体限定信息比特序列的形式。
步骤302,发送设备将信息比特序列分成G组;G为正整数,G大于或等于2,G小于或等于r;r为调制阶数;r为正整数;第g组的信息比特序列对应的调制比特数为rg;G组的信息比特序列对应的调制比特数之和等于调制阶数;g取遍1~G中的任一整数。
需要说明的是,调制方法可以适用于ASK调制还可以适用于QAM调制,本申请在此不作具体限定。例如,针对8ASK的高阶调制,调制阶数r为3(r=log2 8=3),在采用本申请提供的调制方法时,G可以为2组也可以为3组,若分成2组,1组对应的调制比特数为1比特,另一组对应的调制比特数为2比特;若分成3组,每组对应的调制比特数为1比特。在此仅做示例性描述,并不具体限定。针对64QAM的高阶调制,调制阶数r为 在采用本申请提供的调制方法时,G可以为2组也可以为3组,若分成2组,1组对应的调制比特数为1比特,另一组对应的调制比特数为2比特;若分成3组,每组对应的调制比特数为1比特。在此仅作示例性描述,并不具体限定。
另外,各组信息比特序列的长度可以相同也可以不同,如:信息比特序列的长度为123,信息比特序列分成2组,其中,一组的信息比特序列的长度可以为23个,另一组信息比特序列的长度可以为100;亦或者一组信息比特序列的长度为43,另一组信息比特序列的长度为80。具体各组信息比特序列的长度为多少可根据用户需求进行设置,也可根据预设的规则进行设置,例如,根据密度进化算法(可参照文献1——I.Tal and A.Vardy,"How toConstruct Polar Codes,"in IEEE Transactions on Information Theory,vol.59,no.10,pp.6562-6582,Oct.2013,doi:10.1109/TIT.2013.2272694),或离线序列指示方式(可参考文献2——G.He et al.,"Beta-Expansion:A Theoretical Framework for Fastand Recursive Construction of Polar Codes,"GLOBECOM 2017-2017 IEEE GlobalCommunications Conference,Singapore,2017,pp.1-6,doi:10.1109/GLOCOM.2017.8254146确定)确定,还可根据序列指示确定,本申请在此不限定具体如何确定各组信息比特序列的长度。
步骤303,发送设备分别对各组的信息比特序列进行编码处理得到r个编码比特序列。
接续上述的示例,发送设备可分别对各组的信息比特序列进行编码处理(如:polar编码、交织、速率匹配、串并变换等)得到3个编码比特序列。
在一种可选的实施方式中,调制方式为ASK时,编码比特序列的长度为M;或,调制方式为QAM时,编码比特序列的长度为2M;其中,M为信息比特序列对应的调制符号数;M为正整数。需要说明的是,由于ASK的星座图仅包括实部的星座点,QAM的星座图包括实部和虚部的星座点,因此在采用同样的方法进行调制时,QAM的编码比特序列的长度为ASK的编码比特序列长度的2倍。
在一个可选的实施中,调制方式为ASK时,发送设备可对第g组的信息比特序列进行polar编码,得到长度为M*rg的子编码比特序列;针对其他组的信息比特序列也执行polar编码的操作,那么可得到G组子编码比特序列。分别对G组子编码比特序列进行交织、速率匹配、串并变换得到r个长度为M的编码比特序列。
在一种可选的实施方式中,调制方式为QAM时,发送设备可对第g组的信息比特序列进行polar编码,得到长度为2M*rg的子编码比特序列;针对其他组的信息比特序列也执行polar编码的操作,可得到G组子编码比特序列。之后发送设备分别对G组子编码比特序列进行交织、速率匹配、串并变换得到r个长度为2M的编码比特序列。
还要说明的是,本申请中交织、速率匹配、串并变换的执行顺序不进行具体限定可结合不同调制需求进行调整,甚至有些步骤可不执行,如编码比特序列长度为2a,在进行编码处理时可不执行速率匹配的步骤(由于速率匹配是针对不满足母码长度的编码比特序列设置)。其中,polar编码可以如上述图2在确定信息比特位和冻结比特位的位置和取值后,进行编码计算,但是在实际执行时,可分不同情况进行polar编码,以QAM调制为例,具体如下:
情况1:常规的polar编码
假定信息比特位具有qi个,发送设备可将剩余2M*rg-qi个比特位作为冻结比特位,冻结比特位的取值为0,按照图2所示的polar编码处理方法进行编码得到各组的子编码序列。
情况2:加循环冗余码校验(cyclic redundancy check,CRC)的polar编码
假定对qi个信息比特进行CRC编码,得到qi+Li个比特,其中Li是CRC长度,将NMi-qi-Li个冻结比特位设为0,按照图2所示的polar编码处理方法进行编码得到各组的子编码序列。当然,还可以增加一些其他的校验编码,不失一般性,本申请以Li来表示所有校验编码比特的总个数。
情况3:速率匹配优化的polar编码
若2M*rg的长度不满足母码长度需求,可通过速率匹配的方式优化编码,速率匹配可通过打孔或预设冻结等方式来实现。假定2M*rg的长度=6,不满足母码长度要求。例如,母码长度为8,可以通过速率匹配方式选择6个比特作为编码比特输出。速率匹配方式可以选择打孔或者冻结方式。打孔是指,将8个编码比特直接去掉两个,得到长度为6的编码比特。例如,长度为8的编码比特是1 0 1 1 0 0 1 1,打孔前两个位置,得到1 1 0 0 1 1。冻结方式是指通过优化编码构造,使得编码比特序列的某些位置成为固定比特。例如,将长度为8的Polar码最后两个位置设为冻结位,则编码比特的最后两个位置也都是0,这样最后两个比特可以不用发送。例如,编码比特序列是1 0 1 1 0 1 0 0,将最后两个比特进行冻结,得到长度为6的编码比特序列1 0 1 1 0 1。
