消除bicm系統多邊調製符號的交織解碼方法和裝置的製作方法

2023-06-14 10:37:56 1

專利名稱：消除bicm系統多邊調製符號的交織解碼方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及通信技術領域，特別是涉及消除BICM系統多邊調製符號的交織解碼方法和裝置。
背景技術：
隨著調製階數的不斷增大，多邊調製符號會不斷增多，導致高階調製BICM系統解碼性能難以得到進一步的提高；設計良好的編碼結構是避免多邊調製符號出現的最根本解決問題方法，但是隨著調製模式的變化和調製階數的升高所產生的計算複雜度也是非常大的。同時，碼字的普適性也是一個考驗編碼結構設計的難題。而加入簡單結構的交織器雖然會給BICM傳輸系統帶來一定的系統延時，但是，相對於複雜度非常高的碼字優化及映射星座點設計來說，交織 器的解碼延時和計算複雜度所能帶來的解碼性能提高，顯然更為經濟實用。目前對於BICM系統的交織器設計研究並不多，其中最為廣泛應用且複雜度較低的是RBCM (Reliability-Based Coded Modulation,可靠性編碼調製)交織策略。該方法依據維線性矢量映射到二維歐氏空間星座點過程中由於非線性變換所帶來的比特間不等保護情況。通過校驗矩陣列向量的交織來減少與相同校驗節點相連的、低可信度的比特個數，從而達到減少不可靠校驗方程個數的目的。但該方法具有局限性，即該種交織方法的改進，僅適用於採用規則LDPC碼的場合，當系統採用的是非規則碼時，解碼性能反而會有所下降。

發明內容
本發明的目的在於提出消除BICM系統多邊調製符號的交織解碼方法，可以在採用規則的LDPC編碼以及不規則的LDPC編碼場合中使用，提高BICM系統的解碼可靠性。為達到上述目的採用的技術方案是消除BICM系統多邊調製符號的交織解碼方法，包括步驟接收LDPC編碼器輸出的比特序列Vn ；按照接收順序，將所接收的比特序列組成符號節點集合；其中，所述符號節點集合的元素為S」，j = 1,2,3......n/q ；在所述符號節點集合中，搜索含多邊的調製符號，得到含多邊的調製符號集合；其中，所述含多邊的調製符號集合包括第一集合和第二集合，所述第二集合是所述第一集合補集；所述第一集合由含多邊的調製符號中與相同校驗方程相連的比特組成；判斷符號節點集合的元素S」是否屬於所述含多邊的調製符號集合；若是，則進行比特交換過程，包括檢查第一集合中的比特個數是否大於1，若是，則在第一集合中選擇第一比特，以及在所述含多邊的調製符號集合中選擇第二比特；其中，所述第一比特與第二比特不相同；當與所述第一比特和所述第二比特相連的校驗點不同時，交換所述第一比特和所述第二比特在校驗矩陣中的列向量；以及，刪除所述第一比特和所述第二比特；
檢查第一集合中的比特個數是否大於1，若是，則繼續進行所述比特交換過程；若否，則刪除與h對應的含多邊的調製符號，進行其他符號節點集合的元素是否屬於所述含多邊的調製符號集合的判斷；輸出比特交換結果；根據比特交換結果進行解碼。本發明方法基於校驗矩陣中的列交換實現，不會受到LDPC(Low-DensityParity-Check,低密度校驗)編碼結構以及調製方式的限制,可以適用於任意碼長，碼率以及調製方式下的LDPC編碼BICM系統，可以在採用規則的LDPC編碼以及不規則的LDPC編碼場合中使用，提高BICM系統的解碼可靠性。本發明的目的還在於提出系統解碼裝置，可以在採用規則的LDPC編碼以及不規則的LDPC編碼場合中使用，提高BICM系統的解碼可靠性。