基于Anti-Gray映射的4D-QPSK星座設(shè)計(jì)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于Anti-Gray映射的4D-QPSK星座設(shè)計(jì)方法，包括以下步驟：步驟S1，基于Anti-Gray映射的2D-QPSK星座，按照最小歐氏距離的漢明距離大于等于2的原則，產(chǎn)生Anti-Gray映射的3D-QPSK星座；步驟S2，修正3D的比特標(biāo)識為4D的比特標(biāo)識，增加3D坐標(biāo)標(biāo)識的最高位構(gòu)造4D的坐標(biāo)標(biāo)識；步驟S3，根據(jù)構(gòu)造的4D比特標(biāo)識和4D坐標(biāo)標(biāo)識，按照漢明距離為1的星座點(diǎn)其歐式距離最大的原則，構(gòu)造4D-QPSK超立方體星座；步驟S4，輸出4D比特標(biāo)識與Anti-Gray映射的4D-QPSK星座坐標(biāo)標(biāo)識間的對應(yīng)關(guān)系。
【專利說明】基于Ant1-Gray映射的4D-QPSK星座設(shè)計(jì)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及數(shù)字通信系統(tǒng)，尤其涉及一種基于Ant1-Gray映射的4D-QPSK星座設(shè)計(jì)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]數(shù)字通信系統(tǒng)，特別是無線通信系統(tǒng)的根本任務(wù)是利用有限帶寬提供數(shù)字信息的告訴、高效的無誤傳輸。調(diào)制技術(shù)是實(shí)現(xiàn)無線通信系統(tǒng)根本任務(wù)的有效方法和重要手段。對典型的數(shù)字通信系統(tǒng)，數(shù)字調(diào)制技術(shù)主要包括星座映射技術(shù)和載波調(diào)制技術(shù)。所謂星座映射，就是將攜帶數(shù)字信息的二進(jìn)制比特流映射成適合信道傳輸?shù)姆?。星座映射包含兩個要素，即星座圖和星座點(diǎn)映射方式。星座圖代表星座映射輸出符號的所有取值組成的集合，其中，星座圖的每個點(diǎn)對應(yīng)輸出符號的一種取值。星座點(diǎn)映射方式代表輸入比特組到星座點(diǎn)的特定映射關(guān)系，通常每個星座點(diǎn)與一個比特或多個比特組成的比特組一一對應(yīng)。
[0003]目前最為常見的一維星座圖主要是PAM(Pulse Amplitude Modulation,脈沖幅度調(diào)制)；最為常見的二維星座圖主要是QAM(Quadrature Amplitude Modulation,正交幅度調(diào)制)、PSK(Phase Shift Keying,相移鍵控)及 APSK(Amplitude-Phase ShiftKeying，幅度相位鍵控)?；诙S星座圖的典型映射方式有:首輪迭代性能最佳的格雷(Gray)映射；具有最大分集度的Ant1-Gray映射；衰落信道下16QAM星座的MSP (ModifiedSet-Partitioning,最優(yōu)修正分集)映射；最大化最小歐式平方重量的MSEW(MaximumSquared Euclidean Weitht,最大歐式平方重量)映射等。
[0004]為了進(jìn)一步提高數(shù)字通信系統(tǒng)的可靠性，調(diào)制映射技術(shù)的研究主要集中在兩個方面:非規(guī)則星座調(diào)制和多維映射。但非規(guī)則星座調(diào)制給調(diào)制器的實(shí)現(xiàn)帶來困難，因而更多學(xué)者致力于多維映射的研究。所謂多維(mult1-dimension)映射，即是將一組比特映射到一個符號矢量，該符號矢量中的每個元素是一個二維(2-dimension，2D)的復(fù)數(shù)。通常的二維映射是由輸入的連續(xù)m個比特映射為一個二維的復(fù)數(shù)，而多維映射是將mXN個連續(xù)比特映射為具有N個元素的符號矢量，通過增加歐式距離以提高性能。
[0005]Simoens等提出了多維映射的思想，并推到了最佳映射的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，給出了 BPSK以及QPSK的最佳映射；Tran N.H.以更高的接收復(fù)雜度為代價，提出一種新的關(guān)于QPSK的多維超立方體映射。然而，已有的4D-QPSK星座都是基于Gray映射構(gòu)造，Gray映射的特點(diǎn)是相鄰星座點(diǎn)的漢明距離為1，在AWGN信道中能獲得最優(yōu)的漸進(jìn)性能。但在實(shí)際的無線通信環(huán)境中，由于多徑衰落、多普勒效應(yīng)的影響，使得信息傳輸更易出錯。此時對于星座圖設(shè)計(jì)來說，應(yīng)使最近歐式距離的星座點(diǎn)的漢明距離最大，使?jié)h明距離為I的比特組具有最大的歐式距離。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明構(gòu)造基于Ant1-Gray映射的4 D-QPSK星座，通過增強(qiáng)星座符號間的關(guān)聯(lián)性，改善星座點(diǎn)間的歐氏距離特性，達(dá)到提高通信系統(tǒng)可靠性的目的。