其中,交织可以对抗信道的衰落,提高传输性能,例如,序列0 0 1 0通过交织得到1 0 0 0。串并转换,可以理解为序列由串行传输变换成并行传输,例如,序列0 0 1 0经过串并转换得到[0 1;0 0]也即先输出01后输出00。
步骤304,发送设备将r个编码比特序列映射成调制符号序列。
步骤305,发送设备输出调制符号序列。发送设备输出调制符号序列可以理解为将M个调制符号传输或发送给目标设备,在图3中目标设备为接收设备,但是在实际应用时并不具体限定目标设备到底为哪个设备。
本申请实施例对信息比特序列分组后,针对各组的信息比特序列分别进行编码处理,相对于相关技术不对信息比特序列进行分组直接进行编码处理而言,可以适配更多调制阶数的需求,且可提高通信系统鲁棒性,并降低调制的复杂度。
为了使得发送设备得到的调制符号的性能更好,可设置Shaping组,在polar编码时,除了上文提及的信息比特、冻结比特,还引入了Shaping比特。Shaping比特可根据信息比特获取,具体执行时可参照SC译码算法(其中,SC译码算法为polar码领域的常规算法,具体可参见文献3——E.Arikan,"Channel polarization:A method for constructingcapacity-achieving codes,"2008 IEEE International Symposium on InformationTheory,Toronto,ON,Canada,2008,pp.1173-1177,doi:10.1109/ISIT.2008.4595172。)。图4示出了Shaping比特的求解示意图,假定SC译码器右侧的最大似然比LLR是已知量,信息比特和冻结比特均作为已知参量(如将信息比特和冻结比特均当作冻结比特),则可解算出Shaping比特的取值。图4中,F为信息比特,I为冻结比特,S为Shaping比特,在计算时将信息比特和冻结比特作为已知量F’以及LLR计算Shaping比特。
在一种可选的实施方式中,g取G时,rG=1,也即最后一组对应的调制比特数为1,也即将最后一组设置为设置Shaping组,但是在调制方法的实际应用中,可以设置多组为Shaping组,本申请在此不作具体限定,在此仅以最后一组为Shaping组来说明。
在调制方法中包括Shaping组的情况下,发送设备可通过以下方式确定G组子编码比特序列:
对第Y组的信息比特序列进行polar编码,确定第Y组的子编码比特序列;Y取遍1~(G-1)中的任一整数(也即非Shaping组可按照上述提及的3种情况polar编码进行编码)。
对第G组则需确定整形Shaping比特的位置和取值,并根据Shaping比特的位置和取值对第G组的信息比特序列进行polar编码,确定第G组的子编码比特序列。
针对不同组的信息比特序列采用相同或不同的编码规则可以提高编码效率,获取的子编码比特序列更加可靠。
在比特交织编码调制(bit interleaved coded modulation,BICM)中引入Shaping比特时,BICM中的Shaping比特可通过将全1向量作为图4中译码器的LLR来求解Shaping比特的位置和取值。但这种计算Shaping比特的方式仅仅支持偶数阶调制的计算,灵活度低。此外多层编码(multi-level coding,MLC)在引入Shaping比特时,可通过将未设置Shaping比特的序列经过编码映射的符号序列作为图4中译码器的LLR来求解Shaping比特的位置和取值。但是该方式不仅需要针对各比特信息比特序列进行单独编码,还需要频繁通过速率匹配调整信息比特,鲁棒性差。考虑到上述情况,本申请为了适配不同调制阶数的需求且为了降低鲁棒性,在对信息比特序列分组的情况下,针对Shaping组和非Shaping组采用不同的编码策略,且在Shaping组中Shaping比特的求解时,充分考虑非Shaping组编码后映射的符号序列,一方面可以支持更多的调制阶数,另一方面可以降低编码的鲁棒性。
在执行时,调制方式为ASK时,可将G-1组子编码比特序列与1组预设比特序列,映射成符号序列;预设比特序列为长度为M的全0比特序列;根据符号序列确定Shaping比特的取值。例如,将(G-1)组比特序列加上1组全0比特序列,映射成符号序列x2(长度为M),将x2中每个元素均减去2m-1后得到结果,将结果作为LLR;将km个信息比特放置在对应的信息比特位,冻结比特位置0,将Shaping比特位作为待求解信息进行译码,求出Shaping比特的位置和取值。调制方式为QAM时,发送设备可将G-1组子编码比特序列与1组预设比特序列,映射成符号序列;预设比特序列为长度为2M的全0比特序列;根据符号序列确定Shaping比特的取值。例如,将(G-1)组比特序列加上1组全0比特序列,映射成符号序列x2(长度为2M),将x2中每个元素均减去2m-1后得到结果,将结果作为LLR;将km个信息比特放置在对应的信息比特位,冻结比特位置0,将Shaping比特位作为待求解信息进行译码,求出Shaping比特的位置和取值。
需要说明的是,本申请在确定Shaping比特位时考虑了除Shaping组以外的其它组编码情况,使得Shaping组可以兼容其他组的信息,使得编码的可靠性更高。
在上述的步骤304中,调制方式为ASK时,发送设备可从r个编码比特序列中分别选择1个比特按照预设映射规则映射成1个调制符号,循环执行M次后,则可得到包括M个调制符号的调制符号序列。
