專利名稱：：一種數(shù)字通信方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域中的數(shù)字調(diào)制與解調(diào)技術(shù)，提出一種新的N為奇數(shù)的2NQAM數(shù)字通信方法，在對傳統(tǒng)映射和解映射模塊中使用其根據(jù)新的一種N為奇數(shù)情況下的2NQAM(QuadratureAmplitudeModulation,正交幅度調(diào)制)星座圖實(shí)現(xiàn)映射和解映射功能。
背景技術(shù)：
：數(shù)字調(diào)制與解調(diào)是目前各種通信系統(tǒng)中必不可少的關(guān)鍵技術(shù)。QAM作為數(shù)字調(diào)制的方式之一，被廣泛應(yīng)用于正EE802.11、正EE802.16、DVB-T(DigitalVideoBroadcasting-Terrestrial,地面數(shù)字視頻廣播)以及DVB-C(DigitalVideoBroadcasting-Cable,電纜數(shù)字視頻廣播)等多種無線和有線通信系統(tǒng)。現(xiàn)有數(shù)字通信系統(tǒng)可分解為3個基本構(gòu)成部分，包括數(shù)據(jù)源模塊、映射模塊和解映射模塊，如圖1所示。數(shù)據(jù)源模塊產(chǎn)生比特形式的二進(jìn)制數(shù)據(jù)流；映射模塊根據(jù)星座圖所確定的映射表，將比特形式的二進(jìn)制數(shù)據(jù)流映射為符號形式的發(fā)送數(shù)據(jù)s(n);解映射模塊同樣根據(jù)星座圖所確定的映射表，將符號形式的接收數(shù)據(jù)r(n)反向映射為比特形式的二進(jìn)制數(shù)據(jù)流。其中，映射模塊和解映射模塊通常采用QAM方式對數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字調(diào)制和解調(diào)。映射時，首先將輸入比特流分組，如8QAM是3比特一組，然后根據(jù)比特組中的比特組合，確定其對應(yīng)的星座點(diǎn)的位置，進(jìn)而得到映射后所對應(yīng)的數(shù)字信號的值，該值為一個復(fù)數(shù)。解映射時，則是根據(jù)接收到的數(shù)字信號的值，査找星座圖中與其最接近的星座點(diǎn)，并將該星座點(diǎn)對應(yīng)的比特組作為解調(diào)輸出。因此，數(shù)字通信系統(tǒng)的抗干擾性能與其所采用的星座圖有密切關(guān)系。在信號傳輸過程中，由于各種干擾的存在，接收端接收到的數(shù)字信號在復(fù)數(shù)平面上對應(yīng)的位置，將偏離實(shí)際發(fā)送的星座點(diǎn)。如果干擾較大，解映射時會將實(shí)際發(fā)送星座點(diǎn)周圍的星座點(diǎn)誤判為實(shí)際發(fā)送星座點(diǎn)，從而產(chǎn)生錯誤比特。而且，解映射時錯判至相鄰星座點(diǎn)的概率最大。因此，為了在星座點(diǎn)判決出錯的情況下減少錯誤比特的數(shù)目，需要使星座圖中相鄰星座點(diǎn)所對應(yīng)的比特組中的不同比特數(shù)盡可能少。設(shè)計星座圖時，通常依據(jù)格雷碼規(guī)則編排各星座點(diǎn)對應(yīng)的比特組，而傳統(tǒng)的N為奇數(shù)情況下的2NQAM星座圖無法采用格雷碼規(guī)則。此外，在數(shù)字通信系統(tǒng)中，通常對二進(jìn)制數(shù)據(jù)采用各種信道編碼，以提高系統(tǒng)抵抗干擾的能力。對于巻積碼和部分分組碼(如BCH碼)來說，如果接收端解調(diào)所得二進(jìn)制數(shù)據(jù)流中的錯誤比特的分布較為離散和均勻，則能夠最大限度地發(fā)揮信道編碼的糾錯能力，從而提高系統(tǒng)的誤碼性能。