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CN108667556B - 比特交织编码调制方法 - Google Patents

比特交织编码调制方法 Download PDF

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CN108667556B
CN108667556B CN201710200896.1A CN201710200896A CN108667556B CN 108667556 B CN108667556 B CN 108667556B CN 201710200896 A CN201710200896 A CN 201710200896A CN 108667556 B CN108667556 B CN 108667556B
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洪含绛
张根宁
王延峰
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Shanghai Jiao Tong University
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Abstract

本发明提供了一种用于通信系统的比特交织编码调制方法，包括经过编码后的LDPC母码经过校验位交织，对码字进行截取，对截取后的码字进行行列交织，依照比特置换模式进行置换，然后进行星座映射以得到符号流。同时提供了一种相应的解交织解码解调方法，对符号流依据相应的星座图进行解映射处理以得到比特数据；将所述比特数据按照相应的比特置换模式进行解比特置换，再进行解行列交织，并对码字截取的位置补零，再进行解奇偶校验交织以得到解交织后的比特数据流；对所述比特数据流进行LDPC译码处理以得到解码后的比特流数据。本发明针对特定的截取码字和星座映射方案，选择比特置换模式，使系统性能得到更好的提升。

Description

比特交织编码调制方法
技术领域
本发明涉及通信编码技术领域，特别涉及一种用于通信系统的比特交织编码调制方法。
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，在欧洲第二代数字广播电视传输标准(DVB-T2)、美国新一代数字电视标准(ATSC3.0)等通信系统中都采取了这样的编码调制方式。在不同的发射系统中，LDPC编码、比特交织和星座映射都需要进行单独设计、联合调试，以取得最好的信道性能。因此，如何针对特定的应用场景和应用需求设计的特定的LDPC码字以及选用的星座映射方式通过特定的比特交织方式来获取最好的信道性能，是本领域的一个技术难题。
目前没有发现同本发明类似技术的说明或报道，也尚未收集到国内外类似的资料。
发明内容
针对现有技术中存在的上述不足，本发明的目的是提供一种通信系统中的比特交织编码调制方法，针对特定码率的LDPC码和特定的星座映射方法，在比特交织过程中选择相应的比特置换模式，在联合调试中取得系统性能的提升。
为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的。
根据本发明的一个方面，提供了一种比特交织编码调制方法，包括如下步骤：
先将用于通信的码字进行LDPC编码，得到LDPC码字；
再将LDPC码字进行比特交织，得到比特交织后的LDPC码字；
对比特交织后的LDPC码字依照相应的星座图进行星座映射，得到符号流。
优选地，将LDPC码字进行比特交织，具体包括如下步骤：
将LDPC码字进行奇偶校验位交织，得到奇偶校验位交织后的LDPC码字；
对奇偶校验位交织后的LDPC码字进行码字截取，得到截取后的LDPC码字；
对截取后的LDPC码字进行行进列出的行列交织，得到行列交织后的LDPC码字；
对行列交织后的LDPC码字进行比特置换，得到比特交织后的LDPC码字；
其中，比特置换模式与特定的码率和特定的星座映射方法的LDPC码相对应。
优选地，所述奇偶校验位交织后的LDPC码字在截取前码长为69120比特，码率为1/4或1/2；截取后LDPC码字的码率包括1/4、1/3、2/5、1/2、3/5、2/3、3/4和6/7，其中截取后码率为1/4和1/2的LDPC码字在截取过程中不截取任何比特，而截取后码率为1/3、2/5、3/5、2/3、3/4和6/7的LDPC码字在截取过程中包括两种截取方式，分别为标准码字和互补码字；星座映射方法包括8PSK、16APSK和32APSK。
优选地，所述星座映射方法采用8PSK时，与各截取后码率相对应的比特置换模式为：
Figure GDA0002990941650000021
Figure GDA0002990941650000031
优选地，所述星座映射方法采用16APSK时，与各截取后码率相对应的比特置换模式为：
Figure GDA0002990941650000032
优选地，所述星座映射方法采用32APSK时，与各截取后码率相对应的比特置换模式为：
Figure GDA0002990941650000033
Figure GDA0002990941650000041
根据本发明的另一个方面，提供了一种解交织解码解调方法，包括如下步骤：
对符号流依据相应的星座图进行解映射处理，得到比特数据；