调制方式为QAM时,发送设备可从r个编码比特序列中选择1个比特按照预设映射规则映射成1个第一符号;从r个编码比特序列中选择1个比特按照预设映射规则映射成1个第二符号;将第一符号作为调制符号的实部,将第二符号作为调制符号的虚部,得到1个调制符号。循环执行M次后,则可得到包括M个调制符号的调制符号序列。
需要说明的是,由于采用QAM调制时,编码比特序列的长度为2M,发送设备可循环执行M次,每次选出2个比特,1比特映射成第一符号,1比特映射成第二符号,将第一符号作为调制符号的实部,将第二符号作为调制符号的虚部,得到1个调制符号。编码比特序列长度为2M,可依次将各比特分别映射成第一符号和第二符号,如将第1比特映射成第一符号,将第2比特映射成第二符号,将第1比特映射的第一符号和第2比特映射的第二符号,分别作为1个调制符号的实部和虚部,得到第1个调制符号;将第3比特映射成第一符号,将第4比特映射成第二符号,将第1比特映射的第一符号和第2比特映射的第二符号,分别作为1个调制符号的实部和虚部,得到第2个调制符号等,在此不一一说明。还可以是,将第1~第M比特依序映射成第一符号,将第M+1~第2M比特映射成第二符号,如将第1比特映射成第一符号,将第M+1比特映射成第二符号,将第1比特映射的第一符号和第M+1比特映射的第二符号,分别作为1个调制符号的实部和虚部,得到第1个调制符号等,在此不一一说明。还可以是其他的方式,如,将第3比特映射成第一符号,将第1比特映射成第二符号,将第3比特映射的第一符号和第1比特映射的第二符号,分别作为1个调制符号的实部和虚部,得到第1个调制符号等,本申请在此不具限定编码比特序列映射成调制符号的方式。
在采用ASK调制时,由于r个编码比特序列中每个编码比特序列的长度为M,从r个编码比特序列中可以依次选出1个比特可以映射成1个调制符号,循环执行M次后,则可得到M个调制符号。具体采用什么映射规则本申请在此并不作具体限定,可选择格雷映射准则、自然映射准则等。
需要说明的是,编码序列可参照对照表或按照预设规则得到调制符号,在此仅以对照表进行示意,如表1所示,发送设备在确定编码比特序列后,可参照表1,确定编码比特序列对应的调制符号,例如,111对应调制符号为-7。在实际应用时可能仅应用其中的一行或多行,本申请在此不作具体限定。例如编码比特序列c1为10011001,c2为11001100,c3为11110000,选择c1~c3的第一位得到比特为111,通过查询表1可知对应调制符号为-7;选择c1~c3的第5位得到110,通过查询表1可知对应调制符号为1;在此仅作示例性说明,不一一示意。
表1
比特取值 | 调制符号 |
111 | -7 |
011 | -5 |
001 | -3 |
101 | -1 |
110 | 1 |
010 | 3 |
000 | 5 |
100 | 7 |
… | … |
在采用ASK调制时,可参照表1将编码比特序列按照比特取值映射成调制符号,在采用QAM调制时,在参照表1的情况下,还要考虑QAM星座图存在虚部的情况,虚部的也需参照上述表1进行调制符号的映射。本申请在此不具体说明。
在一种可选的实施例中,同一组的编码比特序列映射调制符号的规则为第一规则;
非同一组的编码比特序列映调制符号的规则为第二规则。本申请在设置Shaping组的情况下,可针对Shaping组和非Shaping组采用相同或不同的映射规则,在此不作具体限定。其中,第一规则可以为格雷映射准则,第二规则可以为自然映射准则。具体地,格雷映射准则在应用于本申请的方案中可以理解为针对Shaping编码比特序列相邻位置仅相差一个比特位;自然映射规则在应用于本申请的方案中可以理解为对于每一组,根据前序编码组Shaping的编码比特序列筛选出来的子符号集合结构不随前序编码组编码比特变换而变化。
图5中示出了编码比特序列与调制符号之间关系的示意图,图5中(a)示意了3个编码比特序列C1、C2以及C3,其中C1和C2为第1组,C3为第2组,第1组为非Shaping组,第2组为Shaping组。经过映射编码比特序列映射成{-7,-5,-3,-1,3,5,7}。其中符号-7和-5为相邻的符号,-7对应{1,1},-5对应{0,1},仅有一位不同,由此看出同一组中编码比特序列相邻位置仅相差一个比特位。图5中(b)示出的调制符号-7对应的C3的取值和调制符号1对应的C3的取值也为相邻位置(由于-7和1对应的第一组的子序列相同,因此为相邻位置),可知相邻位置也仅仅相差一个比特位。假定非Shaping组筛选的子符号集合为{1,1}对应的调制符号分别为-7和1,两个符号的距离为8;非Shaping组筛选的子符号集合为{0,1}对应的调制符号分别为-5和3,两个符号的距离也为8;由此可知C3与各子符号集合的距离是相同的。
接下来结合具体实施例来说明本申请的方案,发送设备对同一组的信息比特序列可参考BICM的调制策略进行调制(采用BICM时,针对高阶调制符号中的所有调制比特采用一个信道编码进行编码),对不同组的信息比特序列可参考MLC的调制策略(采用MLC时,针对高阶调制符号中的每一个调制比特独立采用一个信道编码进行编码)。可如图6所示进行分组,图中仅以2组进行示意但是在实际应用中还可以分成更多组,在此不具体示意。图6中包括两组分别为:BICM-1和BICM-2。针对各组的信息比特序列可通过polar编码、交织、串并变换进行编码处理,得到编码比特序列,之后将不同组的编码比特序列映射成调制符号。需要说明的是,本申请中各组的信息比特序列对应的调制符号的比特数可能为1可能为2还可能为更多比特,针对一组的信息比特序列进行调制而非针对各个比特对应的信息比特序列单独编码,故此鲁棒性更高。