因此，對于采用此類信道編碼的數(shù)字通信系統(tǒng)，同樣應(yīng)當(dāng)使星座點(diǎn)判決出錯時的錯誤比特數(shù)盡可能少，也即是使星座圖中相鄰星座點(diǎn)所對應(yīng)的比特組中的不同比特數(shù)盡可能少，即可提高通信效率。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提出一種新的數(shù)字通信方法，對數(shù)字通信中的映射和解映射模塊中的N為奇數(shù)的2AM星座圖，采用新的星座圖，因而抗噪聲性能得到了較大的提高。本發(fā)明是一種新的數(shù)字通信方法，其具體步驟為1.數(shù)據(jù)源模塊產(chǎn)生比特形式的二進(jìn)制數(shù)據(jù)流；2.映射模塊根據(jù)星座圖確定映射表，其中星座圖是N為奇數(shù)的2NQAM的星座圖，產(chǎn)生方法如下1)首先產(chǎn)生8QAM的星座圖所述星座圖在復(fù)數(shù)平面上呈正方形，8個星座點(diǎn)的均位于該正方形的四個頂角以及四條邊的中點(diǎn)，而正方形的中心沒有星座點(diǎn)；如圖2所示，星座圖所在平面為復(fù)數(shù)平面，兩條軸分別代表實(shí)部和虛部，o為原點(diǎn)；正方形為圖中虛線框，原點(diǎn)o為正方形中心；空心點(diǎn)(即原點(diǎn)o)表示未采用的可分配位置，實(shí)心點(diǎn)表示實(shí)際星座點(diǎn)；2)產(chǎn)生32QAM星座圖所述星座圖在復(fù)數(shù)平面上，每個象限包含8個星座點(diǎn)，且8個星座點(diǎn)的分布圖與上述8QAM星座圖相同；3)依次類推，即得到N為奇數(shù)的2NQAM星座3.映射模塊根據(jù)上述星座圖確定的映射表，將步驟1中產(chǎn)生的比特形式的二進(jìn)制數(shù)據(jù)流映射為符號形式的數(shù)據(jù)，并發(fā)送出去；4.解映射模塊接收映射模塊發(fā)送的符號形式的數(shù)據(jù)，根據(jù)上述星座圖確定的映射表，解映射為比特形式的二進(jìn)制數(shù)據(jù)流，并輸出二進(jìn)制數(shù)據(jù)流。其中，關(guān)于星座圖和映射表的說明以圖2所示的8QAM為例，映射表具有如下形式<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>表中，第一列為8QAM中8個星座點(diǎn)代表的二進(jìn)制數(shù)據(jù)比特組，第二列為映射后所得到的與各比特組所對應(yīng)的數(shù)字信號的值。在星座圖中，每個星座點(diǎn)對應(yīng)于相應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)據(jù)比特組(圖2中每個星座點(diǎn)所對應(yīng)的比特組標(biāo)于其左上方)，且星座點(diǎn)的位置對應(yīng)于數(shù)字信號的數(shù)值。因此，由星座圖可確定出映射表。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和技術(shù)效果在于1.本發(fā)明提出的新的數(shù)字通信系統(tǒng)，在信號傳輸過程中，可以更有效地抵抗信號傳輸過程中的噪聲等干擾；2.本發(fā)明中的映射模塊和解映射模塊所采用的星座圖與巻積碼等編碼結(jié)合使用后，抵抗噪聲等干擾的能力提升得更為顯著；3.本發(fā)明中的映射模塊和解映射模塊所采用的星座圖具有良好的對稱性，從而能夠降低映射和解映射的復(fù)雜度。