一种增强型六维32PSK的调制与解调方法转让专利
申请号 : CN201410796017.2
文献号 : CN104410596B
文献日 : 2017-06-09
发明人 : 陈分雄 , 付杰 , 袁学剑 , 王典洪 , 刘乔西 , 颜学杰 , 王勇
申请人 : 中国地质大学(武汉)
摘要 :
权利要求 :
1.一种增强型六维32PSK的调制与解调方法,其特征在于:(1)调制方法包括具体以下步骤:
(1-1)将32PSK的5个比特码元中的前3个比特码元映射到用三维直角坐标系表示的三维8PSK信号调制星座图中:当前3个码元分别为000、011、101、110、001、010、100和111时,分别将其映射为三维8PSK信号调制星座图中的信号点符号A(0,-0.82,0.58)、B(0,0.82,
0.58)、C(-0.82,0,-0.58)、D(0.82,0,-0.58)、E(-0.82,0,0.58)、F(0.82,0,0.58)、G(0,-
0.82,-0.58)和H(0,0.82,-0.58),信号点符号A、B、C、D、E、F、G和H构成B0(3)星座,且B0(3)星座为单位球的内接正六面体;
将B0(3)星座划分为两个正四面体C0(3)和C1(3),其中正四面体C0(3)对应B0(3)星座中的符号子集{A,B,C,D},C1(3)对应B0(3)星座中的信号点符号子集{E,F,G,H};
前3个比特码元映射后得到第一个发送符号rl;
(1-2)32PSK的5个比特码元中的后2个码元根据前3个码元进行映射:如果前3个比特码元映射为符号子集{A,B,C,D}中的符号,则后2个比特码元按照以下方式映射:当后2个比特码元分别为00、01、10和11时,分别映射为三维8PSK信号调制星座图中的信号点符号a(0,-0.82,0.58)、b(0,0.82,0.58)、c(-0.82,0,-0.58)和d(0.82,0,-
0.58);信号点符号a、b、c和d构成B1(3)星座;
如果前3个比特码元映射为符号子集{E,F,G,H}中的符号,则后2个比特码元按照以下方式映射:当后2个比特码元分别为00、01、10和11时,分别映射为三维8PSK信号调制星座图中的信号点符号e(-0.82,0,0.58)、f(0.82,0,0.58)、g(0,-0.82,-0.58)和h(0,0.82,-
0.58);信号点符号e、f、g和h构成B2(3)星座;
后2个比特码元映射后得到第二个发送符号r2;
(2)解调方法包括以下步骤:
(2-1)接收调制后的两个发送符号rl和r2;
(2-2)计算符号rl到符号集{A,B,C,D,E,F,G,H}中各点的三维欧氏距离,用dA、dB、dC、dD、dE、dF、dG和dH分别表示rl到点A、B、C、D、E、F、G和H的三维欧氏距离;
(2-3)如果接收到的第一个符号rl属于符号子集{A,B,C,D}时,接收到的第二个符号r2只能映射到符号集{a,b,c,d},否则,如果接收到的第一个符号rl属于符号子集{E,F,G,H}时,接收到的第二个符号r2映射到符号集{e,f,g,h},计算根据以下公式分别计算各种情况下第一个符号rl到符号子集中的点的距离与第二个符号r2到符号集中的点的距离之和:d1i=dA+di,d2i=dB+di,d3i=dC+di,d4i=dD+di,i∈{a,b,c,d}d5j=dE+dj,d6j=dF+dj,d7j=dG+dj,d8j=dH+dj,j∈{e,f,g,h}其中di表示接收到的第二个符号r2与符号集{a,b,c,d}中各点的三维欧氏距离,dj表示接收到的第二个符号r2与符号集{e,f,g,h}中各点的三维欧氏距离;
(2-4)步骤(2-3)中求得的所有情况下的距离之和构成距离集合{d1a,d1b,d1c,d1d,d2a,d2b,d2c,d2d,d3a,d3b,d3c,d3d,d4a,d4b,d4c,d4d,d5e,d5f,d5g,d5h,d6e,d6f,d6g,d6h,d7e,d7f,d7g,d7h,d8e,d8f,d8g,d8h},求出该距离集合中最小的欧氏距离,并根据该最小的欧氏距离进行解调判决,从而解调得到原比特码元。
说明书 :
一种增强型六维32PSK的调制与解调方法
技术领域
背景技术
数据高速传输。1948年,香农阐述了在有噪信道中实现可靠通信的信道编码理论。即通信系
统所要求的传输速率小于通信信道的信道容量,则一定存在一种编码方法,当码长足够长
时,使得系统的错误概率可以达到任意小。香农给后人的工作指明了方向,纠错码技术迅速
发展起来。1950年提出了许多结构简单、容易实现的分组码。为了达到较好的纠错能力和编
码效率,分组码的码长通常比较大,这时译码的存储复杂度比较高,对硬件的要求也比较苟
刻。1955年提出了卷积码的编码输出不仅与当前输入有关,还和前面输入有关,通过相邻码