為達到上述目的採用的技術方案是消除BICM系統多邊調製符號的交織解碼裝置，包括接收單元，用於接收LDPC編碼器輸出的比特序列Vn ；節點重組單元，用於按照接收順序，將所接收的比特序列組成符號節點集合；其中，所述符號節點集合的元素為Sj, j = 1,2,3......n/q;第一搜索單元，用於在所述符號節點集合中，搜索含多邊的調製符號，得到含多邊的調製符號集合；其中，所述含多邊的調製符號集合包括第一集合和第二集合，所述第二集合是所述第一集合補集；所述第一集合由含多邊的調製符號中與相同校驗方程相連的比特組成；第一判斷單元，用於判斷符號節點集合的元素S」是否屬於所述含多邊的調製符號集合；若是，則通知第一比特交換單元進行對應操作；所述第一比特交換單元，用於進行比特交換，包括檢查第一集合中的比特個數是否大於I ;若是，則在第一集合中選擇第一比特，以及在所述含多邊的調製符號集合中選擇第二比特；其中，所述第一比特與第二比特不相同；當與所述第一比特和所述第二比特相連的校驗點不同時，交換所述第一比特和所述第二比特在校驗矩陣中的列向量；以及，刪除所述第一比特和所述第二比特；第二判斷單元，用於檢查第一集合中的比特個數是否大於1，若是，則通知所述第一比特交換單元繼續進行所述比特交換過程；若否，則刪除與4對應的含多邊的調製符號，通知所述第一判斷單元進行其他符號節點集合的元素是否屬於所述含多邊的調製符號集合的判斷；輸出單元，用於輸出比特交換結果；解碼單元，用於根據比特交換結果進行解碼。本發明裝置基於校驗矩陣中的列交換實現，不會受到LDPC編碼結構以及調製方式的限制，可以適用於任意碼長，碼率以及調製方式下的LDPC編碼BICM系統，可以在採用規則的LDPC編碼以及不規則的LDPC編碼場合中使用，提高BICM系統的解碼可靠性。


圖I為本發明方法的一個實施例流程圖；、
圖2為本發明裝置的一個結構示意圖；圖3為本發明裝置的另一個結構示意圖。
具體實施例方式為便於理解本發明，下面將結合附圖進行闡述。本發明提出消除BICM系統多邊調製符號的交織解碼方法，請參考圖1，包括步驟S101、接收LDPC編碼器輸出的比特序列；接收LDPC編碼器輸出的比特序列vn。S102、將所接收的比特序列組成符號節點集合；按照接收順序，將所接收的比特序列組成符號節點集合；其中，符號節點集合的元素為& j = 1,2,3……n/q;即是，按照碼字輸出的順序，每q個比特映射到Q維星座圖對應的星座點形成一個符號節點S」，對應於Sj = {vq(j-l)+l,vq(j-l)+2, ...，Vqj}，其中，j對應於符號節點在符號序列當中的位置，j = 1，2，...，11/(1，則1組成對應的符號節點集合S= (S1, S2, , SnAJ，該集合的長度為 n/q。S103、搜索含多邊的調製符號，得到含多邊的調製符號集合；在符號節點集合中，搜索含多邊的調製符號，得到含多邊的調製符號集合；其中，含多邊的調製符號集合包括第一集合和第二集合，第二集合是第一集合補集；第一集合由含多邊的調製符號中與相同校驗方程相連的比特組成。S104、符號節點集合的元素Sj是否屬於含多邊的調製符號集合；判斷符號節點集合的元素S」是否屬於含多邊的調製符號集合；若是，則進行步驟S105 ;若否，則進行步驟S108。S105、進行比特交換；進行比特交換過程，包括檢查第一集合中的比特個數是否大於1，若是，則在第一集合中選擇第一比特，以及在含多邊的調製符號集合中選擇第二比特；其中，第一比特與第二比特不相同；當與第一比特和第二比特相連的校驗點不同時，交換第一比特和第二比特在校驗矩陣中的列向量；以及，刪除第一比特和第二比特。S106、檢查第一集合中的比特個數是否大於I ;檢查第一集合中的比特個數是否大於1，若是，則返回步驟S105繼續進行比特交換過程；若否，則進行S107。S107、刪除與當前符號節點集合元素對應的、含多邊的調製符號；刪除與符號節點集合的元素S」對應的含多邊的調製符號。S108、j+1;將當前符號節點集合元素的下標加I後，返回步驟S105，進行其他符號節點集合的元素是否屬於含多邊的調製符號集合的判斷。S109、輸出比特交換結果； S110、根據比特交換結果進行解碼。本發明方法基於校驗矩陣中的列交換實現，不會受到LDPC編碼結構以及調製方式的限制，可以適用於任意碼長，碼率以及調製方式下的LDPC編碼BICM系統，可以在採用規則的LDPC編碼以及不規則的LDPC編碼場合中使用；提高BICM系統的解碼可靠性。
