[发明专利]对具有编码符号的目标概率分布的消息进行编码的设备和方法

说明书

本发明涉及一种用于对将在通信信道上传输的消息进行编码的通信设备(110)。其中，所述通信设备(110)包括预编码器(102)以及信道编码器(104)，所述预编码器用于基于所述消息和信道码来生成预编码消息，所述信道编码器(104)用于基于所述信道码将所述预编码消息编码为码字，其中所述码字包括具有概率分布的多个比特和/或多个符号，其中所述预编码器(102)用于生成所述预编码消息，使得所述信道编码器(104)生成具有与目标概率分布匹配的所述概率分布的多个比特和/或多个符号。

技术领域

本发明总体上涉及通信系统中的编码。更具体地，本发明涉及一种用于使用预编码器对消息进行编码的设备和方法。

背景技术

为了实现通信系统中传输信道的容量，信道输入符号应具有一定的概率分布。例如，可以使用高斯分布来获得加性高斯白噪声(AWGN)信道容量。但是，在许多实际的通信系统中，使用了均匀分布的信道输入符号，这可能导致与容量的差距。如果使用均匀分布的正交幅度调制(QAM)符号，则该损耗也称为整形损耗，在AWGN通道上可能高达1.53dB。

在高阶调制的情况下整形损耗尤其明显。用于以高阶调制进行传输的一种常见方法是所谓的比特交织编码调制(BICM)，其中待传输的消息首先由信道编码器编码为码字，然后进行交织，而后，通过符号映射器映射到信道输入符号。在许多系统中，使用二进制信道码的方式是：码字是二进制向量。通常，码字中的1和0的分布是均匀的，这也导致信道输入符号也具有均匀的分布。

在现有技术中，如下所示，提出了不同的方法以减少高阶调制的整形损耗。

在所谓的非均匀星座(NUC)方法中，使用了具有非均匀星座图的符号映射器。在这种方法中，信道编码器的输出被映射到不具有像QAM符号这样的规则结构但是具有有助于减少整形损耗的优化结构的符号。该方法对所使用的信道码没有任何限制。这种方法也称为几何整形。但是，由于非常规星座图结构，标准QAM符号映射器和QAM解映射器应分别替换为更复杂的符号映射器和符号解映射器。

在所谓的概率幅度整形(PAS)中，在信道编码器之前，使用了整形编码器，该整形编码器将均匀分布的输入消息转换为非均匀分布的序列。然后，该序列由系统信道编码器进行编码(即，信道编码器的输出包含作为子向量的信道编码器的输入)，然后被馈送到QAM符号映射器。在接收器处，可以使用QAM解映射器。在对信道码进行解码之后，整形解码器应处理信道码的输出，以便恢复消息。这种方法减少了整形损耗。但是，这种方法需要整形编码器和整形解码器，这会增加发送器和接收器侧的复杂性。而且，该信息在被两个串行解码器处理之后被恢复，这与用联合解码器相比是次优的。此外，由于信道编码器必须是系统编码器，因此该方法对所使用的信道码造成了限制，这可能是不利的。

因此，需要一种允许减小传输信道的容量差距的用于对消息进行编码的改进的通信设备和方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于对消息进行编码的改进的通信设备和方法，允许减小与传输信道的容量的差距。

前述和其它目的通过独立权利要求的主题来实现。根据从属权利要求、说明书和附图，进一步的实现形式是显而易见的。

根据第一方面，本发明涉及一种用于对将通过通信信道发送的消息进行编码的通信设备。其中，该通信设备包括预编码器以及信道编码器，预编码器用于基于消息和信道码来生成预编码消息，信道编码器用于基于信道码将预编码消息编码为码字，其中，该码字包括具有概率分布的多个比特和/或多个符号，其中，该预编码器用于生成预编码消息，使得该信道编码器生成具有与目标概率分布匹配的概率分布的该多个比特和/或该多个符号。