專(zhuān)利名稱(chēng)：改進(jìn)加性高斯白噪聲信道上的性能的適配性正交幅度調(diào)制傳輸機(jī)制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總地涉及通信系統(tǒng)，并且更具體地涉及一種具有多種碼率和調(diào)制機(jī)制的通 信系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
數(shù)字視頻廣播-電纜(DVB-C)是第一代電纜傳輸系統(tǒng)(例如，參見(jiàn)EN 300429V.1.2.1 (1998-04)Digital Video Broadcasting(DVB) ；Framing structure, channel coding and modulation for cable systems)。然而，當(dāng)Ι ΓΙΕ 究向第二 1 纜系統(tǒng)DVB-C2的演進(jìn)以提高傳輸能力，從而在電纜環(huán)境下提供諸如高清晰度電視(HDTV)、 視頻點(diǎn)播(VoD)、以及其他高級(jí)個(gè)人化的和交互的服務(wù)之類(lèi)新的服務(wù)。在第二代電纜系統(tǒng)中改進(jìn)性能的一種方式是采用在第二代數(shù)字視頻廣播-衛(wèi)星 (DVB-S2)系統(tǒng)(例如，參見(jiàn) European Telecommunications StandardsInstitute (ETSI) Draft EN 302307, ν. 1·1· 1，2004年6月)中使用的低密度奇偶校驗(yàn)(LDPC)前向糾錯(cuò)碼來(lái) 用于DVB-C2中。在DVB-S2中，已知這些LDPC碼與正交幅度調(diào)制(QAM)結(jié)合在諸如4-QAM、 16-QAM、16-QAM、64-QAM、256-QAM、1024-QAM等的QAM機(jī)制范圍中具有良好性能。在這些QAM 機(jī)制每個(gè)中，對(duì)于所有的LDPC編碼率在DVB-S2中使用均勻的碼元(信號(hào)點(diǎn))星座。實(shí)際 上，甚至對(duì)于DVB-C、DVB-S以及甚至對(duì)于諸如DVB-地面2 (T2)的下一代系統(tǒng)都使用均勻的 碼元星座。

發(fā)明內(nèi)容
已經(jīng)研究了電纜廣播傳輸環(huán)境，并發(fā)現(xiàn)AWGN信道是主要的傳輸環(huán)境。這樣，依據(jù) 本發(fā)明原理，已經(jīng)觀察到通過(guò)按照編碼率的函數(shù)將碼元星座適配為不均勻的碼元星座或 均勻的碼元星座，可以得到更好的編碼增益并且增加電纜系統(tǒng)的容量。在本發(fā)明的示例實(shí)施例中，電纜發(fā)送器支持多種LDPC編碼率，例如1/4、1/3、2/5、 1/2、3/5、2/3、3/4、4/5、5/6、8/9 和 9/10 ；并且支持多種 QAM 機(jī)制，例如 4-QAM、16-QAM、 64-QAM、256-QAM、10M-QAM或更高。對(duì)于所選擇的調(diào)制機(jī)制，電纜發(fā)送器按照所選擇的編碼 率的函數(shù)在使用不均勻的碼元星座或均勻的碼元星座之間進(jìn)行選擇。例如，對(duì)于10M-QAM 機(jī)制，當(dāng)編碼率大于或等于8/9時(shí)，電纜發(fā)送器使用均勻的10M碼元星座；而當(dāng)編碼率小于 8/9時(shí)，電纜發(fā)送器使用不均勻的10M碼元星座。在本發(fā)明的另一示例實(shí)施例中，電纜接收器支持多種LDPC編碼率，例如1/4、1/3、 2/5、1/2、3/5、2/3、3/4、4/5、5/6、8/9 和 9/10 ；并且支持多種 QAM 機(jī)制的解調(diào)，例如 4-QAM、 16-QAM、64-QAM、256-QAM、1024-QAM或更高。對(duì)于所選擇的調(diào)制機(jī)制，電纜接收器按照所選 擇的編碼率的函數(shù)在使用不均勻的碼元星座或均勻的碼元星座之間進(jìn)行選擇。例如，對(duì)于 1024-QAM機(jī)制，當(dāng)編碼率大于或等于8/9時(shí)，電纜接收器使用均勻的10 碼元星座；而當(dāng) 編碼率小于8/9時(shí)，電纜接收器使用不均勻的10M碼元星座。
考慮上述內(nèi)容，如從閱讀具體實(shí)施方式
