專利名稱：采用卷積Turbo碼編碼的方法及系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及無線移動通信領域中的信道編碼和調制技術，特別涉及一種采用卷積 Turbo碼編碼的方法及系統。
背景技術：
隨著無線移動通信技術的發展，出現了移動全球微波接入互通(WiMAX，World wide Interoperability for Microwave Access)WiMAXft^tM^C^^^ 代替有線，實現“最后一千米”寬帶接入技術。WiMAX系統融合了移動通信網絡與固定寬帶 網絡，通過大范圍內采用寬帶無線接入技術和靈活可變的網絡結構，提供便捷高速的移動 寬帶連接。WiMAX系統基于針對微波和毫米波頻段提出的IEEE802. 16系列標準，目標是在 固定無線接入標準研究的基礎上，支持寬帶接入的移動特性。在WiMAX系統中，由于卷積 Turbo碼(CTC)是一類有若干卷積方案被使用的Turbo碼，其具有高性能糾錯特性，所以被 納入到IEEE802. 16系列標準中。WiMAX系統是信息傳輸系統中的一種實現方式。圖1為現有技術的CTC編碼器結構示意圖，包括CTC編碼器101、塊交織器102和 打孔器103。打孔器103還可以叫做比特選擇器，塊交織器102在本申請中簡稱為交織器 102。在本申請文件中，采用的CTC編碼器為1/3編碼器進行說明，但是，本申請文件所限定 的CTC編碼器并不限定為1/3編碼器。其中，輸入的比特序列通過CTC編碼器101的編碼后，輸出編碼后的比特序列，編 碼后輸出的比特序列為輸入的比特序列的比特數3倍，交織器102對編碼后輸出的比特序 列進行交織處理，得到交織后的比特序列，最后由打孔器103根據所需的傳輸速率對交織 后的比特序列進行選擇，按照調制星座圖進行調制符號映射，完成整個Turbo編碼過程。CTC采用雙二進制循環遞歸系統卷積碼作為其成分碼，也就是1/3 CTC編碼器101 具體包括CTC交織器105和成分編碼器104，其中，圖1中的A和B代表兩個輸入的比特序 列，比特序列A和比特序列B需要進行兩次編碼首先由成分編碼器104對比特序列A和比 特序列B進行雙二進制循環遞歸系統卷積編碼，得到校驗比特序列Y1和校驗比特序列W1, 然后比特序列A和比特序列B經過CTC交織器105的交織后，再進入成分編碼器106對交 織后的比特序列A和比特序列B進行雙二進制循環遞歸系統卷積編碼，得到校驗比特序列 Y2和校驗比特序列W2 ；將比特序列A、比特序列B、校驗比特序列Y1、校驗比特序列W1、校驗 比特序列Y2和校驗比特序列W2作為編碼后輸出的比特序列。在輸入的比特序列中包含了 K個原始信息比特或N對原始信息比特，即K = 2XN，其中，實際系統中的常用參數為K為 8的倍數，N為4的倍數，并且N滿足大于等于24，小于等于4096，編碼后輸出的比特序列包 括K個原始信息比特或N對原始信息比特，還包括校驗比特個數，編碼后輸出的比特序列為 輸入的比特序列的比特個數3倍。另外，輸入CTC編碼器101的應該是一個比特序列，例如 A。，Btl，A1，B1，……，Ah，Bn^1，是CTC編碼器自動地把該序列拆分成兩個輸入比特序列A和 B，艮口 A = A0，A1, ......，An_x 禾口 B = B0，B1, ......，BN—工。交織器102的具體實現過程如圖1中的模塊106實現，包括比特分割器(bits印aration)、子塊交織器(subblock interleaving)以及比特分組器(bitgrouping)三個 部分。其中，比特分割器將編碼后輸出的比特序列分到六個子塊上，這六個子塊依次為A，B， YijY2jW1和W2;子塊交織將這六個子塊分別在每個子塊內進行交織，每個子塊所采用的交織 順序相同，設A，B, Y1, Y2,，W1和W2六個子塊分別經過子塊交織后，得到的比特序列記為A’， B，，Y，” Y，2，W，jPW，2，有A，，B，，Y，Y，2，W，!,W2 =A，0, A，” ......，Α，η, B，0，B，” ......，B，^1, Y，lj0 Y，1,1，......，Y，Ι,Ν-Ι，Y，2,0，
Y 2,1' ......，Y 2, N-I' W 1,0' W 1,1，......，W 1,N-1，W 2,0，W 2,1' ......，W 2, N-1 ；比牛寸分組器將
交織后的這六個子塊進行分組后，發送給打孔器103。圖2為現有技術中交織器102的實現框圖，包括比特分割器將編碼后輸出的比特 流分到六個子塊；六個子塊交織器，每個子塊交織器的輸出匯集到一串序列上；比特分組 器將經過交織的A’和B’兩個子塊順序輸出，將經過交織的Y’工和Y’ 2兩個子塊交替輸出， 將經過交織的W’工和W’ 2兩個子塊交替輸出。在圖2中，比特分組器輸出的序列為A’ 0,
八， ......Λ ^R， R， ...... R，V^V^V^V^...... V^V^
Λ 1'，n N-I' D 0' D 1'‘ D N-I' 1 1,0' 1 2,0' 1 1,1' 1 2,1'，1 1, N-I' 1 2, N-I'