将比特数据按照相应的比特置换模式先进行解比特置换，再进行解行列交织，并对解行列交织后的LDPC码字截取的位置补零，再进行解奇偶校验交织，得到解交织后的比特数据流；
对解交织后的比特数据流进行LDPC译码处理，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：
1、本发明针对特定码率的LDPC码和特定星座映射方法，在比特交织过程中选择相应的比特置换模式，使得系统性能得到更好的提升。
2、本发明通过不同比特置换模式的选用，使得系统在联合调试中取得较好的性能，且在实现过程中较为简便，适用于不同的应用场景与应用需求。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1是本发明中比特交织编码调制方法的具体实施方式流程示意图；
图2是本发明中比特交织方法的具体实施方式流程示意图；
图3是本发明中行列交织的读/写操作示意图；
图4是本发明中比特置换的流程示意图；
图5是本发明中解交织解码解调方法的具体实施方式流程示意图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
实施例1
本实施例提供了一种用于通信系统的比特交织编码调制方法，包括如下步骤：
将用于通信的码字先进行LDPC编码，得到LDPC码字；
再将LDPC码字进行比特交织，得到比特交织后的LDPC码字；
对所述比特交织后的LDPC码字依照相应的星座图进行星座映射，得到符号流。
进一步地，所述比特交织的方法，包括如下步骤：将LDPC码字进行奇偶校验位交织，得到奇偶校验位交织后的LDPC码字；对所述奇偶校验位交织后的LDPC码字进行码字截取，得到截取后的LDPC码字；对截取后的LDPC码字进行行进列出的行列交织，得到行列交织后的LDPC码字；对所述的行列交织后的LDPC码字进行比特置换以得到比特交织后的LDPC码字，其中，所述比特置换的模式与特定的码率和特定的星座映射方法的LDPC码相对应。
实施例2
本实施例提供了一种与实施例1相应的用于通信系统的解交织解码解调方法，包括如下步骤：
对符号流依据相应的星座图进行解映射处理以得到比特数据；
将所述比特数据按照相应的比特置换模式进行解比特置换，再进行解行列交织，并对解行列交织后的LDPC码字截取的位置补零，再进行解奇偶校验交织以得到解交织后的比特数据流；
对所述解交织后的比特数据流进行LDPC译码处理以得到解码后的比特流数据。
为使本发明的目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的上述两个实施例进一步详细说明。
实施例1提供的一种通信系统比特交织编码调制方法，针对特定码率的LDPC码和特定的星座映射方法，选择相应的比特置换模式，在联合调试中取得系统性能的提升。
下面结合具体实例对实施例1进一步描述。
在实施例1的技术方案基础上，发射端为：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码字的编码得到母码，其中母码为码长为69120的1/4标准码或码长69120的1/2标准码；之后输入比特交织器，进行奇偶校验位交织、码字截取、行列交织和比特置换，其中对于截取后码率低于1/2的码字，是通过对码率为1/4的标准码经过相应的截取得到的，截取后的LDPC码码率分别为1/3和2/5，有截取为标准码字和互补码字两种截取方式，对应的截取码表见附录I，对于截取后码率高于1/2的码字，是通过对码率为1/2的标准码经过相应的截取得到的，截取后的LDPC码码率分别为3/5、2/3、3/4和6/7，有截取为标准码字和互补码字两种截取方式，对应的截取码表见附录II；随后将比特交织处理后的数据进行星座映射，之后进行发射，经历信道。针对不同的码率和星座映射方法，所选择的比特置换方法见附录IV。
如图1所示的是实施例1的比特交织编码调制方法的实施方式的流程图，图2所示的是实施例1的比特交织方法的实施方式的流程图。
一、最终码率低于1/2的码字的比特交织编码调制过程包括如下步骤：
步骤S1：将所述经过信源编码、BCH编码后的比特流，通过某种LDPC编码获得码率为1/4的标准码字(i0,i1,…i17279,p0,p1,…p51839)，其中(i0,i1,…i17279)代表信息位，(p0,p1,…p51839)代表校验位。
步骤S2：对于最终码率低于1/2的码字，不进行奇偶校验位交织。
步骤S3：截取码字，得到未经截取的1/4码率码字和经截取的1/3码率标准码字、1/3码率互补码字、2/5码率标准码字、2/5码率互补码字。对应的截取码表见附录I。
步骤S4：进行行进列出的行列交织，行列交织示意图如图3所示，U＝(u0,u1,…ul-1)代表行列交织的输入码字，V＝(v0,v1,…vl-1)代表行列交织的输出码字，其中l为截取后的码字长度。行列交织过程中每列都被分为两部分，以下称为部分一和部分二，两部分由交织列数Nc和每个块的比特数Q＝360决定，两部分的行数分别用
Figure GDA0002990941650000061
和
Figure GDA0002990941650000062
来表示。l、
Figure GDA0002990941650000063
和Nc见附录III。行列交织过程为：对于0≤i<Nc×Nr1的输入ui被写入部分一中ri行ci列的位置：
Figure GDA0002990941650000071
ri＝(i mod Nr1)