部分將顯而易見(jiàn)的，其他實(shí)施例和特征也 是可能的并且也落在本發(fā)明原理之內(nèi)。


圖1示出了體現(xiàn)本發(fā)明原理的系統(tǒng)的示例高級(jí)框圖；圖2示出了用于圖1的發(fā)送器或接收器中的、根據(jù)本發(fā)明原理的示例流程圖；圖3圖示了用于32不均勻的PAM碼元星座的表格一；圖4圖示了使用表格一的值的不均勻的10M-QAM碼元星座；圖5圖示了用于32均勻的PAM碼元星座的表格二 ；以及圖6圖示了使用表格二的值的均勻的10M-QAM碼元星座。
具體實(shí)施例方式除了本發(fā)明構(gòu)思之外，圖中示出的元素是公知的，并且將不對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)描述。 例如，除了本發(fā)明構(gòu)思之外，假設(shè)熟悉離散多音調(diào)(DMT)傳輸(也稱(chēng)為正交頻分多路復(fù)用 (OFDM)或編碼正交頻分多路復(fù)用(COFDM))，并且在此不對(duì)其進(jìn)行描述。此外，假設(shè)熟悉電 視廣播、接收器和視頻編碼，并且在此不對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)描述。例如，除了本發(fā)明構(gòu)思之外， 假設(shè)熟悉當(dāng)前的以及提出的推薦TV標(biāo)準(zhǔn)，諸如NTSC(全國(guó)電視系統(tǒng)委員會(huì))、PAL(逐行倒 相)、SECAM(順序與存儲(chǔ)彩色電視系統(tǒng))、ATSC(高級(jí)電視系統(tǒng)委員會(huì))(ATSC)、數(shù)字視頻 廣播(DVB)、數(shù)字視頻廣播-地面(DVB-T)(例如，參見(jiàn) ETSI EN 300744V1. 4. 1 (2001-01)， Digital Video Broadcasting (DVB) ；Framing structure, channel coding and modulation for digital terrestrialtelevision)；數(shù)字視頻廣播-電纜(DVB-C)(例 如，參見(jiàn) EN 300429V. 1. 2. 1 (1998-04) Digital Video Broadcasting(DVB) ；Framing structure, channel codingand modulation for cable systems)；數(shù)字視步頁(yè)廣 _ Hl星 (DVB-S2)系統(tǒng)(例如，參見(jiàn) European Telecommunications Standards Institute (ETSI) Draft EN302307,v. 1. 1. 1，2004年6月)；以及中國(guó)數(shù)字電視系統(tǒng)(GB) 20600-2006 (數(shù)字多 媒體廣播-地面/手持(DMB-T/H))。同樣，除了本發(fā)明構(gòu)思之外，假設(shè)熟悉其他傳輸概念 (諸如八級(jí)殘留邊帶(8-VSB)、相移鍵控(PSK)、正交幅度調(diào)制(QAM))以及接收器組件(諸 如，射頻(RF)前端)或者接收器部分(諸如，低噪聲塊、調(diào)諧器和下變換器)，連同快速傅里 葉變換(FFT)元件、譜偏移器(spectrum shifter)、信道狀態(tài)信息(CSI)估計(jì)器、均衡器、 解調(diào)器、相關(guān)器、泄漏積分器和平方器(squarer)。此外，除了本發(fā)明構(gòu)思之外，假設(shè)熟悉處 理信號(hào)(諸如，形成信道狀態(tài)信息)，并且在此不對(duì)其進(jìn)行描述。類(lèi)似地，除了本發(fā)明構(gòu)思 之外，用于產(chǎn)生傳輸比特流的格式化及編碼方法(諸如，運(yùn)動(dòng)畫(huà)面專(zhuān)家組(MPEG)_2系統(tǒng)標(biāo) 準(zhǔn)(IS0/IEC 13818-1))是公知的，并且在此不對(duì)其進(jìn)行描述。還應(yīng)注意，可以使用傳統(tǒng)的 編程技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明構(gòu)思，同理，將不在此對(duì)傳統(tǒng)的編程技術(shù)進(jìn)行描述。