圖l現(xiàn)有數(shù)字通信系統(tǒng)的基本構(gòu)成部分；圖2本發(fā)明的8QAM星座圖3傳統(tǒng)的32QAM星座圖4本發(fā)明的32QAM星座圖5結(jié)合編碼后的數(shù)字通信方法圖6本發(fā)明與傳統(tǒng)方法未結(jié)合編碼的數(shù)字通信性能比較圖；其中橫縱坐標(biāo)分別為信噪比、誤比特率；圖7本發(fā)明與傳統(tǒng)方法采用巻積碼后的數(shù)字通信誤碼性能比較圖；其中橫縱坐標(biāo)分別為信噪比、誤比特率。具體實(shí)施例方式下面分別列舉本發(fā)明的2個具體實(shí)施例。例l:本發(fā)明是一種新的數(shù)字通信方法，其具體步驟為1.數(shù)據(jù)源模塊產(chǎn)生比特形式的二進(jìn)制數(shù)據(jù)流；2.映射模塊根據(jù)星座圖確定映射表，所述星座圖是N為奇數(shù)的2AM的星座圖，此處給出一種N為奇數(shù)的2AM的星座圖的產(chǎn)生方法-1)首先產(chǎn)生8QAM的星座圖8個星座點(diǎn)位于該正方形的四個邊角以及四條邊的中點(diǎn)，而正方形的中心沒有星座點(diǎn)，且8個星座點(diǎn)符合格雷碼規(guī)則(即相鄰兩個星座點(diǎn)之間只有l(wèi)比特不同)；將其置于第一象限；(本發(fā)明中的8個星座點(diǎn)可以符合格雷碼規(guī)則，也可以不符合，此處以8個星座點(diǎn)符號格雷碼規(guī)則作為實(shí)施例。)2)按照1)中方法，產(chǎn)生第二個8QAM星座圖，將其右側(cè)三個星座點(diǎn)對應(yīng)的數(shù)據(jù)比特與1)中產(chǎn)生的星座圖左側(cè)三個星座點(diǎn)對應(yīng)的數(shù)據(jù)比特一一對應(yīng)；N比特數(shù)據(jù)中用于確定8QAM所在象限的2比特也要按照格雷碼的規(guī)則進(jìn)行分配；3)按照l)中方法，產(chǎn)生第三個8QAM星座圖，將其上側(cè)三個星座點(diǎn)對應(yīng)的數(shù)據(jù)比特與2)中產(chǎn)生的星座圖下側(cè)三個星座點(diǎn)對應(yīng)的數(shù)據(jù)比特一一對應(yīng)；N比特數(shù)據(jù)中用于確定8QAM所在象限的2比特也按照格雷碼的規(guī)則進(jìn)行分配；4)按照l)中方法，產(chǎn)生第四個8Q細(xì)星座圖，將其上側(cè)三個星座點(diǎn)對應(yīng)的數(shù)據(jù)比特與1)中產(chǎn)生的星座圖下側(cè)三個星座點(diǎn)對應(yīng)的數(shù)據(jù)比特一一對應(yīng)；且其左側(cè)三個星座點(diǎn)對應(yīng)的數(shù)據(jù)比特與3)中產(chǎn)生的星座圖右側(cè)三個星座點(diǎn)對應(yīng)的數(shù)據(jù)比特一一對應(yīng)；N比特數(shù)據(jù)中用于確定8QAM所在象限的2比特也按照格雷碼的規(guī)則進(jìn)行分配；此時得到32QAM的星座依次類推，得到N為奇數(shù)的2AM星座圖。3.映射模塊根據(jù)上述N為奇數(shù)的2WQ細(xì)星座圖確定映射表，將上述比特形式的二進(jìn)制數(shù)據(jù)流映射為符號形式的數(shù)據(jù)，并發(fā)送出去。4.解映射模塊接收映射模塊發(fā)送的符號形式的數(shù)據(jù)，根據(jù)上述N為奇數(shù)的2NQAM星座圖確定的映射表，解映射為比特形式的二進(jìn)制數(shù)據(jù)流，并輸出二進(jìn)制數(shù)據(jù)流。采用符合格雷碼規(guī)則的QAM星座圖，可以減少接收端解調(diào)過程中由于將實(shí)際發(fā)送星座點(diǎn)誤判至相鄰星座點(diǎn)所產(chǎn)生的誤比特數(shù)，同時錯誤比特的分布特性使其與巻積碼等編碼方式結(jié)合使用時性能提升更為顯著。