專利名稱：基于隨機擴展星座映射的降低峰均比方法及其實現(xiàn)裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及數(shù)字信息傳輸技術領域，尤其涉及一種在有線或無線廣播或通信系統(tǒng)中基于隨機擴展星座映射的降低峰均比方法及其實現(xiàn)裝置。
背景技術：
隨著現(xiàn)代通信技術的飛速發(fā)展，無線移動通信系統(tǒng)和地面數(shù)字廣播系統(tǒng)等數(shù)字通 信系統(tǒng)得到了廣泛應用，例如，歐洲數(shù)字電視地面廣播DVB(Digital Video Broadcasting) 系統(tǒng)和中國數(shù)字電視地面廣播 DTMB(Digital Television Terrestrial Multimedia Broadcasting)系統(tǒng)等。數(shù)字通信系統(tǒng)是利用有限帶寬為用戶提供各自所需信息高效無誤 的傳輸。對典型的功率和帶寬受限制的惡劣傳輸信道，如寬帶無線移動通信和地面數(shù)字廣 播系統(tǒng)的傳輸信道，數(shù)字調(diào)制技術是傳輸可靠性和系統(tǒng)頻譜效率的重要保證。數(shù)字調(diào)制技術主要包括星座映射技術。所謂星座映射，就是將攜帶數(shù)字信息的有 限域“比特”序列映射成適于傳輸?shù)摹胺枴毙蛄小Ｃ總€符號的取值空間是一維實數(shù)空間或 二維實數(shù)空間或更高維的實數(shù)空間(即復數(shù)空間)。目前最為常見以及實用的復數(shù)空間的 星座圖主要有QAM(Quadrature Amplitude Modulation，正交幅度調(diào)制)、PSK(Phase Shift Keying，相移鍵控)、和 APSK(Amplitude-Phase ShiftKeying，幅度相移鍵控)等。隨著人們對數(shù)據(jù)業(yè)務多樣性需求的不斷增加，為用戶提供各自所需的業(yè)務具有十 分重要意義，其中最為經(jīng)濟實用的開發(fā)方法是利用有限的資源為用戶提供多種業(yè)務的研 究，如為了滿足不同QoS需求，使用從高階QAM擴展得到等效的低階映射方式。(參見文獻 X.Wang, J. Wang. J. Wang, et al. "Embedded Fransmission of Multi-Service overDTMB System,” IEEE Trans. Broadcasting, to appear, Sep 2010.)。然而，如圖1所示(其中，各種實心點代表四種不同的64QAM到4QAM的擴展映射， 各種圈代表三種不同的64QAM到16QAM的擴展映射)，在傳統(tǒng)的固定擴展星座映射中，其頻 域符號相位和幅度都被固定，其OFDM信號的幅度分布將不再滿足式(1)，/(r) = -^exp(-^T),(1)
CJ2(7而只是簡單的固定疊加，根據(jù)式(2)，其出現(xiàn)高峰均比的概率收斂于1，而非0，CCDF (PAPR0) = P (PAPR > PAPR0).(2)事實上，較高的峰均比勢必會嚴重影響系統(tǒng)在實際應用中的性能。例如，在定 點OFDM系統(tǒng)中，高峰均比產(chǎn)生的同時常伴隨OFDM中FFT的飽和溢出問題，使系統(tǒng)性 能進一步惡化。Schroeder曾證明信號一個域(時域或頻域)的相關度與另一個域的 山條均 t匕才目 X寸應(參見文獻 Schroder. "Synthesis of low-peak-factor signals and binarysequences with low autocorrelation，，，IEEE Trans. Information Theory, Jan 1970.)