在這點(diǎn)上，可以 在模擬或數(shù)字域中實(shí)現(xiàn)這里描述的實(shí)施例。最后，圖中相同編號(hào)標(biāo)識(shí)相似元素。如之前提到的，在諸如DVB-S2或者甚至DVB-T2之類(lèi)的第二代系統(tǒng)中，將均勻的碼 元星座用于所有的LDPC編碼率。然而，如何利用調(diào)制技術(shù)有效地組合LDPC碼以得到最大 的編碼增益和整形增益(shaping gain)仍是有益的問(wèn)題。根據(jù)信息理論，已知如果發(fā)送器 輸出的幅度在加性高斯白噪聲(AWGN)信道中遵循高斯分布則除了可以獲得編碼增益之外
5還可以獲得整形增益。存在兩種得到整形增益的方法。一種方法是將均勻的QAM星座與用于選擇每個(gè)碼元(信號(hào)點(diǎn))的不同的概率一起 使用以便提供整形增益。這種類(lèi)型的方法包括網(wǎng)格整形(trellisshaping)、使用前綴碼、或 者類(lèi)似的將信號(hào)星座細(xì)分為可變大小的區(qū)域。但是該方法在發(fā)送器設(shè)計(jì)中需要一個(gè)額外的 整形編碼元件，這導(dǎo)致了發(fā)送器復(fù)雜度的某種增加。第二種方法是使用不均勻的碼元星座來(lái)獲得整形增益，即幾何整形。這里，假設(shè)利 用相同概率來(lái)選取星座的每個(gè)碼元，并且以在發(fā)送器處產(chǎn)生輸出信號(hào)的高斯分布的方式來(lái) 布置碼元，例如在較低功率電平處使用更多碼元，而在較高功率電平處使用較少碼元。該方 法不需要發(fā)送器中的額外整形編碼元件。不幸地，上面提到的標(biāo)準(zhǔn)使用均勻的碼元星座的一個(gè)原因是由于在使用不均勻的 碼元星座中的一些缺點(diǎn)。首先，整形增益通常隨著QAM星座的階數(shù)的增加而增加，例如，對(duì) 于10M-QAM，整形增益為大約0. 7dB，對(duì)于256-QAM，整形增益為大約0. 5dB，但是對(duì)于低階 數(shù)QAM，整形增益非常小。因此在低階QAM機(jī)制(諸如QPSK、或16-QAM)中使用不均勻的碼 元星座沒(méi)有顯著的增益。另外，整形增益通常隨著編碼率的增加而降低。實(shí)際上，對(duì)于非常 高的編碼率，整形增益甚至可能變?yōu)樨?fù)的。最后，另一缺點(diǎn)是不均勻的碼元星座在衰落信道 環(huán)境下工作不佳。已經(jīng)研究了電纜廣播傳輸環(huán)境，并且發(fā)現(xiàn)AWGN信道是主要的傳輸環(huán)境。同理，依 據(jù)本發(fā)明原理，已經(jīng)觀察到通過(guò)按照編碼率的函數(shù)將碼元星座適配為不均勻的碼元星座 或均勻的碼元星座，可以得到更好的編碼增益并且增加電纜系統(tǒng)的容量?，F(xiàn)在參考圖1，示出依據(jù)本發(fā)明原理的系統(tǒng)的高級(jí)框圖，其包括發(fā)送器100和接收 器150。在發(fā)送器100和接收器150中僅示出了與本發(fā)明構(gòu)思有關(guān)的那些部分。發(fā)送器100 通過(guò)通信信道10將信號(hào)102傳輸(或廣播)到接收器150。說(shuō)明性地，假設(shè)信道10表示 AWGN信道(諸如由電纜系統(tǒng)表示的)，但是本發(fā)明構(gòu)思不限于此，而且可以應(yīng)用于有線或無(wú) 線通信系統(tǒng)。由于通信信道10影響傳輸信號(hào)，例如噪聲等，這導(dǎo)致接收器150接收到信號(hào) 149。說(shuō)明性地，發(fā)送器100支持多種LDPC編碼率，例如1/4、1/3、2/5、1/2、3/5、2/3、 3/4、4/5、5/6、8/9和9/10。例如，如本領(lǐng)域已知的，編碼率2/5意味著對(duì)于施加到LDPC編 碼器的每?jī)蓚€(gè)比特，通過(guò)LDPC編碼器產(chǎn)生五個(gè)輸出比特，例如，已經(jīng)增加了三個(gè)奇偶比特。 此外，如這里定義的，編碼率1/4是最小的編碼率，而編碼率9/10是最大的編碼率。因此， 編碼率1/2小于編碼率5/6。例如在上面提到的DVB-S2系統(tǒng)中描述了這些LDPC編碼率，并 且這些LDPC編碼率現(xiàn)在應(yīng)用于電纜系統(tǒng)。