[发明专利]信道编码器及用于编码信息字的方法

说明书

本发明涉及一种信道编码器(400)，其被配置为将长度为K‑J比特且K＞J＞0的信息字u编码为长度为N比特且N‑K＝M＞0的码字x，其中码字x包含信息字u和M+J个奇偶校验比特p，并且其中信道编码器(400)被配置为对M+J个奇偶校验比特p实施概率整形方案，使得码字x＝[u，p]是线性码C的码字，并且M+J个奇偶校验比特p满足第一整形约束。

技术领域

本发明总体上涉及信道编码领域。更具体地，本发明涉及一种信道编码器及相应的用于编码信息字的方法。

背景技术

信道码在所有数字通信系统中都是必不可少的。用于前向纠错(forward errorcorrection，FEC)编码的系统(也称为编码方案)由发射器侧的编码器和接收器侧的解码器组成。编码器添加冗余至待传输数据，即附加冗余数据，而解码器利用该冗余来校正传输错误，使得尽管通信信道有噪声，接收器仍获得没有错误的传输数据。图1示出了这样的通信系统100，其中被称为信息字的待传输数据u被给至编码器101，编码器10l产生包含冗余的码字x。然后包含冗余的码字x在通常引入错误的、有噪声的通信信道103上传输。输出向量y被提供给解码器105，解码器105产生所传输的码字和所传输的数据的估计。可能的码字集合C被称为码或信道码，并且下面将具体关注这样的码。

由于编码器和解码器侧的复杂性原因，通常采用在有限域上的线性码。为简单起见，以下针对大小为2的有限域F₂＝{0，1}进行描述；然而，一切同样适用于其它域或环。长度为N、维度为K的码C(简称为码(N，K))可以由大小为K×N的生成器矩阵G定义：

在这种情况下，将长度为K的信息字u映射到长度为N的码字x的编码器由下式给出：

x＝uG

其中，加法和乘法在二进制域{0，1}上。可替代地，码C可由大小为(N-K)×N的奇偶校验矩阵H来定义：

其中，H^T表示H的转置。

为了方便标注，在下文中也将使用M＝N-K。要注意的是，通过经由奇偶校验矩阵H的线性码的定义，当且仅当xH^T＝0时，向量x是码字。

对于给定的发生器矩阵，可以确定校验矩阵，反之亦然(参见F.J.Mac WilliamsN.J.A.Sloane：纠错码理论。北荷兰出版，1977)。

为了有效编码和改进误差性能，校验矩阵通常被分解为两个部分：H＝[H_s，H_p]，其中，H_p为满秩(N-K)×(N-K)矩阵。表达式[H_s，H_p]表示H_s和H_p的级联。H_p部分被称为奇偶校验形成部分，H_s部分被称为校验子形成部分。系统编码工作如下：对长度为K的消息u附加长度为N-K的冗余比特p。如果则得到的向量x＝[u，p]是长度为N的码字。因此，可以在两个步骤中从消息u计算奇偶校验比特p：第一步骤为计算校验子第二步骤为计算奇偶校验比特这种编码被称为系统的，因为码字由具有附加奇偶校验比特p的未经改变的消息u组成。

用于数据传输的频带在无线、光纤和铜电缆通信中是非常昂贵且受限的资源。为了减轻此带宽限制，需要高阶调制，其中，多于1比特被映射到每一实维(real-dimensional)时频时隙。常见的高阶调制格式有正交幅度调制(quadrature amplitudemodulation，QAM)和幅度相移键控(amplitude phase-shift keying，APSK)。