，相應地，信號在一個域中的相關度越強，在另一個域中的峰均比就越高，因此，要降 低時域峰均比就要減小頻域符號的相關度(參見文獻H. H. Seung and H. L. Jae,"Modified selected mappingtechnique for PAPR reduction of coded OFDM signal,"IEEE Trans.Broadcast. , vol. 50, no. 3, pp. 335-341, Sep. 2004.)。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術問題本發(fā)明要解決的技術問題在于，在完全不改變原系統(tǒng)和擴展調(diào)制星座圖的情況 下，解決擴展星座映射技術由于固定信號的相關度而引起的峰均比非常高的問題。對已有 的擴展星座映射技術進行延伸，利用隨機技術，降低實際系統(tǒng)中的峰均比，擴大應用范圍， 能夠合理利用頻譜，節(jié)省系統(tǒng)資源。(二)技術方案
為解決上述技術問題，本發(fā)明的技術方案提供一種基于隨機擴展星座映射的降低 峰均比方法，所述方法包括Sl 根據(jù)系統(tǒng)中的業(yè)務對峰均比的要求，在系統(tǒng)的N點調(diào)制星座圖中設定進行M點 星座映射的K點子集，其中，N、M、K均為大于1的整數(shù)，且N彡K、K彡M ；S2 在所述K點子集中隨機選取M個星座點進行星座映射，得到星座映射符號流輸
出ο其中，在步驟Sl之前包括步驟輸入業(yè)務比特流。其中，所述峰均比包括時域峰均比和頻域峰均比。其中，步驟Sl中，所述系統(tǒng)的N點調(diào)制星座圖中K點子集為K個星座點，均為系統(tǒng) 的N點調(diào)制星座圖中的點，且均勻分布于復數(shù)空間的所有象限中。每個所述象限包括K/4 個所述星座點。其中，步驟Sl中，所述K個星座點包括距離所述復數(shù)空間原點的歐氏距離相同或 不同的點的集合。其中，步驟Sl中，所述K個星座點包括與所述系統(tǒng)的N點調(diào)制星座圖相同的星座 圖中所有的星座點。其中，步驟S2中，所述隨機選取的方法包括使用偽隨機序列進行選取。本發(fā)明還提供了一種上述降低峰均比方法的實現(xiàn)裝置，包括擴展星座映射子集設定模塊，用于在系統(tǒng)的N點調(diào)制星座圖中設定進行M點星座 映射的K點子集，得到K點調(diào)制星座，其中，N、M、K均為大于1的整數(shù)，且N彡K、K彡M ；隨機擴展星座映射模塊，用于在所述K點子集中隨機選取M個星座點進行星座映 射，得到星座映射符號流輸出；控制模塊，用于根據(jù)系統(tǒng)中業(yè)務對峰均比的要求控制所述擴展星座映射子集設定 模塊中的所述K點調(diào)制星座的設定方式。(三)有益效果本發(fā)明通過利用隨機映射方式，增加了擴展星座映射集合的度，使擴展星座映射 的頻域符號之間的相關性被減弱，從而可以達到降低峰均比的目的，而且增加了可以忽略 的誤比特率(BER)，使星座映射變得隨機，從而成為一種行之有效的擴展星座調(diào)制方法，擴 大了原星座映射和擴展星座映射的實際應用范圍，而且頻譜利用合理，節(jié)省了系統(tǒng)資源。