利用圖I實施例方式，在進行校驗矩陣的列交換時，有可能會產生新的含多邊調製符號，這對BICM系統的解碼性能會產生不可靠影響；因此，在其中一個實施方式中，在上述S104步驟後，重新在符號節點集合中，搜索含多邊的調製符號；若搜索到，則形成含多邊的調製符號集合，含多邊的調製符號集合包括第三集合和第四集合；其中，第四集合是第三集合補集；第三集合由含多邊的調製符號中與相同校驗方程相連的比特組成；檢查第三集合中的比特個數是否大於1，若是，則在第三集合中選擇第三比特，以及在該含多邊的調製符號集合中選擇第四比特；其中，第三比特與第四比特不相同；當與第三比特和第四比特相連的校驗點不同時，交換第三比特和第四比特在校驗矩陣中的列向量；刪除第三比特和第四比特； 返回檢查第三集合中的比特個數是否大於I的步驟，直至含多邊的調製符號集合為空集；進行上述S109的步驟。在其中一個實施方式中，設置進行重新在符號節點集合中，搜索含多邊的調製符號步驟的次數，當達到預設次數時，停止搜索，進行輸出比特交換結果的步驟。本發明還提出消除BICM系統多邊調製符號的交織解碼裝置，請參考圖2，包括接收單元201，用於接收LDPC編碼器輸出的比特序列Vn ；節點重組單元202，用於按照接收順序，將所接收的比特序列組成符號節點集合；其中，符號節點集合的元素為S」，j = 1,2,3……n/q;第一搜索單元203，用於在符號節點集合中，搜索含多邊的調製符號，得到含多邊的調製符號集合；其中，含多邊的調製符號集合包括第一集合和第二集合，第二集合是第一集合補集；第一集合由含多邊的調製符號中與相同校驗方程相連的比特組成；第一判斷單元204，用於判斷符號節點集合的元素Sj是否屬於含多邊的調製符號集合；若是，則通知第一比特交換單元205進行對應操作；第一比特交換單元205，用於進行比特交換，包括檢查第一集合中的比特個數是否大於I ;若是，則在第一集合中選擇第一比特，以及在含多邊的調製符號集合中選擇第二比特；其中，第一比特與第二比特不相同；當與第一比特和第二比特相連的校驗點不同時,交換第一比特和第二比特在校驗矩陣中的列向量；以及，刪除第一比特和第二比特；第二判斷單元206，用於檢查第一集合中的比特個數是否大於1，若是，則通知第一比特交換單元繼續進行比特交換過程；若否，則刪除與I對應的含多邊的調製符號，通知第一判斷單元進行其他符號節點集合的元素是否屬於含多邊的調製符號集合的判斷；輸出單元207，用於輸出比特交換結果；解碼單元208，用於根據比特交換結果進行解碼。本發明裝置基於校驗矩陣中的列交換實現，不會受到LDPC編碼結構以及調製方式的限制，可以適用於任意碼長，碼率以及調製方式下的LDPC編碼BICM系統，可以在採用規則的LDPC編碼以及不規則的LDPC編碼場合中使用，提高BICM系統的解碼可靠性。