例2:本發(fā)明的方法與巻積碼結(jié)合后的通信方法，流程圖如圖5所示1、數(shù)據(jù)源模塊產(chǎn)生比特形式的二進(jìn)制數(shù)據(jù)流；2、編碼模塊對二進(jìn)制數(shù)據(jù)流進(jìn)行編碼處理，得到編碼后的二進(jìn)制c(n);3、映射模塊將編碼后的二進(jìn)制數(shù)據(jù)流c(n)映射為符號形式的數(shù)據(jù)s(n)，包括用于校驗的比特，并發(fā)送出去；4、解映射模塊接收映射模塊發(fā)送的符號形式的數(shù)據(jù)，解映射為比特形式的待譯碼二進(jìn)制數(shù)據(jù)流d(n);5、譯碼模塊對待譯碼的二進(jìn)制數(shù)據(jù)流d(n)進(jìn)行譯碼處理，根據(jù)編碼時加入的用于校驗的比特檢測并糾正傳輸過程中出現(xiàn)錯誤的比特，并輸出二進(jìn)制數(shù)據(jù)流。本發(fā)明未結(jié)合編碼后的的數(shù)字通信性能與傳統(tǒng)的數(shù)字通信性能比較圖，如圖6所示；本發(fā)明結(jié)合巻積碼后的數(shù)字通信性能與傳統(tǒng)的數(shù)字通信性能比較圖，如圖7所示；實(shí)驗表明，本發(fā)明的數(shù)字通信方法與傳統(tǒng)的方法相比，抵抗噪聲等干擾的能力提升得更為顯著。權(quán)利要求1.一種數(shù)字通信方法，其步驟為1)數(shù)據(jù)源模塊產(chǎn)生比特形式的二進(jìn)制數(shù)據(jù)流；2)映射模塊根據(jù)星座圖確定數(shù)據(jù)表，其中星座圖是N為奇數(shù)的2NQAM的星座圖，產(chǎn)生方法如下(1)首先產(chǎn)生8QAM星座圖所述星座圖在復(fù)數(shù)平面上呈正方形，8個星座點(diǎn)均位于正方形的四個頂點(diǎn)以及四邊的中心，而正方形的中心沒有星座點(diǎn)；(2)產(chǎn)生32QAM星座圖所述星座圖在復(fù)數(shù)平面上，每個象限包含8個星座點(diǎn)，且8個星座點(diǎn)的分布圖與上述8QAM星座圖相同；(3)依次類推，即得到N為奇數(shù)的2NQAM星座圖；3)映射模塊根據(jù)上述N為奇數(shù)的2NQAM星座圖確定映射表，將步驟1)中產(chǎn)生的比特形式的二進(jìn)制數(shù)據(jù)流映射為符號形式的數(shù)據(jù)，并發(fā)送出去；4)解映射模塊接收映射模塊發(fā)送的符號形式的數(shù)據(jù)，根據(jù)上述N為奇數(shù)的2NQAM星座圖確定的映射表，解映射為比特形式的二進(jìn)制數(shù)據(jù)流，并輸出二進(jìn)制數(shù)據(jù)流。2.如權(quán)利要求1所述的一種數(shù)字通信方法，其特征在于步驟2)中所述的8QAM星座圖符合格雷碼規(guī)則。3.如權(quán)利要求1所述的一種數(shù)字通信方法，其特征在于步驟2)中所述的象限中的8QAM星座圖是同一個星座圖。4.如權(quán)利要求1所述的一種數(shù)字通信方法，其特征在于步驟2)中所述的象限中的8QAM星座圖是不同的星座圖。全文摘要本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域中的數(shù)字調(diào)制與解調(diào)技術(shù)，提出一種數(shù)字通信方法，在對傳統(tǒng)映射和解映射模塊中使用一種新的N為奇數(shù)情況下的2^NQAM星座圖實(shí)現(xiàn)映射和解映射功能，從而提高了低信噪比情況下的誤碼性能，并降低映射和解映射的復(fù)雜度。而且，映射模塊和解映射模塊中所采用的星座圖與卷積碼等編碼結(jié)合使用后，抵抗噪聲等干擾的能力提升得更為顯著。文檔編號H04L27/34GK101515919SQ200810057990公開日2009年8月26日申請日期2008年2月22日優(yōu)先權(quán)日2008年2月22日發(fā)明者吳毅凌,李紅濱,趙玉萍申請人:北京大學(xué)