本发明涉及通信，尤其涉及一种多级编码调制的分层方法。
背景技术：
1、数字通信系统是常用的通信系统。图1是现有技术的数字通信系统的结构框图，如图1所示，数字通信系统由发射端、信道和接收端组成，其中，发射端通常包括信源、信源编码器、信道编码器和调制器等部分，接收端通常包括解调器、信道译码器、信源译码器和信宿，发射端与接收端之间存在信道(或存储介质)，并且信道中存在噪声源。
2、多级编码调制（mlcm， multi-level coded modulation）是一种结合了多级编码（mlc， multi-level coding）和调制技术的通信方法，如图2所示，它将数据分成几个层次，并为每个层次分配不同的编码调制方案。
3、多级编码调制中，星座映射将数据分成了具有不同信道容量（或者说信噪比）的比特流，这些比特流分别采用不同的前向纠错（fec, forward error correction）码，信噪比低的流采用复杂度高但纠错能力强的fec，比如ldpc（low density parity check，低密度奇偶校验）码，信噪比较高的比特流采用复杂度低但纠错能力相对较弱的fec，比如bch（bose-chaudhuri-hocquenghem）码，而信噪比更高的比特流则可以不进行编码（nc, nocoding）。
4、传统的bicm（bit interleaved coded modulation）系统不通过分层编码，所有的信息比特都需要经过高复杂度的码（如ldpc码）才能获得较好的性能；而在mlcm采用了分层编码框架，能降低高复杂度信道码的负荷，从而降低fec的总体复杂度和功耗。
5、尽管mlcm相对bicm能带来性能和复杂度的好处，但相较而言bicm只有一层，mlcm需要考虑如何进行分层，包括分层的层数、各层所占的比特数、各层的码率等，以达到复杂度和性能的均衡，则是需要解决的问题。
技术实现思路
1、针对现有分层技术存在的不足，本发明提供一种多级编码调制的分层方法，本发明采用基于分层编码调制的渐进分层方法，在保证复杂度最低的情况下，获得较bicm等其他编码调制相当或者更好的性能。
2、为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案。
3、本发明提供一种多级编码调制的分层方法，将数据分成n路信息比特，并为每路信息比特分配不同的编码方案构成n个不同的传输层，对经过编码后的信息比特进行mlc星座映射，多级编码调制不同的传输层具有不同的信道容量，各传输层分配的数据量比例按照渐进分层方法进行分配；其中：
4、所述渐进分层方法包括：以bicm调制方案作为参照，采用和bicm相同的调制阶数，多级编码调制mlcm从复杂度最低的分层方式开始，逐步增加复杂度以提升性能，直到mlcm的性能接近或者超过bicm性能为止。
5、本发明中，mlcm各层按照信噪比从低到高依次采用ldpc编码、bch编码和不编码；传输层包括ldpc层、bch层和nc层，ldpc层采用ldpc编码， bch层采用bch编码， nc层不进行编码。
6、本发明中，mlcm每个调制符号包含m个比特，最低复杂度分层配置方式为ldpc层比特数为2，bch层比特数为0，不编码层比特数为m-2，即复杂度最低的分层方式设置为（2，0，m-2)。
7、本发明中，逐步增加复杂度以提升性能时，以2或 2的倍数的比特为步长逐步增加bch层和/或ldpc层的比特数，直到mlcm的性能接近或者超过bicm性能为止。
8、本发明中，逐步增加复杂度以提升性能，直到mlcm的性能接近或者超过bicm性能为止的具体步骤包括：
9、①记录bicm的某个误码率ber=ber1或误块率bler=bler1时对应的信噪比，记录为snr1；仿真计算与对照组bicm系统同样得误码率ber=ber1或误块率bler=bler1下的信噪比，记录为snr2；设定一个参数δ，作为snr2与snr1之差的参照指标；
10、②所述mlcm从最低复杂度开始，此时若snr2-snr1 >δ，则按照步长逐步增加bch层的比特数，减少nc层的比特数；若nc层比特数为0，则ldpc层按照步长逐步增加比特数，bch层置为0；
11、③各层分配比特数发生变化后，重新计算mlcm各层码长、码率参数；
12、④当snr2-snr1<δ时，输出此时的mlcm分层配置。
13、本发明中，步骤③中，计算mlcm各层码长、码率参数的方法如下：
14、nc层码率始终为1；
15、bch层采用若干组固定参数的bch码，通过分块组合的方式，组成bch层的不同的码长和码率；
16、根据系统总体码率及输入比特长度，得系统总体输出比特长度；通过nc层比特数、bch层比特数及码长和码率，计算出ldpc层比特数，得到ldpc层的码长和码率。