發(fā)送器100還支持多種m-QAM機(jī)制，例如4-QAM、 16-QAM、64-QAM、256-QAM、1024-QAM，其中參數(shù)m表示碼元星座的階數(shù)或大小，并且是大于1 的整數(shù)。根據(jù)本發(fā)明原理，發(fā)送器100按照編碼率的函數(shù)在使用不均勻的m-碼元星座和均 勻的m-碼元星座之間進(jìn)行選擇。發(fā)送器100包括LDPC編碼器105(表示前向糾錯(cuò)編碼器)以及QAM調(diào)制器110。 發(fā)送器100是基于處理器的系統(tǒng)并且包括一個(gè)或多個(gè)處理器及相關(guān)聯(lián)的存儲(chǔ)器，如在圖1 中以虛線框形式示出的處理器140和存儲(chǔ)器145所表示的。在該背景下，計(jì)算機(jī)程序或軟 件存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器145中以供處理器140執(zhí)行，并且例如實(shí)現(xiàn)LDPC編碼器105。處理器140 表示一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)程序控制處理器，并且這些存儲(chǔ)程序控制處理器不必專(zhuān)用于發(fā)送器功能，例如處理器140還可以控制發(fā)送器100的其他功能。存儲(chǔ)器145表示任何存儲(chǔ)設(shè)備，例 如隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、只讀存儲(chǔ)器(ROM)等；可以在發(fā)送器100內(nèi)部和/或外部；并且 根據(jù)需要是易失性的和/或非易失性的。以互補(bǔ)的方式，接收器150支持相同數(shù)目的LDPC編碼率，例如1/4、1/3、2/5、1/2、 3/5、2/3、3/4、4/5、5/6、8/9 和 9/10 ；以及相同數(shù)目的 m_QAM 機(jī)制，例如 4-QAM、16-QAM、 64-QAM、256-QAM、1024-QAM，以便恢復(fù)原始數(shù)據(jù)。根據(jù)本發(fā)明原理，接收器150按照編碼率 的函數(shù)在使用不均勻的m-碼元星座和均勻的m-碼元星座之間進(jìn)行選擇。接收器150包括QAM解調(diào)器160以及LDPC解碼器155 (表示前向糾錯(cuò)解碼器)。 像發(fā)送器100 —樣，接收器150也是基于處理器的系統(tǒng)并且包括一個(gè)或多個(gè)處理器及相關(guān) 聯(lián)的存儲(chǔ)器，如在圖1中以虛線框形式示出的處理器190和存儲(chǔ)器195所表示的。在該背景 下，計(jì)算機(jī)程序或軟件存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器195中以供處理器190執(zhí)行，并且例如實(shí)現(xiàn)LDPC解碼 器155。處理器190表示一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)程序控制處理器，并且這些存儲(chǔ)程序控制處理器不 必專(zhuān)用于接收器功能，例如處理器190還可以控制接收器150的其他功能。存儲(chǔ)器195表 示任何存儲(chǔ)設(shè)備，例如隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、只讀存儲(chǔ)器(ROM)等；可以在接收器150內(nèi) 部和/或外部；并且根據(jù)需要是易失性的和/或非易失性的。應(yīng)注意到，除了本發(fā)明構(gòu)思之外，圖1中所示的說(shuō)明性系統(tǒng)根據(jù)如在上面提到的 標(biāo)準(zhǔn)中和其他DVB標(biāo)準(zhǔn)中定義的DVB來(lái)起作用。例如，DVB傳輸系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)幀。在這點(diǎn)上， DVB傳輸系統(tǒng)使用傳輸參數(shù)信令(TPQ，使得發(fā)送器可以向接收器提供每個(gè)所傳輸?shù)膸?信令參數(shù)，例如編碼率和調(diào)制機(jī)制(例如，參見(jiàn)ETSI EN 300744V1. 5. 