專利名稱：：一種qam星座圖的映射和解映射方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明是關(guān)于通信領(lǐng)域中的數(shù)字調(diào)制與解調(diào)技術(shù)，具體涉及一種QAM星座圖的映射和解映射方法。
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IEEE802.11、IEEE802.16、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(wú)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(gè)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。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(hào)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(hào)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(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字調(diào)制和解調(diào)。映射時(shí)，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(duì)應(yīng)的星座點(diǎn)的位置，進(jìn)而得到映射后所對(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)的值，該值為一個(gè)復(fù)數(shù)。解映射時(shí)，則是根據(jù)接收到的數(shù)字信號(hào)的值，查找星座圖中與其最接近的星座點(diǎn)，并將該星座點(diǎn)對(duì)應(yīng)的比特組作為解調(diào)輸出。在信號(hào)傳輸過(guò)程中，由于各種干擾的存在，接收端接收到的數(shù)字信號(hào)在復(fù)數(shù)平面上對(duì)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(shí)會(huì)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(cuò)誤比特。因此，如何提高通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)的調(diào)制和解調(diào)準(zhǔn)確度是目前國(guó)際通信領(lǐng)域研究的難點(diǎn)和熱點(diǎn)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供了一種QAM星座圖的映射和解映射方法，采用該方法可以使誤碼概率降低。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種22"階QAM星座圖的映射和解映射方法(n為自然數(shù))，其步驟包括-1)將QPSK星座圖復(fù)制并分別平移至復(fù)平面的四個(gè)象限內(nèi)，產(chǎn)生16QAM星座圖，依次類推，進(jìn)行迭代，形成2^a階QAM星座2)上述2^a階QAM星座圖中，星座點(diǎn)的標(biāo)簽由2n+2個(gè)比特組成，其中將前2比特對(duì)應(yīng)于星座點(diǎn)所在的2211QAM星座圖所位于的象限，后2n比特則在復(fù)平面的象限之間呈現(xiàn)出對(duì)稱的規(guī)律；3)根據(jù)QPSK星座圖映射表，首先獲得QPSK映射值，以之為基礎(chǔ)進(jìn)行迭代，進(jìn)而得到16QAM的映射值，依此類推，得到2^a階QAM星座的映射值；4)解映射時(shí),根據(jù)2211+2階QAM符號(hào)的實(shí)部和虛部的符號(hào)位，獲得相應(yīng)比特的判決值；之后，將2^,介QAM星座圖的象限I內(nèi)的2"QAM的中心平移至原點(diǎn)，以之為基礎(chǔ)，進(jìn)行2^階QAM解映射計(jì)算，得到對(duì)應(yīng)比特的判決值，依此類推，直至QPSK為止，從而得到所有2n+2個(gè)比特的判決值。在上述2^w階QAM星座圖中，分別位于象限i和象限n或者象限in和象限iv的星座點(diǎn)的標(biāo)簽的后2n比特關(guān)于虛軸對(duì)稱，分別位于象限i和象限in或者象限n和象限iv的星座點(diǎn)的標(biāo)簽的后2n比特關(guān)于原點(diǎn)對(duì)稱，分別位于象限i和象限iv或者象限n和象限ni的星座點(diǎn)的標(biāo)簽的后2n比特則關(guān)于實(shí)軸對(duì)稱。