[发明专利]使用多维非均匀星座的编码和调制装置

说明书

提出了一种编码和调制装置以及方法。装置(10)包括将输入数据编码成单元字的编码器(11)，以及将所述单元字调制成非均匀星座的星座值的调制器(12)。调制器(12)被配置为基于星座的星座点的总数M、以dB为单位的信噪比SNR以及星座的维数n，来使用来自一组星座的n维非均匀星座，其中，n维星座图的每个星座点由星座值的n元组定义，所述星座值的n元组定义由用于发送通过转换所述星座值而获得的发送流的发送装置使用的发送参数的参数设置。

技术领域

本公开涉及编码和调制装置和方法。进一步，本公开涉及发送装置和方法。更进一步地，本公开涉及计算机程序和非暂时性计算机可读记录介质。

背景技术

现代通信系统通常采用编码和调制装置(作为发送装置的一部分)和解码和解调装置(作为接收装置的一部分)以及其他元件。编码和调制装置通常是所谓的BICM(比特交织编码调制)装置的一部分，其通常包括(在发送器侧)FEC(前向纠错)编码器、比特交织器和调制器的串行级联，其使用频谱有效调制，诸如多级PAM(脉冲幅度调制)、PSK(相移键控)或QAM(正交幅度调制)。应注意，在下文中，每当提及QAM时，应理解为涵盖PAM、PSK和QAM的通用术语。

由于使用交织器和/或FEC编码器，BICM允许在非衰落和衰落信道上的良好性能。与多级编码(MLC)编码方案相反，它具有合理的解码复杂度，并因此经常用于通信系统中，例如在所有DVB系统、电力线通信(例如，Homeplug AV)、DAB、LTE、WiFi等中。

作为BICM的替代，编码和调制装置可以是编码调制(CM)装置的一部分，其通常包括(在发送器侧)联合FEC编码器，可选地有比特交织器和调制器，其也使用频谱有效调制，如在BICM中一样。虽然BICM通常假定(在接收器侧)解调器、解交织器和FEC解码器的单独和独立操作，但是用于CM装置的接收器主要执行联合解调和FEC解码。

CM的一种常见形式是多级编码(MLC)，其中一个FEC编码器用于多级QAM调制的每个比特级。作为示例，在8进制QAM调制中，8进制QAM符号的三个比特级(也称为阶级)由三个独立的FEC编码器确定，通常具有不同的保护级。在接收器侧，逐步解码各阶级：首先，解调仅考虑来自第一阶级的比特，随后对其进行FEC解码。在FEC解码之后，假设这些比特是完全已知的。因此，消除了这些比特对接收符号的影响，减少了后续解调步骤的搜索空间。每个阶级以这种方式顺序进行。这种方法通常称为顺序多级解码(MSD)，或称为洋葱剥离(逐步减少问题的多个层)。如果以并行方式执行解码，则系统被简化为BICM系统，从而产生更差的性能，但复杂度降低。

CM的另一种常见形式是网格编码调制(TCM)，其中调制器使用2^k+1阶QAM，即由2^k+1个不同符号组成。在调制之前，速率为k/(k+1)的网格编码器为每k个输入比特引入(k+1)个输出比特，即一个附加冗余比特。然后调制这些(k+1)个输出比特。由于针对每k个输入比特有一个比特的冗余，在每个时刻，仅2^k个QAM符号形成有效字母表，即2^k+1个符号的完整字母表的子集。当考虑来自TCM装置的网格内部的路径时，子集可以随时间改变，允许大的欧几里德距离。

可替换地，CM也可以在BICM装置中实现，在BICM装置中FEC编码器不是二进制的，而是非二进制的。每次FEC编码器输出的数量可以适应QAM符号的数量。作为示例，在伽罗瓦域GF(2⁴)中操作的非二进制FEC编码器输出来自16进制字母表的符号。这些输出可以通过16-QAM调制器映射到BIC装置，在BIC装置中FEC编码器和调制器是联合设计的。

通常，编码和调制容量，例如在使用BICM装置的系统中的BICM容量或在使用CM装置的系统中的CM容量，被认为是目标函数，并且期望找到最优星座点使得该容量最大化，该容量通常经受功率归一化影响，即，星座点的平均功率应该归一化为例如1。