对于Nc×Nr1≤i<l的输入ui被写入部分二中的ri行ci列的位置：
Figure GDA0002990941650000072
ri＝Nr1+{(i-Nc×Nr1)mod Nr2}
0≤j<l的输出比特vj从rj行cj列中读出，有：
Figure GDA0002990941650000073
cj＝(j mod Nc)
步骤S5：进行比特置换，比特置换流程示意图见图4所示。将行列交织得到的比特流V＝(v0,v1,…vl-1)输入通过多路分配器分配为Ns个子比特流，通过置换后，再由多路复用器输出比特流W＝(w0,w1,…,wl-1)，其中Ns与前述Nc相等，可以将比特置换过程表示为：
Figure GDA0002990941650000074
其中，s为子比特流编号，es为置换子比特流表，其对应的置换模式见附录IV。
步骤S6：对比特置换后码字W＝(w0,w1,…,wl-1)根据相应的星座图进行星座映射，得到符号流。
二、最终码率大于等于1/2的码字的比特交织编码调制过程包括如下步骤：
步骤s1：经过信源编码、BCH编码后的比特流，通过某种LDPC编码，获得码率为1/2的标准码字(i0,i1,…i34559,p0,p1,…p34559)，(i0,i1,…i34559)代表信息位，(p0,p1,…p34559)代表校验位。
步骤s2：对码字进行奇偶校验位交织
p360*t+s＝p96*s_t,0≤s<360,0≤t<96
获得最终的奇偶校验位交织后的码字。
步骤s3：截取码字，得到未经截取的1/2码率码字和经截取的3/5码率标准码字、3/5码率互补码字、2/3码率标准码字、2/3码率互补码字、3/4码率标准码字、3/4码率互补码字、6/7码率标准码字或6/7码率互补码字。对应的截取码表见附录II。
步骤s4：进行行进列出的行列交织，行列交织示意图如图3所示，U＝(u0,u1,…ul-1)代表行列交织的输入码字，V＝(v0,v1,…vl-1)代表行列交织的输出码字，其中l为截取后的码字长度。行列交织中每列都被分为两部分，以下称为部分一和部分二，两部分有交织列数Nc和每个块的比特数Q＝360决定，两部分的行数分别用
Figure GDA0002990941650000081
和
Figure GDA0002990941650000082
来表示。l、
Figure GDA0002990941650000083
和Nc见附录III。行列交织过程为：对于0≤i<Nc×Nr1的输入ui被写入部分一中ri行ci列的位置：
Figure GDA0002990941650000084
ri＝(i mod Nr1)
对于Nc×Nr1≤i<l的输入ui被写入部分二中的ri行ci列的位置：
Figure GDA0002990941650000085
ri＝Nr1+{(i-Nc×Nr1)mod Nr2}
0≤j<l的输出比特vj从rj行cj列中读出，有：
Figure GDA0002990941650000086
cj＝(j mod Nc)
步骤s5：进行比特置换，比特置换流程示意图见图4所示。将行列交织得到的比特流V＝(v0,v1,…,vl-1)输入通过多路分配器分配为Ns个子比特流，通过置换后，再由多路复用器输出比特流W＝(w0,w1,…,wl-1)，其中Ns与前述Nc相等，可以将比特置换过程表示为：
Figure GDA0002990941650000087
其中，s为子比特流编号，es为置换子比特流表，其对应的置换模式见附录IV。
步骤s6：对比特置换后码字W＝(w0,w1,…,wl-1)根据相应的星座图进行星座映射，得到符号流。
实施例2提供了一种相应的解交织解码解调方法。如图5所示是实施例2的解交织解码解调方法的具体实施方式的流程示意图。参考图5，解交织解码解调方法包括如下步骤：
步骤a1：对符号流依据相应的星座图进行解映射处理以得到比特数据；
步骤a2：将所述比特数据按照相应的比特置换模式进行解比特置换，再进行解行列交织，并对码字截取的位置补零，再进行解奇偶校验交织以得到解交织后的比特数据流；
步骤a3：对所述比特数据流进行LDPC译码处理以得到解码后的比特流数据。附录I：截取码率大于或等于1/2的各截取码率码表
母码经编码后的原始码字为(i0,i1,…i17279,p0,p1,…p51839)，将信息位和校验位比特以360比特为单位进行分块，于是获得48块信息位块和144位校验位块，表示为(I0,I1,…I47,P0,P1,…P143)
当截取为1/3码率标准码字时，保留比特码块为：
Figure GDA0002990941650000091
m1∈[0,47]且m1 mod 4≠0；
Figure GDA0002990941650000092
m2∈[5,19]；
Figure GDA0002990941650000093
m3∈[20,143]且m3 mod 4≠0
当截取为1/3码率互补码字时，保留比特码块为：
Figure GDA0002990941650000094
m1∈[0,47]且m1 mod 4≠2；
Figure GDA0002990941650000095
m2∈[5,19]；
Figure GDA0002990941650000096
m3∈[20,143]且m3 mod 4≠1
当截取为2/5码率标准码字时，保留比特码块为：
Figure GDA0002990941650000097
m1∈[0,47]且m1 mod 4≠0；
Figure GDA0002990941650000098