在分组时区分Shaping组和非Shaping组可按照图7进行调制处理。图7仅以8ASK的调制为例进行示意,8ASK的调制阶数为3,为奇数阶调制。假定信息比特序列为{1,0,1,0,0,0,1,……,0}长度为256,分成两组,其中TYPE1的序列长度为241,TYPE2的序列长度为15,TYPE1为非Shaping组,对应的调制比特数为2,TYPE2为Shaping组,对应的调制比特数为1。对于TYPE1的信息比特序列,进行长度M*2的polar编码,得到长度M*2的编码序列ci。对编码序列ci进行交织,然后通过串并转换,得到2个长度为M个比特序列C1和C2。该polar编码可参照上述的3种情况进行编码,在此不一一示意。对于TYPE2的信息比特序列,进行长度M*1的Polar编码时,发送设备可将TYPE1组比特序列加上1组全0比特序列,映射成符号序列x2(长度为M),将x2中每个元素均减去2m-1后得到结果,将结果作为LLR;将km个信息比特放置在对应的信息比特位,冻结比特位置0,将Shaping比特位作为待求解信息进行译码,求出Shaping比特的取值。之后将Shaping比特、信息比特以及冻结比特放置在预设位置进行polar编码,得到1个长度M的编码序列C3。之后参照格雷映射准则和自然映射准则将C1、C2以及C3映射成调制符号。
本申请实施例对信息比特序列分组后,针对各组的信息比特序列分别进行编码处理,相对于相关技术不对信息比特序列进行分组直接进行编码处理而言,可以适配更多调制阶数的需求,且可提高通信系统鲁棒性,并降低调制的复杂度。
相应地,发送设备在信道传输调制符号的过程中,可能会掺杂噪声等干扰,故而接收设备接收到的符号并非规则的调制符号,可以将从发送设备接收的符号定义为接收符号,之后接收设备对接收符号进行解调译码得到信息比特序列,在执行时,可参照如图8所示的步骤来执行:
步骤801,获取M个接收符号;接收符号对应的调制阶数为r;r为正整数;M为正整数。
步骤802,将M个接收符号处理成G组第一消息序列。消息序列可以为LLR,或硬判决结果,本申请在此不作具体限定。
步骤803,分别对第一消息序列进行译码处理得到G组信息比特序列;G为正整数,G大于或等于2,G小于或等于r;第g组信息比特序列对应的调制比特数为rg;G组信息比特序列对应的调制比特数之和等于调制阶数;g取遍1~G中的任一整数。上述步骤803是串行对各第一消息序列处理的。
在一种可选的实施例中,根据1~(g-1)组的译码结果以及g~G组的先验概率,确定第g组第一消息序列;其中,g~G组的先验概率为:若第X组为Shaping组,先验概率服从非均匀分布;若第X组非Shaping组,先验概率服从均匀分布;X为g~G中的任意一组。
例如,针对2阶调制方式(16QAM或4ASK),假定解调时包括2组,其中1组为s组,另一组为x1组,调制映射关系如表2所示。
表2
需要说明的是,y=x+n,y为接收符号,n为噪声服从均值为0的高斯分布,如,接收符号的传输信道为加性高斯白噪声(additive white gaussian noise,AWGN),也可以其他信道模型,例如衰落(fading)信道等,本申请在此不作具体限定。另外,还要说明的是,假定s组为Shaping组,先验概率服从非均匀分布,可根据信道条件确定的具体的概率取值,如,p(s=0)=0.21,p(s=1)=1-p(s=0)=0.79,具体可以根据信道条件进行调整。x1组为非Shaping组,先验概率服从均匀分布,如,p(x1=0)=p(x1=1)=0.5。
接下来结合表2和具体示例来说明如何通过如下公式1确定x1组第一消息序列的方法,其中第一消息序列通过LLR示意。
其中,p(x1=0|y)指示接收设备接收到符号y后,x1=0的概率,也即后验概率,p(x1=1|y)指示接收设备接收到符号y后,x1=1的概率,该概率也为后验概率;p(y|x1=0)和p(y|x1=0)均为似然函数,其中,p(y|x1=0)指示x1=0时,y的分布情况;p(y|x1=1)指示x1=1时,y的分布情况;p(x1=1)和p(x1=1)指示x1的先验概率。
之后接收设备可根据接收到的不同的接收符号y计算LLR(x1)的值,根据不同的LLR(x1)确定x1组第一消息序列。
下面通过根据x1的译码结果,接收符号y以及s的先验概率,参照如下公式具体说明确定s组第一消息序列:
上述公式2中假设x1=0,计算LLR。当x1=1时,亦可以根据LLR的计算规则确定对应的计算公式,本申请不再说明,可参考相关技术或文献。其中,p(s=0)和p(s=1)指示s的先验概率,之后接收设备可根据接收到的不同的接收符号y计算LLR(s)的值,根据不同的LLR(s)确定s组第一消息序列。
此外还要说明的是,第1~g-1组经过译码后也即执行步骤803后,可以得到第1~g-1组对应的信息比特序列,基于第1~g-1组对应的信息比特序列以及g~G组的先验概率确定第g组的第一消息序列。例如,G为3,g为2,那么在确定第2组的第一消息序列时可根据第1组的信息比特序列和第2~3组的先验概率来确定。
在一种可选的实施例中,对第一消息序列进行并串变换、解速率匹配、解交织得到G组第二消息序列;各组第二消息序列的长度为M*rg;分别对各组第二消息序列进行polar译码得到G组信息比特序列。
需要说明的是,将第一消息序列进行并串变化、解速率匹配、解交织等可参照调制方法部分的逆过程来执行,在此不赘述。
还要说明的是,发送设备和接收设备可提前约定好信息比特序列具体分成几组,以便接收设备更好地确定解调策略。此外,在实际应用时,可能还存在其他解调方法,凡是可将接收符号解调成信息比特序列的方法均适用于本申请,在此不一一示意。