1 (2004-11) ,Digital Video Broadcasting(DVB) ；Framing structure, channel coding and modulation for digital terrestrialtelevision)。為了該示例的目的，假設(shè)發(fā)送器100使用如在DVB中定 義的TPS來(lái)向接收器150提供信令參數(shù)。在TPS中指定的值，例如編碼率和調(diào)制機(jī)制可以 逐幀地變化。另外，如何選擇編碼率以及如何選擇碼元星座大小與本發(fā)明構(gòu)思無(wú)關(guān)，并且根 據(jù)DVB來(lái)執(zhí)行。同理，在DVB中，在信道上傳輸?shù)姆?wù)確定要使用或選擇的編碼率和m-QAM 機(jī)制。對(duì)于給定信道(例如，頻帶)，編碼率和碼元星座的大小確定系統(tǒng)的吞吐量。例如，如 果在信道上傳輸HDTV服務(wù)，則高編碼率和大碼元星座將是優(yōu)選的。同樣，如果正在信道上 傳輸單個(gè)標(biāo)準(zhǔn)清晰度TV(SDTV)服務(wù)，則低編碼率和更小的碼元星座將是足夠的。然而，如 果正在信道上傳輸多個(gè)SDTV服務(wù)，則高編碼率和大碼元星座又將是優(yōu)選的。返回發(fā)送器100，將如由輸入信號(hào)101表示的數(shù)據(jù)施加到LDPC編碼器105，其根據(jù) 如在上面提到的DVB-S2標(biāo)準(zhǔn)中定義的上面提到的編碼率中所選擇的編碼率來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行 編碼以便向QAM調(diào)制器110提供編碼數(shù)據(jù)106。經(jīng)由信號(hào)109 (其例如由處理器140提供)， 將LDPC編碼器105設(shè)置到所選擇的編碼率。同樣，經(jīng)由信號(hào)113(其例如由處理器140提 供)來(lái)提供QAM調(diào)制器110要使用的所選擇的m-QAM機(jī)制。然而，根據(jù)本發(fā)明原理，QAM調(diào) 制器110還經(jīng)由信號(hào)112(其例如由處理器140提供)被設(shè)置為使用不均勻的碼元星座或 均勻的碼元星座。QAM調(diào)制器110使用所選擇的m-QAM機(jī)制和星座類(lèi)型(均勻的或不均勻 的)，來(lái)經(jīng)由信號(hào)102提供對(duì)應(yīng)的QAM調(diào)制信號(hào)以供傳輸?，F(xiàn)在參考圖2，示出了用于發(fā)送器100的、根據(jù)本發(fā)明原理的說(shuō)明性流程圖。在步 驟305，處理器140確定(或選擇)供LDPC編碼器109使用的編碼率(其經(jīng)由信號(hào)109設(shè) 置)以及供QAM調(diào)制器110使用的m-QAM機(jī)制(其經(jīng)由信號(hào)113設(shè)置)。在步驟310，處理器140比較所選擇的編碼率R與閾值Tm。如果所選擇的編碼率R大于或等于閾值Tm，則處 理器140經(jīng)由信號(hào)112在步驟315中將QAM調(diào)制器110設(shè)置為使用均勻的碼元星座。然而， 如果所選擇的編碼率R小于閾值Tm，則處理器140經(jīng)由信號(hào)112在步驟320中將QAM調(diào)制 器110設(shè)置為使用不均勻的碼元星座。說(shuō)明性地，如果選擇256-QAM機(jī)制(m = 256)，則T256 = 8/9。因此，根據(jù)本發(fā)明 原理，對(duì)于編碼率1/4、1/3、2/5、1/2、3/5、2/3、3/4、4/5和5/6，使用不均勻的256碼元星 座；而對(duì)于編碼率8/9和9/10，使用均勻的256碼元星座。作為進(jìn)一步的說(shuō)明，如果選擇 10M-QAM機(jī)制(m = 1024)，則Tltl24 = 8/9。因此，根據(jù)本發(fā)明原理，對(duì)于編碼率1/4、1/3、2/5、 1/2、3/5、2/3、3/4、4/5和5/6，使用不均勻的IOM碼元星座；而對(duì)于編碼率8/9和9/10，使 用均勻的IOM碼元星座?？梢愿鶕?jù)經(jīng)驗(yàn)確定用于其余的m-QAM機(jī)制的其他Tm閾值。如從 上面對(duì)于256-QAM和10M-QAM給出的兩個(gè)示例中可以觀察到的，可以是所有Tm值都相同 的情況，但是并不要求這種情況。