Ngb-w系統(tǒng)中物理幀信令信道的編碼與調(diào)制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及通信系統(tǒng)中的物理層傳輸?shù)募夹g(shù)領(lǐng)域，特別是涉及下一代廣播電視網(wǎng) 無線（Next Generation BroadcastNetwork-Wireless，NGB_W)系統(tǒng)中物理幀信令的編碼與 調(diào)制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著世界經(jīng)濟(jì)文化的快速發(fā)展，用戶對(duì)無線信息業(yè)務(wù)的需求量快速增長(zhǎng)。單獨(dú)依 靠傳統(tǒng)無線廣播網(wǎng)或傳統(tǒng)無線雙向通信網(wǎng)，已無法實(shí)現(xiàn)信息業(yè)務(wù)的最優(yōu)化傳輸。與此同時(shí)， 人們不再滿足于僅僅收看傳統(tǒng)的無線廣播電視業(yè)務(wù)，而是對(duì)新型無線廣播電視業(yè)務(wù)有著越 來越強(qiáng)烈的需求。NGB-W系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)無線廣播和無線雙向通信的融合共存，是解決移動(dòng)信息 業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)量快速增長(zhǎng)和無線網(wǎng)絡(luò)傳輸容量受限之間矛盾的有效途徑，也是支撐有線、無線 融合創(chuàng)新業(yè)務(wù)的必要途徑。
[0003] 在NGB-W系統(tǒng)中，信令的可靠傳輸是正確接收業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的前提條件，通常要求信 令的傳輸可靠性高于業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的傳輸可靠性。而糾錯(cuò)編碼是通信系統(tǒng)保證信息傳輸?shù)目煽?性、克服噪聲和干擾的最有效技術(shù)之一，所以通常采用魯棒性更高的糾錯(cuò)編碼技術(shù)對(duì)信令 進(jìn)行保護(hù)。
[0004] DVB-T2 (第二代歐洲數(shù)字地面電視廣播傳輸）標(biāo)準(zhǔn)是采用BCH碼作為內(nèi)碼，LDPC 碼作為外碼對(duì)Ll-pre信令（DVB-T2的一種信令，包含基本系統(tǒng)參數(shù)信息和解析其它信令 所需的信息）進(jìn)行保護(hù)。在DVB-T2標(biāo)準(zhǔn)中，Ll-pre信令采用的BCH碼校驗(yàn)比特?cái)?shù)為168， LDPC碼碼長(zhǎng)為16200,碼率為1/5, BCH碼與LDPC碼級(jí)聯(lián)后，支持最大Ll-pre信令長(zhǎng)度為 3072比特。
[0005] 然而，上述傳輸方式存在以下幾個(gè)問題：
[0006] (1)采用了與數(shù)據(jù)信道相同的BCH碼，可以共用同一套編譯碼器，但相對(duì)于信令的 200比特，校驗(yàn)比特個(gè)數(shù)（168比特）太多，導(dǎo)致信令的傳輸效率過低。
[0007] (2)從LDPC碼結(jié)構(gòu)看，DVB-T2的數(shù)據(jù)信道和信令信道（包括Ll-pre信令和 Ll-post信令）均采用了 S-IRA結(jié)構(gòu)的LDPC碼，這種結(jié)構(gòu)的LDPC碼編碼簡(jiǎn)單，僅通過校驗(yàn) 矩陣即可進(jìn)行編碼。但當(dāng)碼率低于1/2時(shí)，S-IRA碼的譯碼門限距離香農(nóng)限較遠(yuǎn)。
[0008] (3) DVB-T2的Ll-pre信令的實(shí)際長(zhǎng)度僅為200比特，實(shí)際傳輸?shù)拇a字長(zhǎng)度為1840 比特，當(dāng)采用碼長(zhǎng)為16200的LDPC碼對(duì)它進(jìn)行保護(hù)時(shí)，需要對(duì)LDPC碼的2872個(gè)系統(tǒng)比特 位置補(bǔ)零，并對(duì)11488個(gè)校驗(yàn)比特的位置進(jìn)行打孔，實(shí)際傳輸碼率為0. 1087。大量的補(bǔ)零和 打孔操作，破壞了 LDPC碼原有的校驗(yàn)矩陣的結(jié)構(gòu)，使得其譯碼門限與香農(nóng)限的距離達(dá)到了 6. 6dB〇