元的相关运算进而得到最后输出。它的纠错能力和编码约束长度以及所采用的译码方式都
有关系,在相同的码率以及空间复杂度条件下,卷积码的性能要优于分组码。1960年一种提
出了BCH码,它是一类重要的循环码,具有很好的代数结构从而能纠正多个错误。可以很容
易根据它能纠正的错误个数构造出相应的BCH码。1962年提出了一类具有稀疏校验矩阵的
LDPC线性分组码,这种分组码不仅能逼近香农限,而且译码复杂度较低、结构灵活。1982年
提出了一种网格编码调制方案TCM码。TCM码的核心思想是利用信号集合扩展的方法为编码
提供冗余信息,在设计码和构造信号映射函数的时候,最大化各个信号序列的自由距离。
TCM虽然引入冗余信息,但是不降低传输速率,是一种高谱效率的传输方案,同时TCM也是第
一种成熟的将编码和调制结合在一起的编码调制方案。1993年提出了一种全新的编码方案
Turbo码,该编码方案巧妙地将两种简单的分量码通过交织器并行级联起来,构造出具有伪
随机特性的长码,并且通过在两个软输入软输出译码器之间进行多次信息迭代实现译码。
由于它的性能远远超过其它编码方案,Turbo码得到了广泛的认同和关注,对当今的信道编
码理论产生了极具深远的影响。
2000年以后,分布式编码、网络编码的纷纷提出,使得编码思想深入到通信系统的方方面
面。
无法满足信息膨胀时代日益增加的数据发送需求,急需一种新的调制与解调方式。
发明内容
的条件下获得一定编码增益。
0.82,0.58)、C(-0.82,0,-0.58)、D(0.82,0,-0.58)、E(-0.82,0,0.58)、F(0.82,0,0.58)、G(0,-0.82,-0.58)和H(0,0.82,-0.58),信号点符号A、B、C、D、E、F、G和H构成B0(3)星座,且B0(3)星座为单位球的内接正六面体;
座图中的信号点符号a(0,-0.82,0.58)、b(0,0.82,0.58)、c(-0.82,0,-0.58)和d(0.82,0,-
0.58);信号点符号a、b、c和d构成B1(3)星座;
座图中的信号点符号e(-0.82,0,0.58)、f(0.82,0,0.58)、g(0,-0.82,-0.58)和h(0,0.82,-
0.58);信号点符号e、f、g和h构成B2(3)星座;
况下第一个符号rl到符号子集中的点的距离与第二个符号r2到符号集中的点的距离之和:
些传统方法相比,在相同平均功率、谱效和信噪比下,具有更低的误码率;
上各点的三维欧氏距离,随后计算第二个接收符号到B1 和B2 星座上各点的三维欧氏距
离,然后根据调制规则将这两个欧氏距离分别相加,最后按照这两个欧氏距离的和的最小
值进行解调判决,通过这种方式可以纠正一些可能判决出错的符号,从而降低误码率,提高
抗干扰能力;
附图说明
具体实施方式
0.82,0.58)、C(-0.82,0,-0.58)、D(0.82,0,-0.58)、E(-0.82,0,0.58)、F(0.82,0,0.58)、G(3)
(0,-0.82,-0.58)和H(0,0.82,-0.58),信号点符号A、B、C、D、E、F、G和H构成图1所示的B0星座,且B0(3)星座为单位球的内接正六面体;
座图中的信号点符号a(0,-0.82,0.58)、b(0,0.82,0.58)、c(-0.82,0,-0.58)和d(0.82,0,-
0.58);信号点符号a、b、c和d构成图4所示的B1(3)星座;
座图中的信号点符号e(-0.82,0,0.58)、f(0.82,0,0.58)、g(0,-0.82,-0.58)和h(0,0.82,-
0.58);信号点符号e、f、g和h构成图5所示的B2(3)星座;
况下第一个符号rl到符号子集中的点的距离与第二个符号r2到符号集中的点的距离之和:
解调出的前3个比特为000,后2个比特为01。则解调出发送端发送的原始6个比特为00001。
强型六维32PSK星座的最小欧氏距离:
4.7712dB。因此,本发明所述一种增强型六维32PSK调制和解调方法与经典的二维32PSK和
32QAM星座相比,获得的解调增益分别为:
发明所述的一种增强型六维32PSK调制格式与其它经典方法误码率(SEP)对比图。从实验结
果中可以看出,在相同的信噪比下,本发明具有更低的误码率。在误码率为10-4时,与二维
32PSK和32QAM星座相比,本发明所述的一种增强型六维32PSK的设计方法可获得的距离增
益分别大约为17.5db和10.5db,在各星座有相同平均功率和谱效的条件下,本发明的设计
方案可获得的解调增益分别大约为12.8db和5.8db。
均功率、谱效和信噪比下,本发明所述一种增强型六维32PSK的调制和解调方法具有更低的
误码率。并且该增强型六维信号空间具有组成结构简单、星座点对称性好、调制和解调方法
具有极低计算复杂性。所以本发明可为下一代超高速超宽带无线通信技术提供一种性能优
越的调制和解调方案。