應(yīng)注意，QAM調(diào)制器110使用的各種不同的碼元星座被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器(例如存儲(chǔ) 器145)中。因此，根據(jù)本發(fā)明原理，QAM調(diào)制器110實(shí)際上適配于碼元星座。該適配性星 座設(shè)計(jì)容易實(shí)現(xiàn)，并且不需要顯著的附加成本，這可以使得所有編碼率在AWGN信道上實(shí)現(xiàn) 更好性能。對(duì)于不均勻的碼元星座，以使得在發(fā)送器處產(chǎn)生輸出星座信號(hào)的高斯分布的方 式來(lái)布置每個(gè)星座碼元的坐標(biāo)。對(duì)于均勻的碼元星座，在信號(hào)空間中均勻地布置每個(gè)星座 碼元的坐標(biāo)。在這點(diǎn)上，對(duì)于不均勻的星座和均勻的星座兩者，在圖3和圖4中示出了用于 1024-QAM機(jī)制的說(shuō)明性表格。如本領(lǐng)域已知的，可以將10M-QAM機(jī)制表示為兩個(gè)32_PAM(脈沖幅度調(diào)制)星座 的交叉點(diǎn)，一個(gè)32-PAM星座沿著同相(I)軸而另一個(gè)沿著正交相(Q)軸。圖3的表格一 提供了不均勻的PAM星座的32個(gè)碼元的規(guī)范化的信號(hào)點(diǎn)(這些點(diǎn)再次出現(xiàn)在I軸和Q軸 上)。應(yīng)注意到，經(jīng)由使用“士 ”符號(hào)，表格一實(shí)際上包含32個(gè)條目。同理，表格一表示圖4 中說(shuō)明性地示出的不均勻的10M-QAM星座。如本領(lǐng)域已知的，規(guī)范化的碼元星座僅意味著 每個(gè)碼元的平均能量為1。為了比較不同的碼元星座的目的，優(yōu)選的是將星座規(guī)范化。例 如，考慮具有位于沿軸的以下坐標(biāo)(_3，-1,1,3)的碼元的4-PAM星座。在規(guī)范化之后，規(guī) 范化的星座變?yōu)?1. 3416，-0. 4472，+0. 4472，+1. 3416，其中每個(gè)碼元的平均能量被規(guī)范化 為 1(例如，參見(jiàn)"Signal Shaping by QAMfor AffGN Channels and Applications Using Turbo Coding" ,Dirk Sommer,Gerhard P. Fettweis. ITG Conference Source and Channel Coding,頁(yè) 81-86，2000 年 1 月)。同樣，圖5的表格二提供了用于均勻的PAM星座的32個(gè)碼元的規(guī)范化的信號(hào)點(diǎn) (這些點(diǎn)再次出現(xiàn)在I軸和Q軸兩者中)。應(yīng)該再次注意，經(jīng)由使用“士 ”符號(hào)，表格二實(shí)際 上包含32個(gè)條目。同理，表格二表示在圖6中說(shuō)明性地示出的均勻的10M-QAM星座?，F(xiàn)在返回圖1，接收器150以與發(fā)送器100互補(bǔ)的方式執(zhí)行，并且同樣僅提供概 述。接收器150經(jīng)由上面提到的TPS信令確定用于所接收的幀的所選擇的m-QAM機(jī)制和編 碼率。同樣，經(jīng)由例如來(lái)自處理器190的信號(hào)159將LDPC解碼器155設(shè)置為所選擇的編碼 率；經(jīng)由例如來(lái)自處理器190的信號(hào)163將QAM解碼器160設(shè)置為所選擇的m-QAM調(diào)制。 另外，處理器190執(zhí)行例如圖2的上述流程圖，以便確定QAM解調(diào)器190使用不均勻的星座 還是均勻的星座。在步驟305，如已經(jīng)提到的，處理器190 —接收到TPS信令，就確定(或選擇)要供LDPC解碼器155使用的編碼率(其是經(jīng)由信號(hào)159設(shè)置的)、以及要供QAM解調(diào) 器160使用的m-QAM機(jī)制(其是經(jīng)由信號(hào)163設(shè)置的)。在步驟310，處理器190比較所選 擇的編碼率R與閾值Tm。如果所選擇的編碼率R大于或等于閾值Tm，則處理器190經(jīng)由信 號(hào)162在步驟315中將QAM解調(diào)器160設(shè)置為使用均勻的碼元星座。