W， W' W， W' ...... W'W，
vv 1,0' vv 2,0' vv 1,1' vv 2,1'，vv 1, N-I' vv 2, N-I0然后，就可以將由打孔器103根據所需的傳輸速率對交織后的比特序列進行打 孔，即進行比特序列的選擇，最后按照調制星座圖進行調制符號調制后，映射為星座圖傳輸 了。基于圖2的基礎上，還有一種實現，即將經過交織的Y’i*Y’2兩個子塊交替輸出， 將經過交織的W’ i和W’ 2兩個子塊交替輸出后。再對比特序列B’、或/和Y’ i和Y’ 2兩個 子塊交替輸出的序列、或/和經過交織的W’工和W’ 2兩個子塊交替輸出的序列分別進行循 環左移設定的比特位或者循環右移設定的比特位，如圖3所示。其中，k為正整數，對比特 序列B’、Y’工和Y’ 2兩個子塊交替輸出的序列以及經過交織的W’工和W’ 2兩個子塊交替輸 出的序列分別進行左循環移位(當然也可以右循環移位)時，對于不同的子塊移位的k值 可以相同，也可以不同。在圖3中，Y’工和Y’ 2兩個子塊交替輸出的序列進行循環左移設定 的比特位為1，當然，也可以設置為其他值。在信息傳輸系統中，為了不增加帶寬及提高數據傳輸效率，打孔器103在對交織 后的比特流進行調制時，通常采用M階正交幅度調制的方案。但是高階調制本身是一種不 等差錯保護調制，對于M >4，映射到M階星座點上的各個比特的誤比特率(BER)性能是不 同的。處于星座圖內圍的點能量較小，容易受到干擾的影響，構成這些星座點的比特可靠性 較差，而相比之下構成星座圖外圍點的能量較高，不易受到干擾的影響，構成這些星座點的 比特可靠性較好。圖4為現有技術將交織后的比特流映射到16階正交幅度調制星座點上的示意圖， 交織后的比特流的映射順序為ili2qlq2，il取0和1分別對應了右半和左半平面的星座 點，i2取0和1分別對應了中間和兩側的星座點。因此，il取1的星座點和取0的星座點 間的平均距離要大于i2的，從而使il的比特可靠性大于i2的比特可靠性。在交織器102對編碼后輸出的比特序列進行交織處理時，將編碼后輸出的比特序 列中的原始信息比特序列，也就是上述的A和B作為一個整體，采用相同的交織方式對其進 行交織，經過交織后的A’* B’在打孔器103調制時，也就是進行高階調制的比特映射時，是依次對A’中的比特調制完，再對B’中的比特調制。這樣，如果A’中的比特A/ (i取值0， 1，. . .，N-1)，在本申請文件中，Ai'與A’ i含義相同，并適用于其他子塊B’，Y’ 1； Y’ 2，Ψ 1； W’ 2等，被映射到高可靠性的星座點上，B’中的B/ (1取值0，1，...，^1)也會被映射到高 可靠性的星座點上；如果A’中的比特Ai'被映射到低可靠性的星座點上，B’中的B/也會 被映射到低可靠性的星座點上。因此，對于從(Ai’，Bi’)形成的組單元來說，不同的組單元 具有的比特可靠性不平均，有的組單元調制后的比特可靠性高，有的組單元調制后的比特 可靠性低，導致最終調制得到的星座圖比特可靠性分布不夠均勻或者不夠雜散。這樣，不但 不滿足組單元內的比特可靠性平均，也不滿足組單元間的比特可靠性平均。另一方面，為滿 足組單元間的比特可靠性平均，還應該注意要讓連續的組單元內的相同位置處的比特間的 比特可靠性平均。例如，對于原始信息中連續的組單元(A"，Bd，(Ai5Bi), (Ai+1，Bi+1)...， 如果處于相同位置1處的Ap1，Ai, Ain都被映射到高可靠性的星座點上，而處于相同位置2 處的B1AyBw都被映射到低可靠性的星座點上，則同樣屬于不滿足組單元間的比特可靠性 平均。相似的原理，經過交織后的W1'中的比特和Y1'中的比特構成的組單元，以及W2’中 的比特和Y2’中的比特構成的組單元來說，也存在調制后的比特可靠性不平均的問題，從而 也最終導致調制得到的星座圖比特可靠性方面的性能降低。
發明內容
有鑒于此，本發明提供一種采用卷積Turbo碼編碼的方法，該方法在進行Turbo編 碼時，能夠提高后續映射星座圖的比特可靠性的雜散分布特性。本發明還提供一種采用卷積Turbo碼編碼的系統，該系統在進行Turbo編碼時，能 夠提高后續映射星座圖的比特可靠性的雜散分布特性。為達到上述目的，本發明實施例的技術方案具體是這樣實現的一種采用卷積Turbo碼編碼的方法，對輸入的原始信息比特序列進行編碼，得到 編碼后的原始信息比特序列以及校驗比特序列后，進行交織處理后，映射到星座圖上發送， 在進行交織處理之前，同時或之后，該方法還包括對編碼后的原始信息比特序列進行加擾，使在映射時交織后的原始信息比特序列 形成的不同組單元的比特可靠性平均，或/和對編碼后的校驗比特序列進行加擾，使在映 射時交織后的校驗比特序列形成的不同組單元的比特可靠性平均。一種采用卷積Turbo碼編碼的系統，包括用于對輸入的原始信息比特序列進行 編碼的CTC編碼器，輸出編碼后的原始信息比特序列以及校驗比特序列后發送給交織器進 行交織后，通過打孔器映射到星座圖上發送，其特征在于，該系統的交織器中還包括加擾模 塊，用于對編碼后的原始信息比特序列進行加擾，使在映射時交織后的原始信息比特序列 形成的不同組單元的比特可靠性平均，或/和對編碼后的校驗比特序列進行加擾，使在映 射時交織后的校驗比特序列形成的不同組單元的比特可靠性平均。