m2∈[5,33]；
Figure GDA0002990941650000099
m3∈[34,143]且m3 mod 2≠0
当截取为2/5码率互补码字时，保留比特码块为：
Figure GDA00029909416500000910
m1∈[0,47]且m1 mod 4≠2；
Figure GDA00029909416500000911
m2∈[5,33]；
Figure GDA00029909416500000912
m3∈[34,143]且m3 mod 2≠1
附录II：截取码率低于1/2的各截取码率码表
母码经编码后的原始码字为(i0,i1,…i34559,p0,p1,…p34559)，将信息位和校验位比特以360比特为单位进行分块，于是获得96块信息位块和96位校验位块，表示为(I0,I1,…I95,P0,P1,…P95)
当截取为3/5码率标准码字时，保留比特码块为：
Figure GDA0002990941650000101
m1＝0,1,…95；
Figure GDA0002990941650000102
m2∈[0,95]且m2 mod 3≠2
当截取为3/5码率互补码字时，保留比特码块为：
Figure GDA0002990941650000103
m1＝0,1,…95；
Figure GDA0002990941650000104
m2∈[0,95]且m2 mod 3≠0
当截取为2/3码率标准码字时，保留比特码块为：
Figure GDA0002990941650000105
m1＝0,1,…95；
Figure GDA0002990941650000106
m2∈[0,95]且m2 mod 2＝1
当截取为2/3码率互补码字时，保留比特码块为：
Figure GDA0002990941650000107
m1＝0,1,…95；
Figure GDA0002990941650000108
m2∈[0,95]且m2 mod 2＝0
当截取为3/4码率标准码字时，保留比特码块为：
Figure GDA0002990941650000109
m1＝0,1,…95；
Figure GDA00029909416500001010
m2∈[0,95]且m2 mod 3＝0
当截取为3/4码率互补码字时，保留比特码块为：
Figure GDA00029909416500001011
m1＝0,1,…95；
Figure GDA00029909416500001012
m2∈[0,95]且m2 mod 3＝2
当截取为6/7码率标准码字时，保留比特码块为：
Figure GDA00029909416500001013
m1＝0,1,…95；
Figure GDA00029909416500001014
m2∈[0,95]且m2 mod 6＝3
当截取为6/7码率互补码字时，保留比特码块为：
Figure GDA00029909416500001015
m1＝0,1,…95；
Figure GDA00029909416500001016
m2∈[0,95]且m2 mod 6＝2
附录III：行列交织参数表
Figure GDA00029909416500001017
附录IV：比特置换模式表
Figure GDA0002990941650000111
Figure GDA0002990941650000121
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (1)

1.一种比特交织编码调制方法，其特征在于，包括如下步骤：
先将用于通信的码字进行LDPC编码，得到LDPC码字；
再将LDPC码字进行比特交织，得到比特交织后的LDPC码字；
对比特交织后的LDPC码字依照相应的星座图进行星座映射，得到符号流；将LDPC码字进行比特交织，具体包括如下步骤：
将LDPC码字进行奇偶校验位交织，得到奇偶校验位交织后的LDPC码字；
对奇偶校验位交织后的LDPC码字进行码字截取，得到截取后的LDPC码字；
对截取后的LDPC码字进行行进列出的行列交织，得到行列交织后的LDPC码字；
对行列交织后的LDPC码字进行比特置换，得到比特交织后的LDPC码字；
其中，比特置换模式与特定的码率和特定的星座映射方法的LDPC码相对应；
所述奇偶校验位交织后的LDPC码字在截取前码长为69120比特，码率为1/4或1/2；截取后LDPC码字的码率包括1/4、1/3、2/5、1/2、3/5、2/3、3/4和6/7，其中截取后码率为1/4和1/2的LDPC码字在截取过程中不截取任何比特，而截取后码率为1/3、2/5、3/5、2/3、3/4和6/7的LDPC码字在截取过程中包括两种截取方式，分别为标准码字和互补码字；
所述星座映射方法采用8PSK时，与各截取后码率相对应的比特置换模式为：
Figure FDA0002990941640000011
Figure FDA0002990941640000021
所述星座映射方法采用16APSK时，与各截取后码率相对应的比特置换模式为：
Figure FDA0002990941640000022
所述星座映射方法采用32APSK时，与各截取后码率相对应的比特置换模式为：
Figure FDA0002990941640000023
Figure FDA0002990941640000031
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