在上述2"w階QAM星座圖中，2^a階QAM的映射值表示為&^，在象限I、象限II、象限III和象限IV的映射值分別為(s2/))_+a)+/*o2",.+a),(一&,—+》(A",i+'—")+—")和(+")+—，其中，a是任一象限內(nèi)"22nQAM"單元的中心到2^WQAM星座圖的實(shí)軸或虛軸的距離。一種22n+1階QAM星座圖的映射和解映射方法(n為自然數(shù))，其步驟包括1)將8QAM星座圖復(fù)制并分別平移至復(fù)平面的四個(gè)象限內(nèi)，產(chǎn)生32QAM星座圖，依次類推，進(jìn)行迭加形成2"a階QAM星座2)上述22"+3階QAM星座圖中，星座點(diǎn)的標(biāo)簽由2n+3個(gè)比特組成,其中將前2比特對(duì)應(yīng)于星座點(diǎn)所在的2^"QAM星座圖所位于的象限，后2n+l比特則在復(fù)平面的象限之間呈現(xiàn)出對(duì)稱的規(guī)律；3)根據(jù)8Q細(xì)星座圖映射表，首先獲得8QAM映射值，以之為基礎(chǔ)進(jìn)行迭代，進(jìn)而得到32QAM的映射值，依此類推，得到2"^階QAM星座的映射值；4)解映射時(shí)，根據(jù)22n+3階QAM符號(hào)的實(shí)部和虛部的符號(hào)位,獲得相應(yīng)比特的判決值；之后，將22n+3階QAM星座圖的象限I內(nèi)的22n+1QAM的中心平移至原點(diǎn)，以之為基礎(chǔ)，進(jìn)行fn+i階QAM解映射計(jì)算，得到對(duì)應(yīng)比特的判決值，依此類推，直至8QAM為止，從而得到所有2n+3個(gè)比特的判決值。所述8QAM星座圖在復(fù)數(shù)平面上呈正方形，8個(gè)星座點(diǎn)均位于該正方形的四個(gè)頂角以及四條邊的中點(diǎn)，而正方形的中心沒(méi)有星座點(diǎn)。在上述22n+3階QAM星座圖中，分別位于象限I和象限II或者象限III和象限IV的星座點(diǎn)的標(biāo)簽的后2n+l比特關(guān)于虛軸對(duì)稱，分別位于象限i和象限ni或者象限n和象限iv的星座點(diǎn)的標(biāo)簽的后2n+l比特關(guān)于原點(diǎn)對(duì)稱，分別位于象限I和象限IV或者象限n和象限m的星座點(diǎn)的標(biāo)簽的后2n+l比特關(guān)于實(shí)軸對(duì)稱。上述22"+3階QAM星座圖中，2215+3階QAM的映射值表示為j2+3，其在象限I、象限II、象限III和象限IV的映射值分別為02"+1,+°0+>02+1,;+"),(—s2+1,r—")+y*o2+1'i+"),(一^+1,一")+>(—a"+w一")禾口(^+',+")+_/*(-^^-")，其中"是任一象限內(nèi)"22n+1QAM"單元的中心到22"3QAM星座圖的實(shí)軸或虛軸的距離。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明星座圖所采用的星座點(diǎn)具有良好的對(duì)稱性，QAM映射和解映射采用迭代方法，從而使映射和解映射的規(guī)則均較為簡(jiǎn)單，因此更加便于數(shù)據(jù)的調(diào)制和解調(diào)。圖1為正方形QPSK星座圖的示意圖；圖2為正方形16QAM星座圖的示意圖；圖3為正方形64QAM星座圖的示意圖；圖4為正方形8QAM星座圖的示意圖；圖5為正方形32QAM星座圖的示意圖；圖6為正方形128QAM星座圖的示意圖。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述-1、產(chǎn)生QPSK星座圖和8QAM星座圖QAM星座圖所在平面為復(fù)數(shù)平面，兩條分別代表實(shí)部和虛部的相互垂直的軸相交于原點(diǎn)O，并將復(fù)數(shù)平面分為四個(gè)象限，其中象限I位于右上角，象限II位于左上角，象限III位于左下角，象限IV位于右下角。所述QPSK星座圖在復(fù)數(shù)平面上呈正方形，4個(gè)星座點(diǎn)均位于該正方形的四個(gè)頂角。如圖1所示，正方形的QPSK星座圖為圖中虛線框，原點(diǎn)O為正方形中心，實(shí)心點(diǎn)表示實(shí)際星座點(diǎn)。QPSK星座圖是所有2^階QAM星座圖的最小單元。所述8QAM星座圖在復(fù)數(shù)平面上也呈正方形，8個(gè)星座點(diǎn)均位于該正方形的四個(gè)頂角以及四條邊的中點(diǎn)，而正方形的中心沒(méi)有星座點(diǎn)。如圖4所示，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)；8QAM星座圖是所有22n+1階QAM星座圖的最小單元。2、產(chǎn)生2^w階和2hw階正方形QAM星座圖(n為自然數(shù))將22"階正方形QAM星座圖復(fù)制并分別平移至復(fù)平面的四個(gè)象限內(nèi)，每個(gè)象限包含22"個(gè)星座點(diǎn)，且22"個(gè)星座點(diǎn)的分布圖與22nQAM星座圖相同；則可得到22n+2階正方形QAM星座圖。