[0009] (4) DVB-T2標(biāo)準(zhǔn)僅支持一種Ll-pre信令結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)度固定為200比特，該方案不能保 證可變長(zhǎng)度的信令傳輸性能的相對(duì)穩(wěn)定。
[0010] 針對(duì)以上問題，需要在NGB-W系統(tǒng)中提供一種更可靠、高效的物理幀信令傳輸方 案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種NGB-W系統(tǒng)中物理 幀信令的編碼與調(diào)制方法，通過對(duì)物理幀信令傳輸?shù)膬?nèi)外碼級(jí)聯(lián)、QC-Raptor-Like結(jié)構(gòu)的 LDPC碼方案以及支持可變信令長(zhǎng)度的信息比特映射、編碼塊生成和星座映射，保證了物理 幀信令傳輸?shù)目煽啃?，支持物理幀信令在一定范圍?nèi)變化，并保證物理幀信令傳輸?shù)目煽?性隨著信令長(zhǎng)度變化而相對(duì)穩(wěn)定。
[0012] 為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種NGB-W系統(tǒng)中物理幀信令的編 碼與調(diào)制方法，包括以下步驟：步驟S1、對(duì)物理幀信令附加 CRC比特；步驟S2、對(duì)附加 CRC 比特的物理幀信令進(jìn)行加擾；步驟S3、將加擾后的物理幀信令映射至BCH碼信息比特；步驟 S4、采用BCH編碼和LDPC編碼級(jí)聯(lián)的方式對(duì)BCH碼信息比特進(jìn)行前向糾錯(cuò)編碼；步驟S5、 生成物理幀信令校驗(yàn)比特；將經(jīng)過CRC和加擾處理的物理幀信令、BCH編碼生成的BCH碼校 驗(yàn)比特和物理幀信令校驗(yàn)比特依次級(jí)聯(lián)，組成物理幀信令編碼塊；步驟S6、將物理幀信令 編碼塊進(jìn)行星座映射，生成BICM塊。
[0013] 根據(jù)上述的NGB-W系統(tǒng)中物理幀信令的編碼與調(diào)制方法，其中：所述步驟S2中， 采用擾碼序列對(duì)附加 CRC比特的物理幀信令進(jìn)行加擾；所述擾碼序列的生成多項(xiàng)式為 l+x14+x15,初始化序列為 100101010000000。
[0014] 根據(jù)上述的NGB-W系統(tǒng)中物理幀信令的編碼與調(diào)制方法，其中：所述步驟S3中，包 括以下步驟：
[0015] a)將BCH碼信息比特的索引矢量記為I = [01. . . i. . .ΚΒαΓ1]τ，其中Kbch表示BCH 碼信息比特的長(zhǎng)度；
[0016] b)將索引矢量I分為個(gè)索引分組ΙΓ=Μ，以80」=·/，其中，1Ts表示第 j+1個(gè)索引分組，= 胃-I，L」表示向下取整運(yùn)算；
[0017] C)確定置零索引矢量Ιφ，由索引矢量I和置零索引矢量Ιφ的補(bǔ)集生成映射索引 矢量I m;
[0018] d)將BCH碼信息比特初始化為全零矢量，再將加擾后的物理幀信令逐比特映射至 BCH碼信息比特中映射索引矢量IM標(biāo)識(shí)的位置，得到BCH碼信息比特。
[0019] 根據(jù)上述的NGB-W系統(tǒng)中物理幀信令的編碼與調(diào)制方法，其中：所述步驟S4中，包 括以下步驟：
[0020] a)對(duì)BCH碼信息比特進(jìn)行BCH編碼，得到BCH碼校驗(yàn)比特，并將BCH碼校驗(yàn)比特附 加在BCH碼信息比特之后，得到BCH碼字；
[0021] b)將BCH碼字作為L(zhǎng)DPC碼信息比特進(jìn)行LDPC編碼，得到LDPC碼校驗(yàn)比特，并將 LDPC碼校驗(yàn)比特附加在BCH碼字之后，得到LDPC碼字。