然而，如果所選擇的 編碼率R小于閾值Tm，則處理器190經(jīng)由信號(hào)162在步驟320中將QAM解調(diào)器160設(shè)置為 使用不均勻的碼元星座。QAM解調(diào)器160解調(diào)所接收的信號(hào)149，并將解調(diào)后的編碼數(shù)據(jù)提 供到LDPC解碼器155，LDPC解碼器155提供糾錯(cuò)后的數(shù)據(jù)151。如上所述，對(duì)于10M-QAM 碼元星座，Tffl = 8/9并且圖3的表格一和圖5的表格二可以被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器(例如存儲(chǔ)器 195)中，使得QAM解調(diào)器160根據(jù)需要適配碼元星座。應(yīng)注意，替代執(zhí)行圖3的流程圖，接 收器150依據(jù)適當(dāng)修改的TPS信令可以恢復(fù)與使用均勻的碼元星座或者不均勻的碼元星座 相關(guān)聯(lián)的信息。如上所述，根據(jù)本發(fā)明原理，對(duì)于給定的m-QAM機(jī)制，可以按照編碼率的函數(shù)來(lái)選 擇不均勻的碼元星座或均勻的碼元星座。該適配性星座設(shè)計(jì)容易實(shí)現(xiàn)，并且不需要顯著的 附加成本，這可以使得所有編碼率在AWGN信道上實(shí)現(xiàn)更好性能。盡管在LDPC編碼的背景 下描述本發(fā)明構(gòu)思，但是本發(fā)明構(gòu)思不限于此，而可以應(yīng)用于其他的信道編碼機(jī)制。類(lèi)似 地，盡管在電纜系統(tǒng)的背景下進(jìn)行描述，但是本發(fā)明的構(gòu)思也可以應(yīng)用于其他的通信系統(tǒng)， 而不論它們是否像AWGN?？紤]上述內(nèi)容，前面僅僅說(shuō)明了本發(fā)明原理，因此應(yīng)理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員將能夠 想象出盡管在這里未明確描述、但體現(xiàn)本發(fā)明原理并且在其精神和范圍之內(nèi)的各種替代布 置。例如，盡管在分立功能元件的背景下進(jìn)行說(shuō)明，但是這些功能元件可以在一個(gè)或多個(gè)集 成電路(IC)中實(shí)施。類(lèi)似地，盡管被作為分立元件示出，但是(例如圖1的)任何元件或 所有元件可以在受存儲(chǔ)程序控制的處理器(例如，數(shù)字信號(hào)處理器)中實(shí)現(xiàn)，所述處理器執(zhí) 行相關(guān)聯(lián)的軟件。此外，本發(fā)明原理可應(yīng)用于其他類(lèi)型的通信系統(tǒng)，例如，衛(wèi)星、無(wú)線保真 (Wi-Fi)、蜂窩等。實(shí)際上，本發(fā)明構(gòu)思還可應(yīng)用于固定的或移動(dòng)的接收器。因此，應(yīng)理解， 可以對(duì)說(shuō)明性實(shí)施例做出各種修改，并且在不偏離如由權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范 圍的情況下，可以想象出其他布置。
權(quán)利要求
1.一種方法，包括按照編碼率的函數(shù)，將碼元星座適配為不均勻的碼元星座或均勻的碼元星座；以及根據(jù)所適配的碼元星座對(duì)用于傳輸?shù)男盘?hào)進(jìn)行正交幅度調(diào)制或解調(diào)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，編碼率是1/4、1/3、2/5、1/2、3/5、2/3、3/4、4/5、 5/6,8/9和9/10中的任一個(gè)；而碼元星座具有m-QAM的大小，其中m是大于一的整數(shù)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，適配步驟包括比較所選擇的編碼率與閾值，其中所述閾值與所選擇的QAM調(diào)制機(jī)制相關(guān)聯(lián)，QAM調(diào)制 機(jī)制具有相關(guān)聯(lián)的碼元星座；如果比較是大于或等于閾值，則將相關(guān)聯(lián)的碼元星座適配為不均勻的；以及否則，如果比較是小于閾值，則將相關(guān)聯(lián)的碼元星座適配為均勻的。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中，對(duì)于256-QAM和1024-QAM中的至少一個(gè)，所述閾值 為 8/9。