將22n+1階正方形QAM星座圖復(fù)制并分別平移至復(fù)平面的四個(gè)象限內(nèi)，每個(gè)象限包含fn+i個(gè)星座點(diǎn)，且2hw個(gè)星座點(diǎn)的分布圖與2""QAM星座圖相同；則可得到2211+3階正方形QAM星座圖。3、產(chǎn)生2^^階和2^"階正方形QAM星座圖的標(biāo)簽2^^階QAM星座點(diǎn)由2n+2個(gè)比特組成的標(biāo)簽表示，其中將前2比特對(duì)應(yīng)于星座點(diǎn)所在的'^nQAM"單元所位于的象限，而且這2比特按照格雷碼進(jìn)行編排；后2n比特則對(duì)應(yīng)于星座點(diǎn)在其所在"2211QAM"單元中的位置。其中象限I和象限II或者象限m和象限IV的星座點(diǎn)標(biāo)簽的后2n比特關(guān)于虛軸對(duì)稱，象限i和象限ni或者象限n和象限iv的星座點(diǎn)標(biāo)簽的后2n比特關(guān)于原點(diǎn)對(duì)稱，象限I和象限IV或者象限n和象限m的星座點(diǎn)標(biāo)簽的后2n比特關(guān)于實(shí)軸對(duì)稱。2^^階QAM星座點(diǎn)由2n+3個(gè)比特組成的標(biāo)簽表示，其中將前2比特對(duì)應(yīng)于星座點(diǎn)所在的"22"+1QAM"單元所位于的象限，而且這2比特按照格雷碼進(jìn)行編排；后2n+l比特則對(duì)應(yīng)于星座點(diǎn)在其所在"22"+1QAM"單元中的位置。其中象限I和象限n或者象限III和象限IV的星座點(diǎn)標(biāo)簽的后2n+l比特關(guān)于虛軸對(duì)稱，象限i和象限in或者象限n和象限iv的星座點(diǎn)標(biāo)簽的后2n+l比特關(guān)于原點(diǎn)對(duì)稱，象限I和象限IV或者象限n和象限III的星座點(diǎn)標(biāo)簽的后2n+l比特關(guān)于實(shí)軸對(duì)稱。4、映射方法以圖1為例，QPSK映射表具有如下形式:<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表1上表中，第一列為QPSK中4個(gè)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(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)的值。在星座圖中，每個(gè)星座點(diǎn)對(duì)應(yīng)于相應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)據(jù)比特組(圖l中每個(gè)星座點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的比特組標(biāo)于其左上方)，且星座點(diǎn)的位置對(duì)應(yīng)于數(shù)字信號(hào)的數(shù)值。因此，由星座圖可確定出映射表。由QPSK映射值經(jīng)過(guò)迭代可以得到16QAM映射值，16QAM映射值經(jīng)過(guò)迭代可以得到64QAM映射值,依此類推?？傊?，22"階QAM的映射值經(jīng)過(guò)迭代可以得到22"+2階QAM的映射值。2"階QAM的映射值用公式可以表示為^^^,+力^，其中&,是實(shí)部值，、i是虛部值,下標(biāo)2n表示每個(gè)星座點(diǎn)由2n個(gè)比特來(lái)表示其位置。對(duì)應(yīng)于不同的星座點(diǎn)，其二進(jìn)制數(shù)據(jù)比特組也不相同，那么公式中的^,和^，,自然也不相同。2"+2階QAM的映射值表示為&+2,其在象限I、象限II、象限III和象限IV的映射值分別為+其中"是任一象限內(nèi)"22nQAM"單元的中心到22"+2QAM星座圖的實(shí)軸或虛軸的距離，n的取值不同，"的取值也不相同。同樣，對(duì)于2""階QAM的每個(gè)星座點(diǎn)其映射值&+2也各不相同。以圖4為例，8QAM映射表具有如下形式<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>表2上表中，第一列為8QAM中8個(gè)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(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)的值。由8QAM映射值經(jīng)過(guò)迭代可以得到32QAM映射值,32QAM映射值經(jīng)過(guò)迭代可以得到128QAM映射值,依此類推?？傊?，22n+1階QAM的映射值經(jīng)過(guò)迭代可以得到22n+3階QAM的映射值。