[0022] 進(jìn)一步地，根據(jù)上述的NGB-W系統(tǒng)中物理幀信令的編碼與調(diào)制方法，其中：所述步 驟S5中，包括以下步驟：
[0023] a)計(jì)算物理幀信令校驗(yàn)比特?cái)?shù)量;
[0024] b)，當(dāng)Mg5 S 時(shí)，對(duì)LDPC碼的校驗(yàn)比特進(jìn)行打孔，然后構(gòu)成物理幀信 令校驗(yàn)比特；當(dāng)Μ: > - Az#時(shí)，對(duì)LDPC碼碼字的一部分進(jìn)行重復(fù)編碼，然后構(gòu)成物 理幀信令校驗(yàn)比特；
[0025] 其中，Kuirc為L(zhǎng)DPC碼信息比特的長(zhǎng)度，N _為L(zhǎng)DPC碼碼字的長(zhǎng)度。
[0026] 更進(jìn)一步地，根據(jù)上述的NGB-W系統(tǒng)中物理幀信令的編碼與調(diào)制方法，其中：所述 步驟b)中，當(dāng)ACsS TViiipc -心PC時(shí)，打孔比特的總數(shù)為，包括 以下步驟：
[0027] b 11)將LDPC碼校驗(yàn)比特分為.,,。1個(gè)校驗(yàn)比特分組；
[0028] bl2)從所有LDPC碼校驗(yàn)比特分組中選出個(gè)打孔分組，將前面-1 個(gè)打孔分組中的比特全部打孔，再將最后一個(gè)打孔分組中的最后-80x(iV=g,._ -Ij個(gè) 比特打孔；
[0029] bl3)將LDPC碼校驗(yàn)比特中剩余的Μ:個(gè)比特構(gòu)成物理幀信令校驗(yàn)比特。
[0030] 更進(jìn)一步地，根據(jù)上述的NGB-W系統(tǒng)中物理幀信令的編碼與調(diào)制方法，其中：所述 步驟b2)中，當(dāng)M=' -Zizw時(shí)，重復(fù)編碼比特的總數(shù)為=ΜΓ -(iVii)pc -Kiflpc)， 包括以下步驟：
[0031] b21)將LDPC碼碼字分為個(gè)編碼比特分組；
[0032] b22)從所有編碼比特分組中選出個(gè)重復(fù)分組，將前面?zhèn)€重復(fù) 分組中的比特全部重復(fù)，再將最后一個(gè)重復(fù)分組中的最后-Ij個(gè)比特重復(fù)， 得到重復(fù)編碼比特；
[0033] b23) LDPC碼校驗(yàn)比特和重復(fù)編碼比特級(jí)聯(lián)構(gòu)成物理幀信令校驗(yàn)比特。
[0034] 根據(jù)上述的NGB-W系統(tǒng)中物理幀信令的編碼與調(diào)制方法，其中：所述步驟S6中，物 理幀信令星座映射支持的調(diào)制方式為BPSK調(diào)制。
[0035] 如上所述，本發(fā)明的NGB-W系統(tǒng)中物理幀信令的編碼與調(diào)制方法，具有以下有益 效果：
[0036] (1)設(shè)計(jì)具有合理結(jié)構(gòu)和參數(shù)的前向糾錯(cuò)編碼方案、逼近香農(nóng)門限的 QC-Raptor-Like結(jié)構(gòu)的LDPC碼，支持可變信令長(zhǎng)度的信息比特映射、碼率控制和編碼塊生 成；
[0037] (2)能夠保護(hù)可變長(zhǎng)度的物理幀信令，并確保物理幀信令的傳輸可靠性在BPSK調(diào) 制、AWGN信道下，工作點(diǎn)（FER = le-4)穩(wěn)定在Es/N0 = -7. 6dB ;
[0038] (3)保證物理幀信令傳輸?shù)目煽啃噪S著信令長(zhǎng)度變化而相對(duì)穩(wěn)定。
【附圖說明】
[0039] 圖1顯示為NGB-W系統(tǒng)中物理幀信令的編碼與調(diào)制方法的流程圖；
[0040] 圖2顯示為本發(fā)明中前向糾錯(cuò)編碼參數(shù)的示意圖；
[0041] 圖3顯示為本發(fā)明中時(shí)的物理幀信令編碼塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0042] 圖4顯示為本發(fā)明中> iVZi)PC -時(shí)的物理幀信令編碼塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0043] 圖5顯示為物理幀信令、DVB-T2和DVB-NGH的Ll-pre信令的信道編碼性能對(duì)比