5.如權(quán)利要求1到4之一所述的方法，其中，適配步驟包括接收指示對(duì)于碼元星座使用均勻的碼元星座還是不均勻的碼元星座的控制信息。
6.一種裝置，包括前向糾錯(cuò)編碼器，提供具有相關(guān)聯(lián)的編碼率的編碼數(shù)據(jù)；以及正交幅度調(diào)制器，按照相關(guān)聯(lián)的編碼率的函數(shù)將碼元星座適配為不均勻的碼元星座或 均勻的碼元星座，以及根據(jù)所適配的碼元星座對(duì)編碼數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制以便進(jìn)行傳輸。
7.如權(quán)利要求6所述的裝置，其中，前向糾錯(cuò)編碼器是低密度奇偶校驗(yàn)編碼器，并且其 中相關(guān)聯(lián)的編碼率是1/4、1/3、2/5、1/2、3/5、2/3、3/4、4/5、5/6、8/9和9/10中的任一個(gè)；而 碼元星座具有m-QAM的大小，其中m是大于一的整數(shù)。
8.如權(quán)利要求6或7所述的裝置，其中，如果相關(guān)聯(lián)的編碼率大于或等于閾值，則正交 幅度調(diào)制器將碼元星座適配為不均勻的，否則，如果比較是小于閾值，則將碼元星座適配為 均勻的。
9.如權(quán)利要求6到8之一所述的裝置，還包括處理器，用于確定相關(guān)聯(lián)的編碼率是否大 于或等于所述閾值，以及用于控制由正交幅度調(diào)制器進(jìn)行的碼元星座的適配。
10.一種裝置，包括正交幅度解調(diào)器，按照相關(guān)聯(lián)的編碼率的函數(shù)將碼元星座適配為不均勻的碼元星座或 均勻的碼元星座，以及根據(jù)所適配的碼元星座對(duì)接收數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)以便提供編碼數(shù)據(jù)；以 及前向糾錯(cuò)解碼器，處理以相關(guān)聯(lián)的編碼率編碼的編碼數(shù)據(jù)，并且提供解碼數(shù)據(jù)。
11.如權(quán)利要求10所述的裝置，其中，前向糾錯(cuò)解碼器是低密度奇偶校驗(yàn)解碼器，并且 其中相關(guān)聯(lián)的編碼率是1/4、1/3、2/5、1/2、3/5、2/3、3/4、4/5、5/6、8/9和9/10中的任一個(gè)； 而碼元星座具有m-QAM的大小，其中m是大于一的整數(shù)。
12.如權(quán)利要求10或11所述的裝置，其中，如果相關(guān)聯(lián)的編碼率大于或等于閾值，則正 交幅度解調(diào)器將碼元星座適配為不均勻的，否則，如果比較小于閾值，則將碼元星座適配為 均勻的。
13.如權(quán)利要求10到12之一所述的裝置，還包括處理器，用于確定相關(guān)聯(lián)的編碼率是 否大于或等于閾值，以及用于控制由正交幅度解調(diào)器進(jìn)行的碼元星座的適配。
14.如權(quán)利要求8、9、12或13之一所述的裝置，其中，所述閾值與所選擇的QAM調(diào)制機(jī) 制相關(guān)聯(lián)。
15.如權(quán)利要求14所述的裝置，其中，對(duì)于256-QAM和10M-QAM中的至少一個(gè)，所述閾 值為8/9。
全文摘要
一種電纜發(fā)送器，支持多種低密度奇偶校驗(yàn)(LDPC)編碼率，例如1/4、1/3、2/5、1/2、3/5、2/3、3/4、4/5、5/6、8/9和9/10；并且支持多種正交幅度調(diào)制(QAM)機(jī)制，例如4-QAM、16-QAM、64-QAM、256-QAM、1024-QAM或更高。對(duì)于所選擇的調(diào)制機(jī)制，電纜發(fā)送器按照所選擇的編碼率的函數(shù)在使用不均勻的碼元星座或均勻的碼元星座之間進(jìn)行選擇。
文檔編號(hào)H04L27/34GK102067545SQ200980122087
公開(kāi)日2011年5月18日 申請(qǐng)日期2009年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月13日
發(fā)明者周偉, 鄒莉 申請(qǐng)人:湯姆森特許公司