22n+I階QAM的映射值用公式可以表示為s2+1=s2+1，,+>2+1"其中&+1,是實(shí)部值，A"+,，,是虛部值，下標(biāo)2n+l表示每個(gè)星座點(diǎn)由2n+l個(gè)比特來(lái)表示其位置。對(duì)應(yīng)于不同的星座點(diǎn)，其二進(jìn)制數(shù)據(jù)比特組也不相同，那么公式中的^+,，f和^^自然也不相同。22n+3階QAM的映射值表示為A^，其在象限I、象限II、象限III和象限IV的映射值分別為02"+u+")+>02"+i,'+"),(—^"+u+，(一^+1,一")+>(一^+1,,-)禾口"2n+1,+")+>(-&+1廣")。其中"是任一象限內(nèi)"22n+1QAM"單元的中心到22"3QAM星座圖的實(shí)軸或虛軸的距離，n的取值不同，"的取值也不相同。同樣，對(duì)于2^s階QAM的每個(gè)星座點(diǎn)其映射值&+3也各不相同5.解映射的設(shè)計(jì)方法解映射時(shí)，以各比特判決為，O，或，l'的對(duì)數(shù)似然比(Log-LikeliwoodRatio,LLR)作為其軟判決值，即各比特的軟判決值為丄丄竭蘭Log二<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>尸d,上式中，y表示接收信號(hào)樣點(diǎn)的復(fù)數(shù)值，^表示接收信號(hào)樣點(diǎn)解映射所得比特組中的第k個(gè)比特。根據(jù)最大似然準(zhǔn)則，AWGN信道下各比特軟判決值的計(jì)算表達(dá)式為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>(1)上式中，^表示星座點(diǎn)在復(fù)平面中對(duì)應(yīng)的數(shù)值。《"為星座圖中第k個(gè)比特為'O'的所有星座點(diǎn)的集合，《"則表示第k個(gè)比特為'r的所有星座點(diǎn)的集合，mi〃(/(々))表示集合(中使/(/)最小的/所對(duì)應(yīng)的/w)的值。圖來(lái)說(shuō)，標(biāo)簽的最高位^為，0'的星座點(diǎn)集合與&為'r的星座點(diǎn)集合關(guān)于虛軸對(duì)稱，根據(jù)式(1)可推導(dǎo)出ZZ及(&)的近似計(jì)算表達(dá)式為丄丄iA)a^。標(biāo)簽的次高位^對(duì)應(yīng)軟判決值的計(jì)算與6,類似，其對(duì)稱軸為實(shí)軸，可得丄M(^)ay,。在22"+2QAM星座圖中，其相鄰象限的"22nQAM"單元中該2n比特的編排關(guān)于實(shí)軸或虛軸對(duì)稱；在22n+3QAM星座圖中，其相鄰象限的"22n+1QAM"單元中該2n+l比特的編排關(guān)于實(shí)軸或虛軸對(duì)稱。因此，令X^=|>v|+>k|，以少^做為接收信號(hào)對(duì)象限I內(nèi)的"22nQAM"或是"22n+1QAM"單元進(jìn)行分析即可。進(jìn)一步令y=(^1-/)+y、((W-")，將象限I內(nèi)"22nQAM"或"22n+1QAM"單元的中心平移至原點(diǎn)，即可將;/做為接收信號(hào)進(jìn)行解映射。其中y的值等于象限I中的"2^QAM"或"221^QAM"單元所在的中心點(diǎn)到實(shí)軸或虛軸的距離。若"22nQAM"或"22n+1QAM"單元中n的值大于l，則繼續(xù)上面的操作，直至n等于l，即調(diào)制方式為QPSK或8QAM為止。其中，對(duì)于2211QAM，利用式(1)或其它方式根據(jù)QPSK的解映射方法求得最后兩比特的判決值；對(duì)于2^QAM，利用式(l)或其它方式根據(jù)8QAM的解映射方法求得最后三比特的判決值。如果采用硬判決，可根據(jù)軟判決值的符號(hào)位獲得硬判決值。如果iZ/(Z7,.)20，則^判決為，0，;如果丄丄叫)<0，則&,.判決為，r。以下以具體實(shí)施例說(shuō)明本發(fā)明。例l:64QAM的映射和解映射設(shè)計(jì)方法，具體步驟如下1將QPSK星座圖復(fù)制并分別平移至復(fù)平面的四個(gè)象限內(nèi)，每個(gè)象限包含4個(gè)星座點(diǎn)，且這4個(gè)星座點(diǎn)的分布圖與QPSK星座圖相同，則可得到16QAM星座圖，如圖2。再將16QAM星座圖復(fù)制并分別平移至復(fù)平面的四個(gè)象限內(nèi)，每個(gè)象限包含16個(gè)星座點(diǎn)，且這16個(gè)星座點(diǎn)的分布圖與16QAM星座圖相同，則可得到64QAM星座亂如圖3。2將16QAM星座圖中的每個(gè)星座點(diǎn)對(duì)應(yīng)于一個(gè)由4個(gè)比特組成的標(biāo)簽，其中前2比特根據(jù)星座點(diǎn)所在的"QPSK"單元所位于的象限確定，而且這2比特按照格雷碼進(jìn)行編排。以圖2為例，前2比特"ir、"oi"、"oo"和"io"分別對(duì)應(yīng)象限i、象限n、象限m和象限W。