由上述方案可見，本發明在采用卷積Turbo碼編碼過程中，當交織器對編碼后輸 出的比特序列進行交織處理后，由交織器將交織后得到的原始信息比特序列進行加擾，使 原始信息比特序列形成的不同組單元的比特可靠性平均，或/和由交織器將交織后得到的 校驗比特序列進行加擾，使校驗比特序列形成的不同組單元的比特可靠性平均。更進一步地，本發明還可以在交織器對編碼后輸出的比特序列進行交織處理之前或同時，對編碼后 輸出的比特序列進行加擾，使原始信息比特序列形成的不同組單元的比特可靠性平均；或 /和使校驗比特序列形成的不同組單元的比特可靠性平均。因此，經過加擾后的交織后的比 特序列再經過打孔器后，進行星座圖映射，就可以提高后續映射星座圖的比特可靠性的雜 散分布特性。在本發明中，不同組單元的比特可靠性平均是指組單元間的比特可靠性平均， 或/和組單元內的比特可靠性平均。組單元間的比特可靠性平均是指把一個組單元作為一 個整體或一個最小單位來看時的比特可靠性平均，或/和不同組單元內的相同位置處的比 特間的比特可靠性平均。
圖1為現有技術的CTC編碼器結構示意圖；圖2為現有技術中交織器102的實現一框圖；圖3為現有技術中交織器102的實現二框圖；圖4為現有技術將交織后的比特流映射到16階正交幅度調制星座點上的示意 圖；圖5為本發明提供的采用卷積Turbo碼編碼的方法流程圖；圖6為本發明提供的采用卷積Turbo碼編碼的系統示意圖；圖7為本發明提供的對交織后的原始信息比特序列進行加擾的實施例一示意圖；圖7a為本發明基于圖3提供的對交織后的原始信息比特序列進行加擾的實施例
一示意圖；圖8為本發明提供的對交織后的原始信息比特序列進行加擾的實施例三示意圖；圖8a為本發明基于圖3本發明提供的對交織后的原始信息比特序列進行加擾的 實施例三示意圖；圖9為本發明基于圖3提供的對交織后的原始信息比特序列進行加擾的實施例四 示意圖；圖10為本發明基于圖3提供的對交織后的校驗比特序列進行加擾的實施例示意 圖；圖11為本發明提供的方法和背景技術提供的方法對比仿真結果示意圖。
具體實施例方式為使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下參照附圖并舉實施例，對 本發明作進一步詳細說明。在現有的卷積Turbo碼編碼過程，沒有考慮后續的映射星座圖的比特可靠性的雜 散分布特性，所以導致現有的經過卷積Turbo碼編碼過程后，原始信息比特序列形成的組 單元或/和校驗比特序列形成的組單元進行后續映射星座圖時的比特可靠性不平均，而導 致得到的星座圖的比特可靠性不高。這里的可靠性是指在映射星座圖中，含有某一映射比 特為0的星座點和含有該映射比特為1的星座點之間的平均距離，如果該平均距離越大則 該映射比特的調制可靠性越高。由于在現有的卷積Turbo碼編碼過程，沒有將編碼和后續 的映射星座圖的比特可靠性聯合起來考慮，因此影響了信息傳輸系統的比特誤碼性能和誤幀性能。本發明提供的方法及系統，將卷積turbo碼編碼過程和后續的映射星座圖結合起 來，即當交織器對編碼后輸出的比特序列進行交織處理后，由交織器將交織后得到的原始 信息比特序列進行加擾，使原始信息比特序列形成的不同組單元的比特可靠性平均，或/ 和由交織器將交織后得到的校驗比特序列進行加擾，使校驗比特序列形成的不同組單元的 比特可靠性平均。這樣，在后續映射星座圖過程中，無論采用哪種調制階數，本發明都可以 將交織處理后的比特序列，重新調整其調制比特序列可靠性后，映射到星座點上，從而提高 后續映射星座圖的比特可靠性的雜散分布特性，改善信息傳輸系統的比特誤碼性能和誤幀 性能。在本發明中，也可以在交織器對編碼后輸出的比特序列進行交織處理之前或同 時，對編碼后輸出的比特序列進行加擾，使原始信息比特序列形成的不同組單元的比特可 靠性平均；或/和使校驗比特序列形成的不同組單元的比特可靠性平均。在本發明中，不同組單元的比特可靠性平均是指組單元間的比特可靠性平均，或/ 和組單元內的比特可靠性平均。組單元間的比特可靠性平均是指把一個組單元作為一個整 體或一個最小單位來看時的比特可靠性平均，或/和不同組單元內的相同位置處的比特間 的比特可靠性平均。在本發明中，由于在發送端對編碼后輸出的比特序列進行交織處理之前、同時或 之后，進行了加擾處理，然后再映射為星座圖發送給接收端；所以當接收端接收到該星座 圖，恢復比特序列之前，也要進行相應解擾，由于這是本領域技術人員公知常識，這里不再 累述。以下以在交織器對編碼后輸出的比特序列進行交織處理之后再進行加擾為例進 行詳細說明。圖5為本發明提供的采用卷積Turbo碼編碼的方法流程圖，其具體步驟為步驟501、輸入的比特序列通過CTC編碼器101的編碼后，輸出比特序列，編碼后輸 出的比特序列的比特數通常為輸入比特序列的比特數的N倍，N為大于1的正整數；N的倒 數通常被稱作原始編碼速率。