基于同样的构思,本申请实施例提供一种通信装置如图9所示,包括:处理单元901和输入输出单元902。在实际应用时,输入输出单元可通过同一数据处理芯片来实现,也可通过不同的数据处理芯片来实现,本申请在此不作具体限定。该通信装置可以为上述的发送设备和接收设备,在通信装置为发送设备时,输入输出单元902,可用于获取信息比特序列,在实际应用时,可以将获取信息比特序列的操作理解为输入单元的数据处理操作。处理单元901可将信息比特序列分成G组;G为正整数,G大于或等于2,G小于或等于r;r为调制阶数;r为正整数;第g组的信息比特序列对应的调制比特数为rg;G组的信息比特序列对应的调制比特数之和等于调制阶数;g取遍1~G中的任一整数;分别对各组的信息比特序列进行编码处理得到r个编码比特序列;将r个编码比特序列映射成M个调制符号序列;输入输出单元902,可用于输出调制符号序列,在实际应用时,可以将输出调制符号序列的操作理解为输出单元的数据处理操作。
本申请实施例对信息比特序列分组后,针对各组的信息比特序列分别进行编码处理,相对于相关技术不对信息比特序列进行分组直接进行编码处理而言,可以适配更多调制阶数的需求,且可提高通信系统鲁棒性,并降低调制的复杂度。
在一种可选的实施方式中,调制方式为ASK时,编码比特序列的长度为M;或,调制方式为QAM时,编码比特序列的长度为2M;其中,M为信息比特序列对应的调制符号数;M为正整数。
在一种可选的实施方式中,处理单元901,具体用于:调制方式为ASK时,对第g组的信息比特序列进行polar编码,得到长度为M*rg的子编码比特序列;分别对G组子编码比特序列进行交织、速率匹配、串并变换得到r个长度为M的编码比特序列。
在一种可选的实施方式中,处理单元901,具体用于:调制方式为QAM时,对第g组的信息比特序列进行polar编码,得到长度为2M*rg的子编码比特序列;分别对G组子编码比特序列进行交织、速率匹配、串并变换得到r个长度为2M的编码比特序列。
需要说明的是,上述的交织、速率匹配、串并变换的执行顺序不进行具体限定可结合不同调制需求进行调整,甚至有些步骤可不执行,如信息比特序列的长度为2a,在进行编码处理时则可不执行速率匹配的步骤,由于速率匹配是针对不满足母码长度(也即序列长度=2a)的信息比特序列设置。
在一种可选的实施方式中,g取G时,rG=1。
在一种可选的实施方式中,处理单元901,具体用于:对第Y组的信息比特序列进行polar编码,确定第Y组的子编码比特序列;Y取遍1~(G-1)中的任一整数;确定整形Shaping比特的位置和取值;根据Shaping比特的位置和取值对第G组的信息比特序列进行polar编码,确定第G组的子编码比特序列。
在一种可选的实施方式中,处理单元901,还用于:调制方式为ASK时,将G-1组子编码比特序列与1组预设比特序列,映射成符号序列;预设比特序列为长度为M的全0比特序列;根据符号序列确定Shaping比特的取值。
需要说明的是,在实际应用时,可如本申请提及的方案将最后一组的信息比特序列设置为Shaping组,也可设置其他一组或多组的信息比特序列为Shaping组,对Shaping组需要确定Shaping比特位的位置和取值,并根据Shaping比特位的位置和取值和Shaping组的信息比特序列进行polar编码,确定子编码比特序列。对G组中除Shaping组以外的其它组的信息比特序列只需确定信息比特位和冻结比特位的位置和取值即可进行polar编码。针对不同组的信息比特序列采用相同或不同的编码规则可以提高编码效率,获取的子编码比特序列更加可靠。
在一种可选的实施方式中,处理单元901,还用于:调制方式为ASK时,将G-1组子编码比特序列与1组预设比特序列,映射成符号序列;预设比特序列为长度为M的全0比特序列;根据符号序列确定Shaping比特的取值。
在一种可选的实施方式中,处理单元901,还用于:调制方式为QAM时,将G-1组子编码比特序列与1组预设比特序列,映射成符号序列;预设比特序列为长度为2M的全0比特序列;根据符号序列确定Shaping比特的取值。
需要说明的是,本申请在确定Shaping比特位时考虑了除Shaping组以外的其它组编码情况,使得Shaping组可以兼容其他组的信息,使得编码的可靠性更高。
在一种可选的实施方式中,调制方式为ASK时,处理单元901,用于:循环执行以下步骤M次,直到得到包括M个调制符号的调制符号序列:从r个编码比特序列中分别选择1个比特按照预设映射规则映射成1个调制符号。
在一种可选的实施方式中,调制方式为QAM时,处理单元901,用于:循环执行以下步骤M次,直到得到包括M个调制符号的调制符号序列:从r个编码比特序列中选择1个比特按照预设映射规则映射成1个第一符号;
从r个编码比特序列中选择1个比特按照预设映射规则映射成1个第二符号;
将第一符号作为调制符号的实部,将第二符号作为调制符号的虚部,得到1个调制符号。
需要说明的是,由于采用QAM调制时,编码比特序列的长度为2M,发送设备可循环执行M次,每次选出2个比特,1比特映射成第一符号,1比特映射成第二符号,将第一符号作为调制符号的实部,将第二符号作为调制符号的虚部,得到1个调制符号。编码比特序列长度为2M,可依次将各比特分别映射成第一符号和第二符号,如将第1比特映射成第一符号,将第2比特映射成第二符号,将第1比特映射的第一符号和第2比特映射的第二符号,分别作为1个调制符号的实部和虚部,得到第1个调制符号;将第3比特映射成第一符号,将第4比特映射成第二符号,将第1比特映射的第一符号和第2比特映射的第二符号,分别作为1个调制符号的实部和虚部,得到第2个调制符号等,在此不一一说明。还可以是,将第1~第M比特依序映射成第一符号,将第M+1~第2M比特映射成第二符号,如将第1比特映射成第一符号,将第M+1比特映射成第二符号,将第1比特映射的第一符号和第M+1比特映射的第二符号,分别作为1个调制符号的实部和虚部,得到第1个调制符号等,在此不一一说明。还可以是其他的方式,如,将第3比特映射成第一符号,将第1比特映射成第二符号,将第3比特映射的第一符号和第1比特映射的第二符号,分别作为1个调制符号的实部和虚部,得到第1个调制符号等,本申请在此不具限定编码比特序列映射成调制符号的方式。