標(biāo)簽的后2比特對(duì)應(yīng)于星座點(diǎn)在其所在"QPSK"單元中的位置。象限I和象限n或者象限in和象限iv的星座點(diǎn)的標(biāo)簽的后2比特關(guān)于虛軸對(duì)稱，象限i和象限m或者象限n和象限iv的星座點(diǎn)的標(biāo)簽的后2比特關(guān)于原點(diǎn)對(duì)稱，象限i和象限iv或者象64QAM星座圖中的每個(gè)星座點(diǎn)對(duì)應(yīng)于一個(gè)由6個(gè)比特組成的標(biāo)簽，其中前2比特根據(jù)星座點(diǎn)所在的"16QAM"單元所位于的象限確定，而且這2比特按照格雷碼進(jìn)行編排。標(biāo)簽的后4比特則對(duì)應(yīng)于星座點(diǎn)在其所在"16QAM"單元中的位置。象限I和象限II或者象限m和象限iv的星座點(diǎn)的標(biāo)簽的后4比特關(guān)于虛軸對(duì)稱，象限i和象限ni或者象限n和象限iv的星座點(diǎn)的標(biāo)簽的后4比特關(guān)于原點(diǎn)對(duì)稱，象限i和象限iv或者象限n和象限in的星座的標(biāo)簽的后4比特關(guān)于實(shí)軸對(duì)稱，以圖3為例。3.映射方法為首先，由一個(gè)QPSK符號(hào)&=+/"2,,.經(jīng)過(guò)迭代得到一個(gè)16QAM符號(hào)&=、+，以圖1為例，當(dāng)QPSK的標(biāo)簽分別為"11","01"，"00"或者"10"時(shí)，其映射值分別為l+j，-l+j，l-j。即、,分別為l,-l，-l,l;、,分別為U,-l,-l。又因2211+2階QAM的映射值^+2在象限I、象限II、象限III和象限IV的映射值分別為C^,+cO+戶C^+a)，(一&",-")++,(-A",-°0+—")和02,+")+/(—&,,-")。其中"是任一象限內(nèi)"22nQAM"單元的中心到22n+2QAM星座圖的實(shí)軸或虛軸的距離。在這里,"QPSK"單元的中心到16QAM星座圖的實(shí)軸或虛軸的距離為2,所以16QAM的映射值S4在象限I、象限II、象限m和象限IV的映射值分別為(、+2)+々(+2),(—s2,—2)++2),(-&,—2)+-2)和+2)+-2)。由于s2,和~的4組取值各不相同，所以S4的16個(gè)取值也各不相同。其次，由一個(gè)16QAM符號(hào)s,、+jV^經(jīng)過(guò)迭代得到一個(gè)64QAM符號(hào)4=&,+戶《^,16QAM共有16個(gè)映射值，并與其星座點(diǎn)的標(biāo)簽一一對(duì)應(yīng)。因?yàn)?2"+2階QAM的映射值s2+2在象限I、象限II、象限III和象限IV的映射值分別為"2,+)+>02,,+"),(K")+Hv,+a)，(_W-a)和+a)。其中a是任一象限內(nèi)"22nQAM"單元的中心到22"2QAM星座圖的實(shí)軸或虛軸的距離。在這里，"16QAM"單元的中心到64QAM星座圖的實(shí)軸或虛軸的距離為4,所以64QAM的映射值Ss在象限I、象限II、象限III和象限IV的映射值分別為(V+4)+>(~+4),(—~—4)+>(+4),4)+4)和(、+4)+>(-、,-4)。由于、和的16組取值各不相同，所以擴(kuò)展到四個(gè)象限后的S6的64個(gè)取值也各不相同。4.解映射方法為首先，64QAM星座圖中，標(biāo)簽的最高位^為'0'的星座點(diǎn)集合與6,為'1'的星座點(diǎn)集合關(guān)于虛軸對(duì)稱，根據(jù)式(l)可推導(dǎo)出Hi(^)的近似計(jì)算表達(dá)式為i^iA)SA。標(biāo)簽的次高位62對(duì)應(yīng)軟判決值的計(jì)算與6,類似，其對(duì)稱軸為實(shí)軸，可得丄iJ(^)a^。由于64QAM相鄰象限的"16QAM"單元中標(biāo)簽的編排關(guān)于實(shí)軸或虛軸對(duì)稱，因此，令}^,=|》|+>|少,|，以yaft,做為接收信號(hào)對(duì)象限I內(nèi)的"16QAM"單元進(jìn)行分析即可。進(jìn)一步令少=(k|")+>((kl")》使得象限I內(nèi)"16QAM"單元的中心平移至原點(diǎn)，即可將3/做為接收信號(hào)進(jìn)一步處理。其次，在中心移至原點(diǎn)的16QAM星座圖中，其標(biāo)簽的最高位&為，0，的星座點(diǎn)集合與^為'r的星座點(diǎn)集合關(guān)于虛軸對(duì)稱，根據(jù)式(1)可推導(dǎo)出￡￡及(~)的近似計(jì)算表達(dá)式為L(zhǎng)L及(Zg。3^。標(biāo)簽的次高位&對(duì)應(yīng)軟判決值的計(jì)算與63類似，其對(duì)稱軸為實(shí)軸，可得y,。