在進行校驗矩陣的列交換時，有可能會產生新的含多邊調製符號，這對BICM系統的解碼性能會產生不可靠影響；因此，在其中一個實施方式中，請參考圖3，在上述消除BICM系統多邊調製符號的交織解碼裝置中，增加第二搜索單元209、第二比特交換單元210 ；其中，第二搜索單元209，用於重新在符號節點集合中，搜索含多邊的調製符號；若搜索到，則形成含多邊的調製符號集合，含多邊的調製符號集合包括第三集合和第四集合，第四集合是第三集合補集；第三集合由含多邊的調製符號中與相同校驗方程相連的比特組成；第二比特交換單元210，用於檢查第三集合中的比特個數是否大於I，若是，則在第三集合中選擇第三比特，以及在該含多邊的調製符號集合中選擇第四比特；其中，第三比特與第四比特不相同；當與第三比特和第四比特相連的校驗點不同時，交換第三比特和第四比特在校驗矩陣中的列向量；刪除第三比特和第四比特；直至含多邊的調製符號集合為空集，通知輸出單元207輸出比特交換結果。在其中一個實施方式中，在基於LDPC編碼的BICM系統解碼裝置中，增加預配置單元211，用於預設置第二搜索單元209重新在符號節點集合中，搜索含多邊的調製符號步驟的次數；當達到預設次數時，第二搜索單元209停止搜索，輸出單元207輸出比特交換結果。以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但並不能因此而理解為對本發明專利範圍的限制。應當指出的是，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本發明的保 護範圍。因此，本發明專利的保護範圍應以所附權利要求為準。
權利要求
1.消除BICM系統多邊調製符號的交織解碼方法，其特徵在於，包括步驟 接收LDPC編碼器輸出的比特序列Vn ； 按照接收順序，將所接收的比特序列組成符號節點集合；其中，所述符號節點集合的元素為 Sj, j = 1,2,3……n/q ； 在所述符號節點集合中，捜索含多邊的調製符號，得到含多邊的調製符號集合；其中，所述含多邊的調製符號集合包括第一集合和第二集合，所述第二集合是所述第一集合補集；所述第一集合由含多邊的調製符號中與相同校驗方程相連的比特組成； 判斷符號節點集合的元素Sj是否屬於所述含多邊的調製符號集合；若是，則進行比特交換過程，包括檢查第一集合中的比特個數是否大於I ;若是，則在第一集合中選擇第一比持，以及在所述含多邊的調製符號集合中選擇第二比特；其中，所述第一比特與第二比特不相同；當與所述第一比特和所述第二比特相連的校驗點不同時，交換所述第一比特和所述第二比特在校驗矩陣中的列向量；以及，刪除所述第一比特和所述第二比特； 檢查第一集合中的比特個數是否大於I ;若是，則繼續進行所述比特交換過程；若否，則刪除與も對應的含多邊的調製符號，進行其他符號節點集合的元素是否屬於所述含多邊的調製符號集合的判斷； 輸出比特交換結果； 根據比特交換結果進行解碼。
2.根據權利要求I所述的消除BICM系統多邊調製符號的交織解碼方法，其特徵在幹， 在所述判斷符號節點集合的元素も是否屬於所述含多邊的調製符號集合的步驟後，重新進行在符號節點集合中，捜索含多邊的調製符號的步驟；若捜索到，則形成含多邊的調製符號集合，所述含多邊的調製符號集合包括第三集合和第四集合；其中，所述第四集合是所述第三集合補集；所述第三集合由含多邊的調製符號中與相同校驗方程相連的比特組成； 檢查第三集合中的比特個數是否大於1，若是，則在第三集合中選擇第三比特，以及在該含多邊的調製符號集合中選擇第四比特；其中，所述第三比特與第四比特不相同； 當與所述第三比特和所述第四比特相連的校驗點不同時，交換所述第三比特和所述第四比特在校驗矩陣中的列向量； 刪除所述第三比特和所述第四比特； 返回所述檢查第三集合中的比特個數是否大於I的步驟，直至含多邊的調製符號集合為空集； 進行所述輸出比特交換結果的步驟。
3.根據權利要求I或2所述的消除BICM系統多邊調製符號的交織解碼方法，其特徵在於， 設置進行所述重新在符號節點集合中，捜索含多邊的調製符號步驟的次數，當達到預設次數吋，停止捜索，進行所述輸出比特交換結果的步驟。