在一种可选的实施方式中,预设映射规则为:同一组的所述编码比特序列映射调制符号的规则为第一规则;非同一组的所述编码比特序列映调制符号的规则为第二规则。
在一种可选的实施方式中,第一规则为格雷映射准则。
在一种可选的实施方式中,第二规则为自然映射准则。
在通信装置为接收设备时,输入输出单元902,用于获取M个接收符号;接收符号对应的调制阶数为r;r为正整数;M为正整数;处理单元901,用于将M个接收符号处理成G组第一消息序列;r为调制阶数;r为正整数;分别对各消息序列进行译码处理得到G组信息比特序列;G为正整数,G大于或等于2,G小于或等于r;第g组信息比特序列对应的调制比特数为rg;G组信息比特序列对应的调制比特数之和等于调制阶数;g取遍1~G中的任一整数。
在一种可选的实施方式中,根据1~g-1组的译码结果以及g~G组的先验概率,确定第g组第一消息序列;其中,所述g~G组的先验概率为:若第X组为整形Shaping组,先验概率服从非均匀分布;若第X组非Shaping组,先验概率服从均匀分布;X为g~G中的任意一组。
在一种可选的实施方式中,处理单元901,具体用于:对各第一消息序列进行并串变换、解速率匹配、解交织得到G组第二消息序列;各组第二消息序列长度为M*rg;分别对各组第二消息序列进行polar译码得到所述G组信息比特序列。
应理解,上述的输入输出单元可以称为收发单元、通信单元等,当所述通信装置是终端设备时,所述输入输出单元可以是收发器;所述处理单元可以是处理器。当所述通信装置是终端设备中的模块(如,芯片)时,所述输入输出单元可以是输入输出接口、输入输出电路或输入输出管脚等,也可以称为接口、通信接口或接口电路等;所述处理单元可以是处理器、处理电路或逻辑电路等。
此外,如图10所示,为本申请还提供的一种通信装置1000。示例性地,通信装置1000可以是芯片或芯片系统。可选的,在本申请实施例中芯片系统可以由芯片构成,也可以包含芯片和其他分立器件。
通信装置1000可以包括至少一个处理器1010,通信装置1000还可以包括至少一个存储器1020,用于存储计算机程序、程序指令和/或数据。存储器1020和处理器1010耦合。本申请实施例中的耦合是装置、单元或模块之间的间接耦合或通信连接,可以是电性,机械或其它的形式,用于装置、单元或模块之间的信息交互。处理器1010可能和存储器1020协同操作。处理器1010可能执行存储器1020中存储的计算机程序。可选的,所述至少一个存储器1020也可与处理器1010集成在一起。
通信装置1000中还可以包括收发器1030,通信装置1000可以通过收发器1030和其它设备进行信息交互。收发器1030可以是电路、总线、收发器或者其它任意可以用于进行信互的装置。
在一种可能的实施方式中,该通信装置1000可以应用于前述的发送设备,也可以是前述的接收设备。存储器1020保存实施上述任一实施例中的中继设备的功能的必要计算机程序、程序指令和/或数据。所述处理器1010可执行所述存储器1020存储的计算机程序,完成上述任一实施例中的方法。
本申请实施例中不限定上述收发器1030、处理器1010以及存储器1020之间的具体连接介质。本申请实施例在图10中以存储器1020、处理器1010以及收发器1030之间通过总线连接,总线在图10中以粗线表示,其它部件之间的连接方式,仅是进行示意性说明,并不引以为限。所述总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示,图10中仅用一条粗线表示,但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。在本申请实施例中,处理器可以是通用处理器、数字信号处理器、专用集成电路、现场可编程门阵列或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件,可以实施或者执行本申请实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者任何常规的处理器等。结合本申请实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件处理器执行完成,或者用处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。
在本申请实施例中,存储器可以是非易失性存储器,比如硬盘(hard disk drive,HDD)或固态硬盘(solid-state drive,SSD)等,还可以是易失性存储器(volatilememory),例如随机存取存储器(random-access memory,RAM)。存储器还可以是能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质,但不限于此。本申请实施例中的存储器还可以是电路或者其它任意能够实施存储功能的装置,用于存储计算机程序、程序指令和/或数据。