由于16QAM相鄰象限的"QPSK"單元中標(biāo)簽的編排關(guān)于實(shí)軸或虛軸對(duì)稱，因此，令>^=|>^|+>|凡|，以人6,做為接收信號(hào)對(duì)象限1內(nèi)的"QPSK"單元進(jìn)行分析即可。進(jìn)一步令/=(|少」-2)+>((|凡卜2))，使得象限I內(nèi)"QPSK，，單元的中心平移至原點(diǎn)，即可將/做為接收信號(hào)進(jìn)一步處理。對(duì)QPSK解映射時(shí)，根據(jù)式(l)可計(jì)算得到65和&對(duì)應(yīng)的軟判決值。如果采用硬判決，可根據(jù)軟判決值的符號(hào)位獲得硬判決值。如果LL及(6,)^0，則Z^判決為'0';如果丄丄7(^<0，則、判決為'r。例2:128QAM的星座圖、標(biāo)簽、映射和解映射設(shè)計(jì)方法，具體步驟如下1將8QAM星座圖(如圖4)復(fù)制并分別平移至復(fù)平面的四個(gè)象限內(nèi)，每個(gè)象限包含8個(gè)星座點(diǎn)，且這8個(gè)星座點(diǎn)的分布圖與8QAM星座圖相同，則可得到32QAM星座圖，如圖5。再將32QAM星座圖復(fù)制并分別平移至復(fù)平面的四個(gè)象限內(nèi)，每個(gè)象限包含32個(gè)星座點(diǎn)，且這32個(gè)星座點(diǎn)的分布圖與32QAM星座圖相同，則可得到128QAM星座圖，如圖6。2將32QAM星座圖中的每個(gè)星座點(diǎn)對(duì)應(yīng)于一個(gè)由5個(gè)比特組成的標(biāo)簽,其中前2比特根據(jù)星座點(diǎn)所在的"8QAM"單元所位于的象限確定，而且這2比特按照格雷碼進(jìn)行編排。以圖5為例，前2比特"ir、"or、"oo"和〃io"分別對(duì)應(yīng)象限i、象限n、象限m和象限IV。標(biāo)簽的后3比特對(duì)應(yīng)于星座點(diǎn)在其所在"8QAM"單元中的位置。象限I和象限II或者象限in和象限iv的星座點(diǎn)的標(biāo)簽的后3比特關(guān)于虛軸對(duì)稱，象限i和象限m或者象限n和象限iv的星座點(diǎn)的標(biāo)簽的后3比特關(guān)于原點(diǎn)對(duì)稱，象限i和象限iv或者象限n和象限ni的星座點(diǎn)的標(biāo)簽的后3比特關(guān)于實(shí)軸對(duì)稱。128QAM星座圖中的每個(gè)星座點(diǎn)對(duì)應(yīng)于一個(gè)由7個(gè)比特組成的標(biāo)簽,其中前2比特根據(jù)星座點(diǎn)所在的"32QAM"單元所位于的象限確定，而且這2比特按照格雷碼進(jìn)行編排。標(biāo)簽的后5比特則對(duì)應(yīng)于星座點(diǎn)在其所在"32QAM"單元中的位置。象限I和象限II或者象限m和象限iv的星座點(diǎn)的標(biāo)簽的后5比特關(guān)于虛軸對(duì)稱，象限i和象限m或者象限n和象限iv的星座點(diǎn)的標(biāo)簽的后5比特關(guān)于原點(diǎn)對(duì)稱，象限i和象限iv或者象限n和象限ni的標(biāo)簽的后5比特關(guān)于實(shí)軸對(duì)稱，以圖6為例。3.映射的設(shè)計(jì)方法首先，由一個(gè)8QAM符號(hào)&=&+>、,經(jīng)過(guò)迭加得到一個(gè)32QAM符號(hào)s5=、+;，以表2中的映射值為例，8QAM有8個(gè)映射值。又因22n+3階QAM的映射值&+3在象限I、象限II、象限III和象限IV的映射值分別為02"+1,+")+>(&"+1,,+"),(一^"+1,-")+>(&"+1,,+")，(一&+1,一00+>(一52+1,,一00禾口(^+i,+")+X-^+u-")。其中"是任一象限內(nèi)"22n+1QAM"單元的中心到22n+3QAM星座圖的實(shí)軸或虛軸的距離。在這里，"8QAM"單元的中心到32QAM星座圖的實(shí)軸或虛軸的距離為3,所以32QAM的映射值Ss在象限I、象限II、象限III和象限IV的映射值分別為(&+3)+>(~+3)，(_s3,-3)+>(+3),。3,—3)+_/(、,—3)和(~+3)+_/'*(-氣,-3)。由于^的8個(gè)取值各不相同，所以分布在4個(gè)象限中的Ss的32個(gè)取值也各不相同。其次，由一個(gè)32qam符號(hào)&=+>~經(jīng)過(guò)迭代得到一個(gè)128qam符號(hào)A=f+>57,,32qam共有32個(gè)映射值，并與其星座點(diǎn)的標(biāo)簽一一對(duì)應(yīng)。因?yàn)?2n+3階qam的映射值&+3在象限I、象限II、象限III和象限IV的映射值分別為02+1,+")+/<^^+")'(一&"+1,—")+/'(4+1"+")'(一&+1,-")+■/(-&+!,,-")和(^+u+")+戶(-^+U-")。其中"是任一象限內(nèi)"22n+1qam"單元的中心到22n+3qam星座圖的實(shí)軸或虛軸的距離。