這個步驟為現有技術，這里不再累述；編碼輸出的比特序列中包括兩個原始信息比特序列A和B、由兩個原始信息比特 序列進行雙二進制循環遞歸系統卷積編碼得到的兩個校驗比特序列W1和Y”由兩個原始信 息比特序列進行CTC交織器105的交織和雙二進制循環遞歸系統卷積編碼得到的兩個校驗 比特序列W2和Y2 ；步驟502、交織器對編碼后輸出的比特序列進行交織處理，得到交織后的比特序 列；這個步驟為現有技術，這里不再累述；經過交織后得到的比特序列包括交織的兩個原始信息比特序列A’和B’，交織得 到的四個校驗比特序列W1'和Y1'，以及W2’和V ；步驟503、交織器將交織后得到的原始信息比特序列A’或/和原始信息比特序列 B’進行加擾，使原始信息比特序列A’和原始信息比特序列B’形成的組單元的比特可靠性 平均；或/和將交織后得到的校驗比特序列W/與校驗比特序列Y/或/和校驗比特序列W2'與校驗比特序列Y2’進行加擾，使校驗比特序列W1'與校驗比特序列Y1'形成的組單元 的比特可靠性平均，使校驗比特序列W2’與校驗比特序列Y2’形成的組單元的比特可靠性平 均；在本步驟中，可以采用多種方式分別對交織后得到的原始信息比特序列進行加 擾，以及對交織后得到的校驗比特序列進行加擾，后續進行詳細說明；步驟504、經過打孔器打孔后，采用高階調制方式將進行加擾后的比特序列調制到
星座圖上。圖6為本發明提供的采用卷積Turbo碼編碼的系統示意圖，其和圖1的結構相同， 只不過在模塊106中增加了加擾模塊，用于對交織后得到的原始信息比特序列A’和B’進 行加擾，使原始信息比特序列A，B中的組單元的比特可靠性平均，或/和將交織后得到的校 驗比特序列W/和Y/或/和校驗比特序列W2’和Y2’進行加擾，使校驗比特序列中的組單 元的比特可靠性平均，最后再將加擾后的比特序列發送給打孔器進行調制。當然，該加擾模塊也可以在交織編碼后的比特序列之前或同時，對原始信息比特 序列Α’和原始信息比特序列B’進行加擾。以下具體說明如何在步驟503中分別對交織后得到的原始信息比特序列進行加 擾，以及對交織后得到的校驗比特序列進行加擾的。現有的卷積turbo碼的比特序列假定為比特序列A和B，A包括的比特為A。， A1,……，Aim，即順序排列的N個原始信息比特，其中N為正整數；B包括的比特為Β。， B1,……，Bim，即順序排列的N個原始信息比特，其中N為正整數。同理，可得編碼后的比特 序列為A, B, Y1, Y2, W1, W2 =A0, A1, ......, A.” B0, B1, ......‘ BN-i' YI,Ο' Yia' ......，ΥΙ,Ν-Ι，丫2,0，丫2,1，......‘ Y2.N-1' ^1,0' ^1,1' ......，W1H, W2,0，W2a，......，W2,N_10根據背景技術所述，經過了編碼后的比特序列包括了 K個原始信息比特(K = 2N)。 實際上，這K個原始信息比特與比特序列A和B具有一一對應的關系。即這K個原始信息 比特在進行1/3CTC編碼器101的編碼之前的順序是=A0, B0, A1, B1,……，An+ Bn^K個原始信息比特經過了 1/3CTC編碼器101的編碼之后，原始信息比特的排列順 序更改為A, B = A。，A1, ......，Am，B。，B1, ......, Bn^1 再經過交織器102的交織后，原始信息比特的排列順序變為A，，B，= A，0，A，......，Α，…B，0，B，......，B，樸在背景技術所述的卷積turbo碼過程中，具體的交織器102對編碼后的比特序列 進行交織的具體算法如下。令Tk為臨時的輸出數據地址，AD[i]為輸出的第i個比特在交織前的數據地址， BR0ffl(y)表示y的m個比特倒序，y是m個比特表示的數值，如BR03(6) = 3,6的二進制表 示為110，而3的二進制表示為011。i取值為從0到N-I的整數。通常，m取值為從2到20 的整數，J取值為從2到10的整數。對于某一特定的N值，m和J的取值由標準規定，通常 是個確定的值。值得注意的是交織過程中的k與前述的信息比特個數k無關。i = 0；
k = 0 ；
while (i < N)
Tk =2m(k mod J) + BROm ([>t/jJ)If Tk < NAD [i] = Tk ；i++ ；k++ ；elsek++ ；endend由此可見，原始信息比特序列A和交織后的原始信息比特Α’之間的對應關系由 AD [i]決定，而AD[i]是通過復雜的計算得到的，從而保證了交織后輸出比特序列的充分打 散，以便在原始信息比特序列A中連續的比特被映射到交織后的原始信息比特序列A’中 后，具有充分大的間距。相應地，原始信息比特序列B和交織后的原始信息比特B’之間的對應關系也可以 采用上述方式確定；編碼后的校驗比特序列Y1, Y2，W1,W2和交織后的校驗比特序列Y’ 1;Y’2， r 1;W’ 2之間的對應關系也可以采用上述方式確定，保證交織后的輸出比特被充分打散。本發明實施例通過對上述交織器對編碼后的比特序列進行交織的分析，可以得 知，原始信息比特序列A中連續的比特A2n和A2n+1之間的間距通常為N/2，原始信息比特序 列A中的A4n和A4n+2之間的間距通常為N/4，A8n和A8n+4之間的間距通常為N/8，A16n和A16n+8 之間的間距通常為N/16，依此類推，其中n = 0，l，2，...。