基于以上实施例,参见图11,本申请实施例还提供另一种通信装置1100,包括:接口电路1110和逻辑电路1120;接口电路1110,可以理解为输入输出接口,可用于执行与上述图9示意的输入输出单元或如图10示意的收发器同样的操作步骤,本申请在此不再赘述。逻辑电路1120可用于运行所述代码指令以执行上述任一实施例中的方法,可以理解成上述图9中的处理单元或图10中的处理器,可以实现处理单元或处理器同样的功能,本申请在此不再赘述。
基于以上实施例,本申请实施例还提供一种可读存储介质,该可读存储介质存储有指令,当所述指令被执行时,使上述任一实施例中安全检测方法执行的方法被实施。该可读存储介质可以包括:U盘、移动硬盘、只读存储器、随机存取存储器、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本领域内的技术人员应明白,本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此,本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且,本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请的方法、装置(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理装置的处理器以产生一个机器,使得通过计算机或其他可编程数据处理装置的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理装置以特定方式工作的计算机可读存储器中,使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品,该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理装置上,使得在计算机或其他可编程装置上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理,从而在计算机或其他可编程装置上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
Claims (29)
1.一种调制方法,其特征在于,包括:
获取信息比特序列;
将所述信息比特序列分成G组;所述G为正整数,所述G大于或等于2,所述G小于或等于r;所述r为调制阶数;所述r为正整数;第g组的信息比特序列对应的调制比特数为rg;所述G组的信息比特序列对应的调制比特数之和等于所述调制阶数;所述g取遍1~G中的任一整数;
分别对各组的信息比特序列进行编码处理得到r个编码比特序列;
将所述r个编码比特序列映射成调制符号序列;
输出所述调制符号序列。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,调制方式为正交幅度调制QAM时,所述编码比特序列的长度为2M;
其中,所述M为所述信息比特序列对应的调制符号数;所述M为正整数。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述分别对各组的信息比特序列进行编码处理,包括:
对所述第g组的信息比特序列进行polar编码,得到长度为2M*rg的子编码比特序列;
分别对所述G组所述子编码比特序列进行交织、速率匹配、串并变换得到所述r个长度为2M的编码比特序列。
4.根据权利要求1-3中任一所述的方法,其特征在于,所述g取G时,所述rG=1。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述G组所述子编码比特序列通过以下方式确定:
对第Y组的信息比特序列进行polar编码,确定所述第Y组的子编码比特序列;所述Y取遍1~(G-1)中的任一整数;
确定整形Shaping比特的位置和取值;
根据所述Shaping比特的位置和取值对所述第G组的信息比特序列进行polar编码,确定所述第G组的子编码比特序列。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述Shaping比特位通过以下方式确定:
将G-1组子编码比特序列与1组预设比特序列,映射成符号序列;所述预设比特序列为长度为2M的全0比特序列;
根据所述符号序列确定所述Shaping比特的取值。
7.根据权利要求2-6中任一所述的方法,其特征在于,所述将所述r个编码比特序列映射成调制符号序列,包括:
循环执行以下步骤M次,直到得到包括M个调制符号的调制符号序列:
从r个所述编码比特序列中选择1个比特按照预设映射规则映射成1个第一符号;
从r个所述编码比特序列中选择1个比特按照预设映射规则映射成1个第二符号;
将所述第一符号作为调制符号的实部,将所述第二符号作为所述调制符号的虚部,得到1个所述调制符号。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,
同一组的所述编码比特序列映射调制符号的规则为第一规则;
非同一组的所述编码比特序列映调制符号的规则为第二规则。
9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,所述第一规则为格雷映射准则。
10.根据权利要求8或9所述的方法,其特征在于,所述第二规则为自然映射准则。
11.一种解调方法,其特征在于,包括:
获取M个接收符号;所述接收符号对应的调制阶数为r;所述r为正整数;所述M为正整数;
将所述M个接收符号处理成G组第一消息序列;