在這里，"32qam"單元的中心到128qam星座圖的實(shí)軸或虛軸的距離為6,所以128qam的映射值S7在象限i、象限n、象限m和象限iv的映射值分另'J為(55,+6)+6),(—&-6)+>(~+6),(-~-6)+>(-一6)和05,+6)+6)。由于Ss的32個(gè)取值各不相同，所以擴(kuò)展到四個(gè)象限后的S7的128個(gè)取值也各不相同。4.解映射的設(shè)計(jì)方法首先，128QAM星座圖中，標(biāo)簽的最高位6,為'0'的星座點(diǎn)集合與^為'r的星座點(diǎn)集合關(guān)于虛軸對(duì)稱，根據(jù)式(l)可推導(dǎo)出ZiJ(W的近似計(jì)算表達(dá)式為丄i^(Z^aA。標(biāo)簽的次高位62對(duì)應(yīng)軟判決值的計(jì)算與6,類似，其對(duì)稱軸為實(shí)軸，可得2^及(62)乂。由于128QAM相鄰象限的"32QAM"單元中標(biāo)簽的編排關(guān)于實(shí)軸或虛軸對(duì)稱，因此，令；;血=|y」+，以凡^做為接收信號(hào)對(duì)象限I內(nèi)的"32QAM"單元進(jìn)行分析即可。進(jìn)一步令y=(^」—6)+>((|;;」—6))，使得象限I內(nèi)"32QAM"單元的中心平移至原點(diǎn)，即可將y做為接收信號(hào)進(jìn)一步處理。其次，在中心移至原點(diǎn)的32QAM星座圖中，其標(biāo)簽的最高位63為，0，的星座點(diǎn)集合與^為'r的星座點(diǎn)集合關(guān)于虛軸對(duì)稱，根據(jù)式(i)可推導(dǎo)出zzi(zg的近似計(jì)算表達(dá)式為L(zhǎng)Zi(/>j):^。標(biāo)簽的次高位~對(duì)應(yīng)軟判決值的計(jì)算與63類似，其對(duì)稱軸為實(shí)軸，可得乂,。由于32QAM相鄰象限的"8QAM"單元中標(biāo)簽的編排關(guān)于實(shí)軸或虛軸對(duì)稱，因此，令>^,=|^+4^|，以y血做為接收信號(hào)對(duì)象限I內(nèi)的"8QAM"單元進(jìn)行分析即可。進(jìn)一步令/=(|j/r|—力+戶((l凡l—3)),使得象限I內(nèi)"SQAM"單元的中心平移至原點(diǎn)，即可將/做為接收信號(hào)進(jìn)一步處理。對(duì)8QAM解映射時(shí)，根據(jù)式(1)可計(jì)算得到65、~和&7對(duì)應(yīng)的軟判決值。如果采用硬判決，可根據(jù)軟判決值的符號(hào)位獲得硬判決值。如果丄LR(Z),.)20，則&,判決為'0，；如果丄￡/(6,)<0，則^判決為'r。以上通過(guò)詳細(xì)實(shí)施例描述了本發(fā)明所提供的QAM星座圖的映射和解映射方法，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本發(fā)明實(shí)質(zhì)的范圍內(nèi)，可以對(duì)本發(fā)明做一定的變形或修改；其制備方法也不限于實(shí)施例中所公開(kāi)的內(nèi)容。權(quán)利要求1、一種22n階QAM星座圖的映射和解映射方法，其步驟包括1)將QPSK星座圖復(fù)制并分別平移至復(fù)平面的四個(gè)象限內(nèi)，產(chǎn)生16QAM星座圖，依次類推，進(jìn)行迭代，形成22n+2階QAM星座圖；2)上述22n+2階QAM星座圖中，星座點(diǎn)的標(biāo)簽由2n+2個(gè)比特組成，其中將前2比特對(duì)應(yīng)于星座點(diǎn)所在的22nQAM星座圖所位于的象限，后2n比特則在復(fù)平面的象限之間呈現(xiàn)出對(duì)稱的規(guī)律；3)根據(jù)QPSK星座圖映射表，首先獲得QPSK映射值，以之為基礎(chǔ)進(jìn)行迭代，進(jìn)而得到16QAM的映射值，依此類推，得到22n+2階QAM星座的映射值；4)解映射時(shí)，根據(jù)22n+2階QAM符號(hào)的實(shí)部和虛部的符號(hào)位，獲得相應(yīng)比特的判決值；之后，將22n+2階QAM星座圖的象限I內(nèi)的22nQAM的中心平移至原點(diǎn)，以之為基礎(chǔ)，進(jìn)行22n階QAM解映射計(jì)算，得到對(duì)應(yīng)比特的判決值，依此類推，直至QPSK為止，從而得到所有2n+2個(gè)比特的判決值。2、如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，在上述步驟2)中，分別位于象限I和象限II或者象限III和象限IV的星座點(diǎn)的標(biāo)簽的后2n比特關(guān)于虛軸對(duì)稱，分別位于象限I和象限III或者象限n和象限IV的星座點(diǎn)的標(biāo)簽的后2n比特關(guān)于原點(diǎn)對(duì)稱，分別位于象限I和象限IV或者象限n和象限III的星座點(diǎn)的標(biāo)簽的后2n比特則關(guān)于實(shí)軸對(duì)稱。