17、本发明中，ldpc编码采用两个基矩阵分别为bg1和bg2，当待编码比特数≤292，或者待编码比特数≤3824并且码率≤0.67，或者码率≤0.25时，采用ldpc bg2；其余情况下，采用ldpc bg1。
18、本发明中，bch编码是利用生成多项式g(x)除移位后的信息码多项式b(x)获得余式r(x)作为校验位：x^(n-k) b(x)=a(x)g(x)+r(x)。
19、本发明中，mlcm的性能通过如下解调解码方法获得：首先进行qam解调，得到各比特的对数似然比值llr，计算出所述ldpc层比特流的llr并进行ldpc解码，对ldpc解码校验正确后，解出的码字作为第一层比特进行ldpc重编码，在此基础上对所述bch层进行二次解调，计算输出每个比特的对数似然比值，并进行llr硬判决和bch解码，解码结果校验正确后，解出的码字作为第二层比特进行bch重编码，然后针对nc层进行三次解调，得到第三层比特。
20、由上述技术方案可知，本发明具有如下有益效果：
21、设置bicm作为对照组，在同一误码率ber的情况下对照bicm与mlcm的信噪比之差，通过逐步增加复杂度选择最优配置方案，确保了mlcm中各层分配比特所对应的fec的总体复杂度最低，在降低纠错码fec的总体复杂度和功耗的同时，获得与传统bicm相当甚至更好的性能。
22、需要说明的是，由于bicm被广泛应用在包括第四代、第五代移动通信等系统中，因此本发明的实施例以bicm为例开展说明。但本发明的分层方法，其参照系统可以为任意编码调制方式，包括但不限于网格编码调制（tcm, trellis coded modulation），以诸如极化码等fec作为信道编码的其他多级编码调制系统等。
23、本发明实施例以ldpc+bch+nc的三层mlcm为例进行说明，但本发明方案可以适用于任意两层以上的mlcm方案，诸如：ldpc+bch， ldpc+nc, bch+nc，以及超过三层的mlcm场景。其原理与做法可以通过本发明例子进行简单的类比操作。
1.一种多级编码调制的分层方法，其特征在于，将数据分成n路信息比特，并为每路信息比特分配不同的编码方案构成n个不同的传输层，对经过编码后的比特流进行mlc星座映射，多级编码调制不同的传输层具有不同的信道容量，各传输层分配的数据量比例按照渐进分层方法进行分配；其中：
2.根据权利要求1的多级编码调制的分层方法，其特征在于，传输层包括ldpc层、bch层和nc层，ldpc层采用ldpc编码，bch层采用bch编码，nc层不进行编码；各层按照信噪比从低到高依次采用ldpc编码、bch编码和不编码。
3.根据权利要求2所述的多级编码调制的分层方法，其特征在于，mlcm每个调制符号包含m个比特，最低复杂度分层配置方式为ldpc层比特数为2，bch层比特数为0，不编码层比特数为m-2，即复杂度最低的分层方式设置为（2，0，m-2)。
4. 根据权利要求3所述的多级编码调制的分层方法，其特征在于，逐步增加复杂度以提升性能时，以2或 2的倍数的比特为步长逐步增加bch层和/或ldpc层的比特数，直到mlcm的性能接近或者超过bicm性能为止。
5.根据权利要求4所述的多级编码调制的分层方法，其特征在于，逐步增加复杂度以提升性能，直到mlcm的性能接近或者超过bicm性能为止的具体步骤包括：
6.根据权利要求5所述的多级编码调制的分层方法，其特征在于，步骤③中，计算mlcm各层码长、码率参数的方法如下：
7. 根据权利要求2的多级编码调制的分层方法，其特征在于，ldpc编码采用两个基矩阵分别为bg1和bg2，当待编码比特数≤292，或者待编码比特数≤3824并且码率≤0.67，或者码率≤0.25时，采用ldpc bg2；其余情况下，采用ldpc bg1；bch编码是利用生成多项式g(x)除移位后的信息码多项式b(x)获得余式r(x)作为校验位：x^(n-k) b(x)=a(x)g(x)+r(x)。
8.根据权利要求2所述的多级编码调制的分层方法，其特征在于，mlcm的性能通过如下解调解码方法获得：首先进行qam解调，得到各比特的对数似然比值llr，计算出所述ldpc层比特流的llr并进行ldpc解码，对ldpc解码校验正确后，解出的码字作为第一层比特进行ldpc重编码，在此基础上对所述bch层进行二次解调，计算输出每个比特的对数似然比值，并进行llr硬判决和bch解码，解码结果校验正确后，解出的码字作为第二层比特进行bch重编码，然后针对nc层进行三次解调，得到第三层比特。
9. 根据权利要求1所述的多级编码调制的分层方法，其特征在于，将数据分成n路信息比特前，将数据首先加tb crc，然后进行码块分割并添加外码；对经过编码后的比特流进行mlc星座映射前，先将比特流合起来进行加扰。
10.根据权利要求1所述述的多级编码调制的分层方法，其特征在于，bicm调制方案用网格编码调制tcm方案或者极化码为编码的多级编码调制方案替代。