分别对所述第一消息序列进行译码处理得到G组信息比特序列;所述G为正整数,所述G大于或等于2,所述G小于或等于所述r;第g组信息比特序列对应的调制比特数为rg;所述G组信息比特序列对应的调制比特数之和等于所述调制阶数;所述g取遍1~G中的任一整数。
12.根据权利要求11所述的方法,其特征在于,所述将所述M个接收符号处理成G组第一消息序列包括:
根据1~(g-1)组的译码结果以及g~G组的先验概率,确定第g组第一消息序列;其中,所述g~G组的先验概率为:若第X组为整形Shaping组,先验概率服从非均匀分布;若第X组非Shaping组,先验概率服从均匀分布;X为g~G中的任意一组。
13.根据权利要求11或12所述的方法,其特征在于,所述译码处理,包括:
对所述第一消息序列进行并串变换、解速率匹配、解交织得到G组第二消息序列;各组所述第二消息序列的长度为M*rg;
分别对各组所述第二消息序列进行polar译码得到所述G组信息比特序列。
14.一种通信装置,其特征在于,包括:
输入输出单元,用于获取信息比特序列;
处理单元,用于将所述信息比特序列分成G组;所述G为正整数,所述G大于或等于2,所述G小于或等于r;所述r为调制阶数;所述r为正整数;第g组的信息比特序列对应的调制比特数为rg;所述G组的信息比特序列对应的调制比特数之和等于所述调制阶数;所述g取遍1~G中的任一整数;分别对各组的信息比特序列进行编码处理得到r个编码比特序列;将所述r个编码比特序列映射成调制符号序列;
所述输入输出单元,还用于输出所述调制符号序列。
15.根据权利要求14所述的装置,其特征在于,调制方式为正交幅度调制QAM时,所述编码比特序列的长度为2M;
其中,所述M为所述信息比特序列对应的调制符号数;所述M为正整数。
16.根据权利要求15所述的装置,其特征在于,所述处理单元,具体用于:
对所述第g组的信息比特序列进行polar编码,得到长度为2M*rg的子编码比特序列;
分别对所述G组所述子编码比特序列进行交织、速率匹配、串并变换得到所述r个长度为2M的编码比特序列。
17.根据权利要求14-16中任一所述的装置,其特征在于,所述g取G时,所述rG=1。
18.根据权利要求17所述的装置,其特征在于,所述处理单元,具体用于:
对第Y组的信息比特序列进行polar编码,确定所述第Y组的子编码比特序列;所述Y取遍1~(G-1)中的任一整数;
确定整形Shaping比特的位置和取值;
根据所述Shaping比特的位置和取值对所述第G组的信息比特序列进行polar编码,确定所述第G组的子编码比特序列。
19.根据权利要求18所述的装置,其特征在于,所述处理单元,还用于:
将G-1组子编码比特序列与1组预设比特序列,映射成符号序列;所述预设比特序列为长度为2M的全0比特序列;
根据所述符号序列确定所述Shaping比特的取值。
20.根据权利要求15-19中任一所述的装置,其特征在于,所述处理单元,用于:
循环执行以下步骤M次,直到得到包括M个调制符号的调制符号序列:
从r个所述编码比特序列中选择1个比特按照预设映射规则映射成1个第一符号;
从r个所述编码比特序列中选择1个比特按照预设映射规则映射成1个第二符号;
将所述第一符号作为调制符号的实部,将所述第二符号作为所述调制符号的虚部,得到1个所述调制符号。
21.根据权利要求20所述的装置,其特征在于,所述预设映射规则为:
同一组的所述编码比特序列映射调制符号的规则为第一规则;
非同一组的所述编码比特序列映调制符号的规则为第二规则。
22.根据权利要求21所述的装置,其特征在于,所述第一规则为格雷映射准则。
23.根据权利要求21或22所述的装置,其特征在于,所述第二规则为自然映射准则。
24.一种通信装置,其特征在于,包括:
输入输出单元,用于获取M个接收符号;所述接收符号对应的调制阶数为r;所述r为正整数;所述M为正整数;
处理单元,用于将所述M个接收符号处理成G组第一消息序列;所述r为调制阶数;所述r为正整数;分别对所述第一消息序列进行译码处理得到G组信息比特序列;所述G为正整数,所述G大于或等于2,所述G小于或等于所述r;第g组信息比特序列对应的调制比特数为rg;所述G组信息比特序列对应的调制比特数之和等于所述调制阶数;所述g取遍1~G中的任一整数。
25.根据权利要求24所述的装置,其特征在于,所述处理单元,具体用于:
根据1~(g-1)组的译码结果以及g~G组的先验概率,确定第g组第一消息序列;其中,所述g~G组的先验概率为:若第X组为整形Shaping组,先验概率服从非均匀分布;若第X组非Shaping组,先验概率服从均匀分布;X为g~G中的任意一组。
26.根据权利要求24或25所述的装置,其特征在于,所述处理单元,具体用于:
对所述第一消息序列进行并串变换、解速率匹配、解交织得到G组第二消息序列;各组所述第二消息序列的长度为M*rg;
分别对各组所述第二消息序列进行polar译码得到所述G组信息比特序列。
27.一种通信装置,其特征在于,包括:至少一个处理器和存储器;
所述存储器,用于存储计算机程序或指令;
所述至少一个处理器,用于执行所述存储器中存储的计算机程序,以使得所述通信装置执行如权利要求1-10或权利要求11-13中任一项所述的方法。
28.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质存储有指令,当所述指令被执行时,以使得计算机执行如权利要求1-10或11-13中任一项所述的方法。
29.一种包含指令的计算机程序或指令的计算机程序产品,其特征在于,当其在计算机上运行时,使得计算机执行上述权利要求1-10或11-13中任一项所述的方法。
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