3、如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，在上述步驟3)中，2^a階QAM的映射值表示為&+2,在象限I、象限II、象限III和象限IV的映射值分別為02,+")+>02^+"),(-A",r—")+>02^+"),(-<s2,r-a)+/*(—s2「a)和C^,+")+/*(-其中，"是任一象限內(nèi)"22nQAM"的中心到22n+2QAM星座圖的實(shí)軸或虛軸的距離。4、一種2^"階QAM星座圖的映射和解映射方法，其步驟包括1)將8QAM星座圖復(fù)制并分別平移至復(fù)平面的四個(gè)象限內(nèi)，產(chǎn)生32QAM星座圖，依次類推，進(jìn)行迭加形成2^w階QAM星座圖；2)上述22n+3階QAM星座圖中，星座點(diǎn)的標(biāo)簽由2n+3個(gè)比特組成,其中將前2比特對(duì)應(yīng)于星座點(diǎn)所在的2^WQAM星座圖所位于的象限，后2n+l比特則在復(fù)平面的象限之間呈現(xiàn)出對(duì)稱的規(guī)律；3)根據(jù)8QAM星座圖映射表，首先獲得8QAM映射值，以之為基礎(chǔ)進(jìn)行迭代，進(jìn)而得到32QAM的映射值，依此類推，得到2^+s階QAM星座的映射值；4)解映射時(shí)，根據(jù)22n+3階QAM符號(hào)的實(shí)部和虛部的符號(hào)位，獲得相應(yīng)比特的判決值;之后，將2^,介QAM星座圖的象限I內(nèi)的2^QAM的中心平移至原點(diǎn)，以之為基礎(chǔ)，進(jìn)行2^+i階QAM解映射計(jì)算，得到對(duì)應(yīng)比特的判決值，依此類推，直至8QAM為止，從而得到所有2n+3個(gè)比特的判決值。5、如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述8QAM星座圖在復(fù)數(shù)平面上呈正方形，8個(gè)星座點(diǎn)均位于該正方形的四個(gè)頂角以及四條邊的中點(diǎn)，而正方形的中心沒(méi)有星座點(diǎn)。6、如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，上述步驟2)中，分別位于象限I和象限n或者象限m和象限IV的星座點(diǎn)的標(biāo)簽的后2n+l比特關(guān)于虛軸對(duì)稱，分別位于象限I和象限ffl或者象限n和象限W的星座點(diǎn)的標(biāo)簽的后2n+l比特關(guān)于原點(diǎn)對(duì)稱，分別位于象限i和象限iv或者象限n和象限m的星座點(diǎn)的標(biāo)簽的后2n+i比特關(guān)于實(shí)軸對(duì)稱。7、如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，上述步驟3)中，2^w階QAM的映射值表示為,其在象限I、象限II、象限III和象限IV的映射值分別為02+1,+")+>02+1,'+"),(一^+1,一")+>02"+1,,+"),(一^"+u一")+X一^^"一")禾口02+1,+")+>(-^+1,,-")，其中"是任一象限內(nèi)"22n+1QAM"單元的中心到22n"QAM星座圖的實(shí)軸或虛軸的距離。全文摘要本發(fā)明公開(kāi)了一種QAM星座圖映射和解映射方法，屬于通信
技術(shù)領(lǐng)域：
。其中，2²ⁿ階QAM星座圖的映射和解映射方法包括將QPSK星座圖復(fù)制并分別平移至復(fù)平面的四個(gè)象限內(nèi)，產(chǎn)生16QAM星座圖，依次類推，進(jìn)行迭代形成2²ⁿ⁺²階QAM星座圖。根據(jù)QPSK星座圖映射表，首先獲得QPSK映射值，進(jìn)行迭代得到16QAM的映射值，依此類推，得到2²ⁿ⁺²階QAM星座的映射值；解映射時(shí)，根據(jù)2²ⁿ⁺²階QAM符號(hào)的實(shí)部和虛部的符號(hào)位，獲得相應(yīng)比特的判決值；之后，將星座圖的象限I內(nèi)的2²ⁿQAM的中心平移至原點(diǎn)，進(jìn)行2²ⁿ階QAM解映射計(jì)算，得到對(duì)應(yīng)比特的判決值，依此類推，直至QPSK為止，從而得到所有比特的判決值。同時(shí)，本發(fā)明還包括2²ⁿ⁺¹階QAM星座圖的映射和解映射方法。采用本發(fā)明可以使誤碼概率降低。文檔編號(hào)H04L27/34GK101547182SQ20091008218公開(kāi)日2009年9月30日申請(qǐng)日期2009年4月17日優(yōu)先權(quán)日2009年4月17日發(fā)明者吳毅凌,李紅濱,潘東輝,趙玉萍申請(qǐng)人:北京大學(xué);北京三梯通網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有限公司