圖1為傳統(tǒng)擴展星座映射圖；圖2為本發(fā)明的方法流程圖；圖3為本發(fā)明的裝置結構示意圖； 圖4為本發(fā)明實施例1中16QAM隨機擴展為4QAM的星座映射圖；圖5為傳統(tǒng)擴展星座映射方法和本發(fā)明實施例1的隨機擴展星座映射方法在DTMB 非編碼系統(tǒng)中AWGN信道下的BER性能比較；圖6為本發(fā)明實施例2中64QAM隨機擴展為4QAM的星座映射圖；圖7為傳統(tǒng)擴展星座映射方法和本發(fā)明實施例2的隨機擴展星座映射方法在DTMB 非編碼系統(tǒng)中AWGN信道下的BER性能比較。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、內(nèi)容、和優(yōu)點更加清楚，下面將結合附圖對本發(fā)明實施方式作 進一步地詳細描述。如圖2所示，依照本發(fā)明的一種基于隨機擴展星座映射的降低峰均比方法包括步驟Si’輸入業(yè)務比特流；Sl 根據(jù)系統(tǒng)中的業(yè)務對峰均比的要求，在系統(tǒng)的N點調(diào)制星座圖中設定M點擴展 星座映射的K點子集，其中，N、M、K均為大于1的整數(shù)，且N彡K，K彡M ；其中，峰均比包括時域峰均比和頻域峰均比。其中，所述系統(tǒng)的N點調(diào)制星座圖中K點子集為K個星座點，均為系統(tǒng)的N點調(diào)制 星座圖中的點，且均勻分布于復數(shù)空間的所有象限中。每個所述象限優(yōu)選包括K/4個所述
星座點。其中，K個星座點包括距離所述復數(shù)空間原點的歐氏距離相同或不同的點的集合。其中，K個星座點包括與系統(tǒng)的N點調(diào)制星座圖相同的星座圖中所有的星座點。S2 在K點子集中隨機均勻選取M個星座點進行星座映射，得到隨機擴展星座映射 符號流輸出。其中，隨機選取的方法包括但不限于使用偽隨機序列進行選取。如圖3所示，本發(fā)明還提供了一種實現(xiàn)上述基于隨機擴展星座映射的降低峰均比 方法的實現(xiàn)裝置，該裝置包括擴展星座映射子集設定模塊101，用于在系統(tǒng)的N點調(diào)制星座圖中設定進行M點擴 展星座映射的K點子集，得到K點調(diào)制星座，其中，N、M、K均為大于1的正整數(shù)，且N彡K， K^M；隨機擴展星座映射模塊102，用于對K點子集中隨機均勻選取M個星座點進行星座 映射，得到星座映射符號流輸出；控制模塊103，用于根據(jù)業(yè)務對峰均比的要求控制所述擴展星座映射子集設定模 塊中所述K點調(diào)制星座的設定方式。實施例1本實施例提出了一種依照本發(fā)明一種實施方式的降低峰均比方法。在本實施例 中，設定DTMB非編碼系統(tǒng)中N點星座調(diào)制方式為16QAM，M點擴展星座映射方式為4QAM。本實施例降低峰均比方法具體包括以下步驟SlOl 輸入DTMB業(yè)務比特流；S102 根據(jù)控制模塊103傳送的對峰均比小于IOdB的要求，在DTMB系統(tǒng)16QAM星座圖中設定4QAM擴展星座映射的8點子集，如圖4所示；S103 在4QAM擴展星座映射的8點子集中每個象限隨機選取1個星座點進行4QAM 擴展星座映射，得到隨機4QAM擴展星座映射符號流輸出，其中，圖5表示了固定4QAM擴展 星座映射和隨機4QAM擴展星座映射在DTMB非編碼系統(tǒng)中AWGN信道下BER性能比較，其中， "E-4QAM-R(7)理論值”的曲線與“E_4QAM_R(7)仿真值”的曲線幾乎重合。實施例2本實施例提出了依照本發(fā)明一種實施方式的降低峰均比方法。在本實施例中，設 定DTMB非編碼系統(tǒng)中N點星座調(diào)制方式為64QAM，M點擴展星座映射為4QAM。本實施例降 低峰均比方法具體包括以下步驟S201 輸入DTMB業(yè)務比特流；S202 根據(jù)控制模塊103傳送的對峰均比小于IOdB的要求，在DTMB系統(tǒng)64QAM星 座圖中設定4QAM擴展星座映射的16點子集，如圖6所示；S203 在4QAM擴展星座映射的16點子集中每個象限隨機選取1個星座點進行 4QAM擴展星座映射，得到隨機4QAM擴展星座映射符號流輸出，其中，圖7表示了固定4QAM 擴展星座映射和隨機4QAM擴展星座映射在DTMB非編碼系統(tǒng)中AWGN信道下BER性能比較， 其中，“E-4QAM-R(1)理論值”的曲線與“E-4QAM-R(1)仿真值”的曲線幾乎重合。以上實施方式僅用于說明本發(fā)明，而并非對本發(fā)明的限制，有關技術領域的普通 技術人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有 等同的技術方案也屬于本發(fā)明的范疇，本發(fā)明的專利保護范圍應由權利要求限定。