所以，如果希望原始信息比特序 列A中的Atl，A1,……，Aim在經過編碼和交織后，進行后續的高階調制時被均勻地映射到不 同可靠性的星座點上，需要采用以下幾種方法。第一種方法，可以在交織時，更改交織器的映射公式AD[i]和/或Tk，在交織時使 得經過交織后的原始信息比特序列構成的組單元的比特可靠性平均，或/和使得經過交織 后的校驗比特序列構成的組單元的比特可靠性平均。在加擾時，可以對經過映射公式Tk和 /或AD [i]得到的序列進行2N等分，其中2n是2的冪次，N為正整數，選取其中的一半等份 中，對相鄰兩個比特位或隔一個比特位的兩個比特位進行對調。例如，對于高階調制為16QAM，和對該子塊進行二等分的情況相對應，交織器102 對編碼后的比特序列進行交織的具體算法如下。i = 0；k = 0 ；while (i < N)
Tk=2m{k mod J) + BROm ^kIJ J)If Tk < NAD [i] =Tk;If Tk > (N/2-1)
10
AD[i-mod(i，2)+xor(mod(i，2)，1)] =Tk;endi++ ；k++ ；elsek++ ；endend第二種方法，在交織之前，可以對編碼后的比特序列進行加擾，使得編碼后的比特 序列擾亂后續調制順序，從而經過交織后的原始信息比特序列中的組單元的比特可靠性平 均，或/和使得經過交織后的校正比特序列中的組單元的比特可靠性平均，加擾的方式也 可以采用進行移位的方式進行，比如例如在交織時使得原始信息比特序列A和/或B原始 信息比特序列進行設定比特位的循環左移位或右移位，和/或對編碼后的原始信息比特序 列進行2N等分，其中2N是2的冪次，N為正整數，選取其中的一半等份中，對相鄰兩個比特 位或隔一個比特位的兩個比特位進行對調；或/和編碼后的校驗比特序列Y1, YyWnW2全部 或部分進行設定比特位的左移位或右移位，和/或對編碼后的校驗比特序列Y1J2U2全 部或部分進行2N等分，其中2N是2的冪次，N為正整數，選取其中的一半等份中，對相鄰兩 個比特位或隔一個比特位的兩個比特位進行對調。第三種方法，在交織之后，將交織后得到的原始信息比特序列A’和/或B’進行加 擾，或/和交織后的校驗比特序列Y’ i和Y’ 2，或/和，W’ i和W’ 2進行加擾。使原始信息 比特序列構成的組單元的比特可靠性平均，或/和使校驗比特序列構成的組單元的比特可 靠性平均。對于第一種方法和對于第二種方法來說，本領域技術人員都易于實現，只要保證 使得經過交織后的原始信息比特序列構成的組單元的比特可靠性平均，或/和使得經過交 織后的校正比特序列構成的組單元的比特可靠性平均即可。 本發明對第三種方法詳細說明。本發明提供的系統及方法適用于各種碼率的情況。第一個實施例圖7為本發明提供的對交織后的原始信息比特序列進行加擾的實施例一示意圖， 該加擾基于現有的卷積turbo碼基礎上。具體地，以原始信息比特序列A及其子交織器進 行二等分為例進行說明。在該實施例中，對經過了交織的原始信息比特序列A’進行了加擾模塊1的加擾， 具體為假設輸入加擾模塊1的原始信息比特序列A，0，A，1； ......，A， N-I — X” 乂2，· · ·，XN/2，T1J T2 ... ？ Tn/2，則輸出加擾模塊1的比特序列為X1, X2,... , XN/2, Y1, Y2,... , YN/2，其中當高階調制 為 16QAM 時，Y2H = T2i，且 Y2i = Τ2Η，i = 1，2，. . .N/4 ；當高階調制為 64QAM 時，Y3i = T3i_2， 且 Y3i-2 = T3i，i = 1，2，· · ·Ν/6。以原始信息比特序列A’及其子塊交織器進行4等分為例進行說明。
在該實施例中，對經過了交織的原始信息比特序列A’進行了加擾模塊1的加擾， 具體為假設輸入加擾模塊1的原始信息比特序列A，0，A，1； ......，A，
N-I — X” 乂2，· · ·，XNA，Tl，T2, · · ·，TN//4，X^/4+l ‘ XN/4+2，· · ·，XN/2，
TN/4+1，TN/4+2，· · ·，TN/2則輸出加擾模塊1 的比特序列為 X1, X2,... , XN/4, Y1, Y2,... , ΥΝ/4, XN/4+1，XN/4+2，...， XN/2，YN/4+1，YN/4+2，…，YN/2，其中當高階調制為 16QAM 時，Y2H = T2i，且 Y2i = T2H，i = 1， 2，. . . N/4 ；當高階調制為 64QAM 時，Y3i = T3i_2，且 Y3i_2 = T3i，i = 1，2，. . .N/6。也就是說，加擾模塊1將交織后的原始信息比特序列A’進行4等分后，假設依照 順序，這4等份分別稱作A’ L4, A’ 2—4，A’ 3_4和A’ 4—4，即A’ i—4為比特序列X1, X2, ... , XN/4, A’ 2—4 為比特序列 T1, T2, ...，TN/4, A’ 3_4 為比特序列 XN/4+1，XN/4+2，. . .