4.消除BICM系統多邊調製符號的交織解碼裝置，其特徵在於，包括 接收單元，用於接收LDPC編碼器輸出的比特序列Vn ； 節點重組單元，用於按照接收順序，將所接收的比特序列組成符號節點集合；其中，所述符號節點集合的元素為S〗，j = 1,2,3……n/q ；第一搜索單元，用於在所述符號節點集合中，捜索含多邊的調製符號，得到含多邊的調製符號集合；其中，所述含多邊的調製符號集合包括第一集合和第二集合，所述第二集合是所述第一集合補集；所述第一集合由含多邊的調製符號中與相同校驗方程相連的比特組成； 第一判斷単元，用於判斷符號節點集合的元素A是否屬於所述含多邊的調製符號集合；若是，則通知第一比特交換單元進行對應操作； 所述第一比特交換単元，用於進行比特交換，包括檢查第一集合中的比特個數是否大於I;若是，則在第一集合中選擇第一比持，以及在所述含多邊的調製符號集合中選擇第二比特；其中，所述第一比特與第二比特不相同； 當與所述第一比特和所述第二比特相連的校驗點不同時，交換所述第一比特和所述第ニ比特在校驗矩陣中的列向量；以及，刪除所述第一比特和所述第二比特； 第二判斷単元，用於檢查第一集合中的比特個數是否大於I，若是，則通知所述第一比 特交換単元繼續進行所述比特交換過程；若否，則刪除與A對應的含多邊的調製符號，通知所述第一判斷單元進行其他符號節點集合的元素是否屬於所述含多邊的調製符號集合的判斷； 輸出單元，用於輸出比特交換結果； 解碼單元，用於根據比特交換結果進行解碼。
5.根據權利要求4所述的消除BICM系統多邊調製符號的交織解碼裝置，其特徵在幹， 所述基於LDPC編碼的BICM系統解碼裝置，還包括第二搜索單元、第二比特交換単元； 其中，所述第二搜索單元，用於重新在符號節點集合中，捜索含多邊的調製符號；若搜索到，則形成含多邊的調製符號集合，所述含多邊的調製符號集合包括第三集合和第四集合，所述第四集合是所述第三集合補集；所述第三集合由含多邊的調製符號中與相同校驗方程相連的比特組成； 所述第二比特交換単元，用於檢查第三集合中的比特個數是否大於I，若是，則在第三集合中選擇第三比持，以及在該含多邊的調製符號集合中選擇第四比特；其中，所述第三比特與第四比特不相同； 當與所述第三比特和所述第四比特相連的校驗點不同時，交換所述第三比特和所述第四比特在校驗矩陣中的列向量； 刪除所述第三比特和所述第四比特； 直至含多邊的調製符號集合為空集，通知所述輸出單元輸出比特交換結果。
6.根據權利要求4或5所述的消除BICM系統多邊調製符號的交織解碼裝置，其特徵在於， 所述基於LDPC編碼的BICM系統解碼裝置，還包括預配置単元，用於預設置所述第二搜索単元重新在符號節點集合中，捜索含多邊的調製符號步驟的次數； 當達到預設次數時，所述第二搜索單元停止捜索，所述輸出單元輸出比特交換結果。
全文摘要
本發明提出消除BICM系統多邊調製符號的交織解碼方法，包括步驟接收編碼器輸出的比特序列；將所接收的比特序列組成符號節點集合；搜索含多邊的調製符號，得到含多邊的調製符號集合；判斷符號節點是否屬於含多邊的調製符號集合；若是，則進行比特交換過程；檢查第一集合中的比特個數是否大於1，若是，則繼續進行比特交換過程；若否，則刪除與Sj對應的含多邊的調製符號，進行其他符號節點集合的元素是否屬於含多邊的調製符號集合的判斷；輸出比特交換結果；根據比特交換結果進行解碼。本發明還提出消除BICM系統多邊調製符號的交織解碼置，可以在規則的LDPC編碼和不規則的LDPC編碼場合中使用，提高BICM系統的解碼可靠性。
文檔編號H03M13/27GK102664640SQ20121016649
公開日2012年9月12日 申請日期2012年5月24日 優先權日2012年5月24日
發明者汪瑩, 溫柏堅, 蔣康明 申請人:廣東電網公司電力調度控制中心