權利要求
一種基于隨機擴展星座映射的降低峰均比方法，其特征在于，所述方法包括S1根據(jù)系統(tǒng)中的業(yè)務對峰均比的要求，在系統(tǒng)的N點調(diào)制星座圖中設定進行M點星座映射的K點子集，其中，N、M、K均為大于1的整數(shù)，且N≥K、K≥M；S2在所述K點子集中隨機選取M個星座點進行星座映射，得到星座映射符號流輸出。
2.如權利要求1所述的降低峰均比方法，其特征在于，在步驟Sl之前包括步驟輸入 業(yè)務比特流。
3.如權利要求1所述的降低峰均比方法，其特征在于，所述峰均比包括時域峰均比和 頻域峰均比。
4.如權利要求1所述的降低峰均比方法，其特征在于，步驟Sl中，所述系統(tǒng)的N點調(diào)制 星座圖中K點子集為K個星座點，均為系統(tǒng)的N點調(diào)制星座圖中的點，且均勻分布于復數(shù)空 間的所有象限中。
5.如權利要求4所述的降低峰均比方法，其特征在于，步驟Sl中，所述K個星座點包括 距離所述復數(shù)空間原點的歐氏距離相同或不同的點的集合。
6.如權利要求5所述的降低峰均比方法，其特征在于，步驟Sl中，所述K個星座點包括 與所述系統(tǒng)的N點調(diào)制星座圖相同的星座圖中所有的星座點。
7.如權利要求4所述的降低峰均比方法，其特征在于，每個所述象限包括K/4個所述星 座點。
8.如權利要求1所述的降低峰均比方法，其特征在于，步驟S2中，所述隨機選取的方法 包括使用偽隨機序列進行選取。
9.一種權利要求1 8所述的降低峰均比方法的實現(xiàn)裝置，其特征在于，包括擴展星座映射子集設定模塊，用于在系統(tǒng)的N點調(diào)制星座圖中設定進行M點星座映射 的K點子集，得到K點調(diào)制星座，其中，N、M、K均為大于1的整數(shù)，且N≥K、K≥M ；隨機擴展星座映射模塊，用于在所述K點子集中隨機選取M個星座點進行星座映射，得 到星座映射符號流輸出；控制模塊，用于根據(jù)系統(tǒng)中業(yè)務對峰均比的要求控制所述擴展星座映射子集設定模塊 中的所述K點調(diào)制星座的設定方式。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于隨機擴展星座映射的降低峰均比方法及其實現(xiàn)裝置，所述方法包括S1根據(jù)系統(tǒng)中的業(yè)務對峰均比的要求，在系統(tǒng)的N點調(diào)制星座圖中設定進行M點星座映射的K點子集，其中，N、M、K均為大于1的整數(shù)，且N≥K、K≥M；S2在所述K點子集中隨機選取M個星座點進行星座映射，得到星座映射符號流輸出；所述裝置包括擴展星座映射子集設定模塊、隨機擴展星座映射模塊和控制模塊。本發(fā)明的方法及其實現(xiàn)裝置可在完全不改變原系統(tǒng)調(diào)制星座圖的情況下，使用隨機擴展星座映射的方法來降低由于擴展星座調(diào)制引起的峰均比增大，擴大了原星座映射和擴展星座映射的實際應用范圍，而且頻譜利用合理，節(jié)省了系統(tǒng)資源。
文檔編號H04L27/34GK101867555SQ201010206448
公開日2010年10月20日 申請日期2010年6月12日 優(yōu)先權日2010年6月12日
發(fā)明者張超, 李彥剛, 王軍, 王勁濤, 王曉晴, 賈淑云 申請人:清華大學