，XN/2，A’ 4—4 為比特序列 TN/4+1，TN/4+2，...，TN/2。通過任意選取N等分中的一半，即Ν/2 = 2份，進行如下的操作，將比 特位中的相鄰兩個比特位或隔一個比特位的兩個比特位進行對調，這樣，在和交織后的原 始信息比特序列B’形成組單元時，就不會出現不同的組單元的比特調制可靠性不平均的問 題了。可以看出，上述實施例是選取了 A’ 2—4和A’ 4—4。和對交織后的原始信息比特序列Α’的加擾相似，也可以對交織后的原始信息比特 序列B’進行2Ν等分，其中2Ν是2的冪次，N為正整數，選取其中的后一半等份中，對相鄰兩 個比特位或隔一個比特位的兩個比特位進行對調，這樣，在和交織后的原始信息比特序列 Α’形成組單元時，就不會出現不同的組單元的比特可靠性不平均的問題了。和對原始信息比特序列Α’的加擾相似，也可以加擾交織后的校驗比特序列W’工和 r 2構成的校驗比特序列，或加擾交織后的校驗比特序列Y’工和Υ’ 2構成的校驗比特序列， 使得加擾后的交織后的校驗比特序列w’工和交織后的校驗比特序列Y’ ！在形成組單元時， 不會出現不同的組單元的比特可靠性不平均的問題；使得加擾后的交織后的校驗比特序列 W’ 2和交織后的校驗比特序列Y’ 2在形成組單元時，不會出現不同的組單元的比特可靠性 不高的問題；或使得交織后的校驗比特序列w’工和加擾后的交織后的校驗比特序列Y’ ！在 形成組單元時，不會出現不同的組單元的比特可靠性不平均的問題；使得交織后的校驗比 特序列w’ 2和加擾后的交織后的校驗比特序列Y’ 2在形成組單元時，不會出現不同的組單 元的比特可靠性不平均的問題。在現有技術中，有時在交織后，也會基于背景技術的圖3進行，如圖7a所示，該圖 為本發明基于圖3提供的對交織后的原始信息比特序列進行加擾的實施例一示意圖。這時，本發明實施例提供的方法可以在進行循環左移位后或循環右移位后進行加 擾，也可以在循環左移位處理前或循環右移位處理前進行加擾。第二個實施例該加擾基于現有的卷積turbo碼基礎上。具體地，以原始信息比特序列A及其子 交織器為例進行說明。在該實施例中，對經過了交織的原始信息比特序列A’進行了加擾模塊1的加擾， 具體為假設輸入加擾模塊1的原始信息比特序列假設輸入比特序列A，0，A，1； ......，A， N-I — T1J T2 . . .，Tn/2，X” X2，· · ·，XN/2，
則輸出比特序列為Y1, Y2, ... , YN/2, X1, X2, ... , XN/2，其中當高階調制為16QAM時， Y2H = T2i，且 Y2i = T2H，i = 1，2，· · ·Ν/4 ；當高階調制為 64QAM 時，Y3i = T3i_2，且 Y3i_2 = T3i，i = l,2,... N/6。也就是說，加擾模塊1將交織后的原始信息比特序列A’進行2n等分，其中2n是2 的冪次，N為正整數，選取其中的前一半等份中，對相鄰兩個比特位或隔一個比特位的兩個 比特位進行對調，這樣，在和交織后的原始信息比特序列B’形成組單元時，就不會出現不同 的組單元的比特可靠性不平均的問題了。和對交織后的原始信息比特序列A’的加擾相似，也可以對交織后的原始信息比特 序列B’的進行2N等分，其中2N是2的冪次，N為正整數，選取其中的后一半等份中，對相鄰 兩個比特位或隔一個比特位的兩個比特位進行對調，這樣，在和交織后的原始信息比特序 列A’形成組單元時，就不會出現不同的組單元的比特可靠性不平均的問題了。和對原始信息比特序列A’的加擾相似，也可以加擾交織后的校驗比特序列W’ i和 r 2構成的校驗比特序列，或加擾交織后的校驗比特序列Y’工和Υ’ 2構成的校驗比特序列， 使得加擾后的交織后的校驗比特序列w’工和交織后的校驗比特序列Y’ ！在形成組單元時， 不會出現不同的組單元的比特可靠性不平均的問題；使得加擾后的交織后的校驗比特序列 W’ 2和交織后的校驗比特序列Y’ 2在形成組單元時，不會出現不同的組單元的比特可靠性 不高的問題；或使得交織后的校驗比特序列w’工和加擾后的交織后的校驗比特序列Y’ ！在 形成組單元時，不會出現不同的組單元的比特可靠性不平均的問題；使得交織后的校驗比 特序列w’ 2和加擾后的交織后的校驗比特序列Y’ 2在形成組單元時，不會出現不同的組單 元的比特可靠性不平均的問題。在現有技術中，有時在交織后，也會基于背景技術的圖3進行，這時，本發明實施 例提供的方法可以在進行循環左移位前進行加擾，也可以在循環左移位處理后進行加擾。第三個實施例圖8為本發明提供的對交織后的原始信息比特序列進行加擾的實施例三示意圖， 該加擾基于現有的卷積turbo碼基礎上。在該實施例中，可以對交織后的原始信息比特序 列A’通過加擾模塊1的加擾同時，對交織后的原始信息比特序列B’通過加擾模塊2的加 擾。這兩個加擾要保證加擾后得到的交織后的原始信息比特序列A’和交織后的原始信息 比特序列B’形成的組單元，與交織后的原始信息比特序列A’和交織后的原始信息比特序 列B’的組單元不完全相同。這樣，就不會出現不同的組單元的比特可靠性不平均的問題了。