[发明专利]一种比特交织编码调制方法及系统

说明书

技术领域

本发明属于通信系统中的物理层传输技术领域，涉及一种编码调制方法，特别是涉及一种用于下一代广播电视无线（NGB-W）通信系统的比特交织编码调制（BICM）方法及系统。

背景技术

随着世界经济文化的快速发展，移动用户对信息业务的需求量快速增长。单独依靠传统广播网或传统双向通信网，都无法实现移动信息业务的最优化传输。而下一代广播电视网无线（NGB-W）通信系统，可实现无线广播和双向通信的融合共存，是解决移动信息业务数据量快速增长和无线网络传输容量受限之间矛盾的有效途径。NGB-W通信系统业务主要面向地面传输，而地面传输环境的复杂多变，使其面临严重的干扰和噪声问题。

纠错编码是通信系统保证信息传输的可靠性、克服噪声和干扰的最有效的技术之一，传统的纠错编码技术主要针对二进制输入信道来设计编码，其所获得的编码增益是以更大的信道带宽为代价的。而随着现代移动通信系统的大容量、高可靠性、快速移动、实时通信的发展，若直接将纠错编码用于高阶调制系统，与同频谱效率的未编码系统相比，增益并不明显。Massey提出，如果将纠错编码和调制进行联合设计优化，可以在不降低系统有效传输效率的前提下，提高系统的性能。最初的编码调制技术主要是Ungerboeck提出的网格编码调制（TCM）技术，其核心是通过二进制集合分割方法将二进制标签矢量映射到星座点上，通过编码引入的冗余比特来扩展信号星座图的大小，最大化码字之间的最小欧式距离，无需增加带宽即可实现明显的编码增益。但是，TCM编码的设计和搜索的复杂度较高，在衰落信道下的系统性能不理想。因此通信系统中多采用一种简单实用的编码调制技术——分组编码调制（BCM）。BCM结合分组编码和信号集来构造带宽有效码，分为多层编码（MLC）和比特交织编码调制（BICM）。MLC将构成高阶调制信号点的二进制标签看成多个独立的层，每层用独立的码字加以保护，使得码字之间的最小欧式距最大。当接收机采用多阶译码(MSD)算法时，MLC可以逼近最大似然译码所能达到的信道容量。但是，MLC结构设计不灵活、低层编码较大的差错概率会导致错误传播，因而在实际系统中应用较为困难。在MLC基础上，Zehavi和Caire等人提出了BICM的方案，在编码器和调制器之间引入一个比特交织器，在理想交织条件下，纠错编码和调制星座可以独立设计，增加了设计的灵活性，且当采用Gray映射时，BICM可以逼近MLC理论上的信道容量。在实际系统应用中，编码器和调制器之间的理想比特交织器通常采用块交织器的形式代替，根据已设计好的纠错编码和调制方式，设计块交织器的结构使其性能逼近理想交织器。由于设计灵活简单、性能逼近信道容量等优点，使得BICM在实际的通信系统中得到了广泛应用。

与此同时，纠错编码领域，Turbo码和LDPC码以其逼近香农限的优异性能，成为通信系统中最重要、应用最广泛的两类信道编码。与Turbo相比，LDPC码具有以下优点：1）结构简单，有严格的理论分析工具；2）错误平层低于Turbo码；3）长码长、高码率时性能优于Turbo码；4）易于实现并行译码，译码复杂度低；5）不需要额外的CRC校验等。鉴于以上优点，LDPC码被广泛应用到各种通信系统中，例如欧洲第二代数字视频广播卫星标准DVB-S2、第二代欧洲数字地面电视广播传输标准DVB-T2、空间数据咨询委员会（CCSDS）遥测信道编码标准、宽带无线接入标准IEEE802.16e等。

在下一代无线广播通信系统中，不仅需要支撑面向固定接收的无线广播业务，也需要支撑面向移动接收的多媒体广播业务。因此，下一代无线广播通信系统业务信道数据传输方案必须同时满足多种业务的不同技术需求。在传统无线广播系统中，应用于业务信道数据传输的比特交织编码调制（BICM）方案，无法兼顾传输性能和接收机复杂度，因此无法满足下一代无线广播通信系统的业务需求和技术需求。那么，如何设计出同时满足下一代无线广播通信系统的业务需求和技术需求的统一一致的BICM方案，解决下一代无线广播通信业务数据的传输干扰和噪声问题，保证业务数据的传输效率也是亟待解决的一个问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种比特交织编码调制方法及系统，用于解决现有比特交织编码调制（BICM）方案无法兼顾传输性能和接收机复杂度，不能满足下一代无线广播通信系统的业务需求和技术需求的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种比特交织编码调制方法及系统。