相應地，也可以采用圖8的方式加擾交織后的校驗比特序列W’i和W’ 2構成的校驗 比特序列，和加擾交織后的校驗比特序列Y’ ！和Y’ 2構成的校驗比特序列，使得加擾后的交 織后的校驗比特序列W’ i和加擾后的交織后的校驗比特序列Y’ i形成的組單元時，與未加 擾形成的組單元不完全相同，不會出現不同的組單元的比特可靠性不平均的問題；使得加 擾后的交織后的校驗比特序列W’ 2和加擾后的交織后的校驗比特序列Y’ 2形成組單元時， 與未加擾形成的組單元不完全相同，不會出現不同的組單元的比特可靠性不平均的問題。在現有技術中，有時在交織后，也會基于背景技術的圖3進行，如圖8a所示，該圖 為本發明基于圖3提供的對交織后的原始信息比特序列進行加擾的實施例三示意圖，圖 中，經過了交織的原始信息比特序列B’是在循環左移位處理后進行加擾。當然，經過了交織的原始信息比特序列B’也可以在加擾后，才進行循環左移位的。圖9為本發明基于圖3提供的對交織后的原始信息比特序列進行加擾的實施例四 示意圖，可以看出，該案只對經過了交織的原始信息比特序列B’進行了加擾，該加擾且在左 循環移位之前進行。當然，也可以在循環左移位處理后進行加擾。圖10為本發明基于圖3提供的對交織后的校驗比特序列進行加擾的實施例示意 圖，可以看出，交織后的校驗比特序列Y’ ！和Y’2在循環左移位處理后進行加擾模塊3的加 擾，同時，交織后的校驗比特序列W’工和W’ 2在循環左移位處理后進行加擾模塊4的加擾， 使得加擾后的交織后的校驗比特序列W’工和加擾后的交織后的校驗比特序列Y’ ！形成的組 單元時，與未加擾形成的組單元不完全相同，使得加擾后的交織后的校驗比特序列W’2和加 擾后的交織后的校驗比特序列Y’ 2形成組單元時，與未加擾形成的組單元不完全相同。當 然，也可以對交織后的校驗比特序列Y’ i和Y’ 2在循環左移位處理前進行加擾，同時，交織 后的校驗比特序列W’工和W’ 2在循環左移位處理前進行加擾。綜上，通過本發明提供的方法及系統，確保了原始信息比特序列A和B在映射到高 階調制后的比特可靠性的雜散分布特性。本發明提供的方法及系統還將經過交織的原始信 息比特序列A和B形成的組單元(AyBi)聯合考慮進行高階調制時的比特映射。特別值得注意的是，本發明中某些實施例表面看是對交織后的比特序列的排列順 序進行調整，但實際上加擾的方案還是來自對原始信息比特序列A和B的考慮，以確保最原 始的信息比特序列映射到最終的高階調制符號上的比特可靠性的雜散分布特性。圖11為本發明提供的方法和背景技術提供的方法對比仿真結果示意圖，如圖所 示，其中，橫坐標為信噪比(SNR)，縱坐標為誤幀率(FER)，采用的仿真環境為CTC，原始信息 比特數為N印=1920比特，編碼速率為rate = 1/2，高階調制采用64QAM，白噪聲AWGN信 道。圖中從上到下的曲線分別為采用圖3所示的交織方法、采用圖2所示的交織方法、采 用7a所示的交織方法以及采用圖8a所示的交織方法。可以看出，采用本發明提供的圖7a 和圖8a所示的交織方法，進行映射后得到的星座圖在接收時，誤幀率明顯小于背景技術提 供的圖2和圖3所示的交織方法。根據仿真結果，本發明提供的系統及方法相比于背景技術中的調制映射方案，映 射的星座圖的比特可靠性的雜散分布特性有很大的提高。以上舉較佳實施例，對本發明的目的、技術方案和優點進行了進一步詳細說明，所 應理解的是，以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的 精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之 內。
權利要求
一種采用卷積Turbo碼編碼的方法，對輸入的原始信息比特序列進行編碼，得到編碼后的原始信息比特序列以及校驗比特序列后，進行交織處理后，映射到星座圖上發送，其特征在于，在進行交織處理之前，同時或之后，該方法還包括對編碼后的原始信息比特序列進行加擾，使在映射時交織后的原始信息比特序列形成的不同組單元的比特可靠性平均，或/和對編碼后的校驗比特序列進行加擾，使在映射時交織后的校驗比特序列形成的不同組單元的比特可靠性平均。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述交織后的原始信息比特序列在映射前 還包括對交織后的原始信息比特序列進行設定值的循環左移位或右移位；所述交織后的校驗比特序列在映射前還包括對交織后的校驗比特序列進行設定值的循環左移位或右移位。
3.如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述在進行交織處理之前，所述對編碼 后的原始信息比特序列進行加擾的過程為對編碼后的原始信息比特序列進行設定比特位的循環左移位或右移位；和/或對編碼 后的原始信息比特序列進行2N等分，其中2N是2的冪次，N為正整數，選取其中的一半等份 中，對相鄰兩個比特位或隔一個比特位的兩個比特位進行對調；所述對編碼后的校驗比特序列進行加擾的過程為對編碼后的校驗比特序列進行設定比特位的循環左移位或右移位；和/或對編碼后的 校驗比特序列進行2N等分，其中2N是2的冪次，N為正整數，選取其中的一半等份中，對相 鄰兩個比特位或隔一個比特位的兩個比特位進行對調。
4.如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述在進行交織處理的同時，所述對編 碼后的原始信息比特序列進行加擾的過程為對編碼后的原始信息比特序列進行交織處理所采用的映射公式輸出的序列進行2N等 分，其中2N是2的冪次，N為正整數，選取其中的一半等份中，對相鄰兩個比特位或隔一個比 特位的兩個比特位進行對調；所述對編碼后的校驗比特序列進行加擾的過程為對編碼后的校驗比特序列進行交織處理所采用的映射公式輸出的序列進行2N等分，其 中2N是2的冪次，N為正整數，選取其中的一半等份中，對相鄰兩個比特位或隔一個比特位 的兩個比特位進行對調。
5.如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述在進行交織處理之后，所述對編碼 后的原始信息比特序列進行加擾的過程為對編碼后的原始信息比特序列進行交織后，對交織后的原始信息比特序列進行加擾；所述對編碼后的校驗比特序列進行加擾的過程為對編碼后的校驗比特序列進行交織后，對交織后的校驗比特序列進行加擾。
6.如權利要求5所述的方法，其特征在于，所述對編碼后的原始信息比特序列進行加 擾的過程是在對交織后的原始信息比特序列進行設定值的循環左移位或右移位的過程之 后或之前進行的；所述對編碼后的校驗比特序列進行加擾的過程是在對交織后的校驗比特序列進行設 定值的循環左移位或右移位的過程之后或之前進行的。2
7.如權利要求6所述的方法，其特征在于，設所述交織后的原始信息比特序列為A’和 B’，所述對交織后的原始信息比特序列進行加擾過程為將交織后的原始信息比特序列A’進行2n等分，其中2n是2的冪次，N為正整數，選取 其中的一半等份中，對相鄰兩個比特位或隔一個比特位的兩個比特位進行對調；或者將交織后的原始信息比特序列B’進行2n等分，其中2n是2的冪次，N為正整數， 選取其中的一半等份中，對相鄰兩個比特位或隔一個比特位的兩個比特位進行對調；或者對交織后的原始信息比特序列A’加擾同時，對交織后的原始信息比特序列B’加 擾，所述兩個加擾保證加擾后得到的交織后的原始信息比特序列A’和加擾后得到的交織后 的原始信息比特序列B’形成的組單元，與交織后的原始信息比特序列A’和交織后的原始 信息比特序列B’的組單元不完全相同。
8.如權利要求6所述的方法，其特征在于，設所述交織后的校驗比特序列為Y/、V、 W1'和W2’，所述對交織后的原始信息比特序列進行加擾過程為將交織后的校驗比特序列Y1'或/和Y2’進行2N等分，其中2N是2的冪次，N為正整數， 選取其中的一半等份中，對相鄰兩個比特位或隔一個比特位的兩個比特位進行對調；或者將交織后的校驗比特序列W/或/和W2’進行2n等分，其中2N是2的冪次，N為 正整數，選取其中的一半等份中，對相鄰兩個比特位或隔一個比特位的兩個比特位進行對 調；或者加擾交織后的校驗比特序列W’ i和W’ 2構成的校驗比特序列，和加擾交織后的校 驗比特序列Y’ i和Y’ 2構成的校驗比特序列，使得加擾后的交織后的校驗比特序列W’ i和 加擾后的交織后的校驗比特序列Y’i形成的組單元時，與未加擾形成的組單元不完全相同， 使得加擾后的交織后的校驗比特序列W’ 2和加擾后的交織后的校驗比特序列Y’ 2形成組單 元時，與未加擾形成的組單元不完全相同。
9.如權利要求1所述的方法，其特征在于，該方法還包括在接收到星座圖后，對進行了加擾的編碼后的原始信息比特序列進行解擾；或/和對 進行了編碼后的校驗比特序列進行解擾。
10.一種采用卷積Turbo碼編碼的系統，包括用于對輸入的原始信息比特序列進行 編碼的CTC編碼器，輸出編碼后的原始信息比特序列以及校驗比特序列后發送給交織器進 行交織后，通過打孔器映射到星座圖上發送，其特征在于，該系統的交織器中還包括加擾模 塊，用于對編碼后的原始信息比特序列進行加擾，使在映射時交織后的原始信息比特序列 形成的不同組單元的比特可靠性平均，或/和對編碼后的校驗比特序列進行加擾，使在映 射時交織后的校驗比特序列形成的不同組單元的比特可靠性平均。
全文摘要
本發明公開了一種采用卷積Turbo碼編碼的方法及系統，對輸入的原始信息比特序列進行編碼，得到編碼后的原始信息比特序列以及校驗比特序列后，進行交織處理后，映射到星座圖上發送，在進行交織處理之前，同時或之后，該方法還包括對編碼后的原始信息比特序列進行加擾，使在映射時交織后的原始信息比特序列形成的不同組單元的比特可靠性平均，或/和對編碼后的校驗比特序列進行加擾，使在映射時交織后的校驗比特序列形成的不同組單元的比特可靠性平均。本發明提供的方法及系統在進行Turbo編碼時，能夠提高后續映射星座圖的比特可靠性的雜散分布特性。
文檔編號H03M13/23GK101958719SQ200910159320
公開日2011年1月26日 申請日期2009年7月13日 優先權日2009年7月13日
發明者吳起, 王海, 鄭旭峰 申請人:北京三星通信技術研究有限公司;三星電子株式會社