[0007]本發(fā)明擬確定的基于Ant1-Gray映射的4D-QPSK星座設(shè)計(jì)方法，如圖1所示，包括以下步驟:
[0008]步驟SI，構(gòu)造基于Ant1-Gray映射的2D-QPSK星座，構(gòu)造方法為:設(shè)定2D-QPSK星座的坐標(biāo)標(biāo)識，S1=L-1, -1], S2=[1, -1], S3=[1，1]，S4=[-1，I]，其中 Si=ESia, sij2], 1=1,2,3，4為星座圖中第i個頂點(diǎn)的坐標(biāo)標(biāo)識，對應(yīng)笛卡爾坐標(biāo)Si, AjSii2 ;則2D-QPSK星座的比特
標(biāo)識
【權(quán)利要求】
1.一種基于Ant1-Gray映射的4D-QPSK星座設(shè)計(jì)方法,其特征在于,包括以下步驟: 步驟SI，基于Ant1-Gray映射的2D-QPSK星座，按照最小歐氏距離的漢明距離大于等于2的原則，產(chǎn)生Ant1-Gray映射的3D-QPSK星座； 步驟S2，修正3D的比特標(biāo)識為4D的比特標(biāo)識，增加3D坐標(biāo)標(biāo)識的最高位構(gòu)造4D的坐標(biāo)標(biāo)識； 步驟S3，根據(jù)構(gòu)造的4D比特標(biāo)識和4D坐標(biāo)標(biāo)識，按照漢明距離為I的星座點(diǎn)歐式距離最大的原則，構(gòu)造4D-QPSK超立方體星座； 步驟S4，輸出4D比特標(biāo)識與基于Ant1-Gray映射的4D-QPSK星座坐標(biāo)標(biāo)識間的對應(yīng)關(guān)系O
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟SI中基于Ant1-Gray映射2D-QPSK星座的構(gòu)造方法為:設(shè)定2D-QPSK星座的坐標(biāo)標(biāo)識，S1= [-1，-1]，S2= [I，-1]，S3= [I，I]，S4= [-1，I]，其中Si= [Si, i，Si,2]，i=I，2，3，4為星座圖中第i個頂點(diǎn)的坐標(biāo)標(biāo)識，對應(yīng)笛卡爾坐標(biāo) SiJjSii2 ;則 2D-QPSK 星座的比特標(biāo)識 a, = (αυ，ai2) =，abs{S'- - ，其中屮，!和ai>2分別是星座圖中第i個頂點(diǎn)對應(yīng)的前后兩個比特值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟SI中基于Ant1-Gray映射3D-QPSK星座的構(gòu)造方法為:按照相鄰星座點(diǎn)的漢明距離大于等于2的原則，構(gòu)造基于Ant1-Gray 映射 3D-QPSK 星座的坐標(biāo)標(biāo)識為=X1=I1-1,-1，-1]，X2=[-1，-1，I]，X3=[-1，1,-1]，X4=[-l，l，l]，X5=[l，-1, -1]，X6= [I，-1，1]，X7=[l，l，-1]，X8=[l，l，l];對應(yīng)的比特標(biāo)識為:1-=(0,0,0), b2=(l，l，l)，b3=(l，l，0)，b4=(0，0，l)，b5=(0，l，l)，b6=(l，0，0)，b7=(l，0，l)，b8= (0,1,0);其中Xi=Uk-XuiUk=I,…,8為星座圖中第k個頂點(diǎn)的坐標(biāo)標(biāo)識，bk=(bk,I，K,2- K,3)，k=l,…,8為星座圖中第k個頂點(diǎn)的比特標(biāo)識。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟S2中修正的4D比特標(biāo)識Ck=Ck, ，k=l, “.，8,其中Ck,i是第k個頂點(diǎn)增加的最高比特位,Ckjl取值O或I,必須滿足相鄰星座點(diǎn)的漢明距離大于等于3。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟S2中4D坐標(biāo)標(biāo)識的構(gòu)造方法為:Yk=[-l，XkjljXkj2, xk,3]，k=l，…，8，其中Yk為星座圖中第k個頂點(diǎn)的坐標(biāo)標(biāo)識。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟S3中4D-QPSK超立方體星座的構(gòu)造包括以下步驟: 第一步，構(gòu)造集合
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟S4中4D比特標(biāo)識與4D-QPSK超立方體坐標(biāo)標(biāo)識間的映射關(guān)系為:X 0= X (0000) = [-l-j, -1-j], X1=X (0001) = [-1-j,1+j], X2=X (0010) = [l-j, -1-j], X3=X (0011) = [l-j，l+j]，x 4= x (0100) = [_l+j，_l+j]，x5=x (0101) = [-1+j, 1-j], x6=x (0110) = [1+j, -1+j], x 7= x (0111) = [l+j, 1-j],X 8=X (1000) = [l+j, 1+j], x9=x (1001) = [l+j, -1-j], x 10= x (1010) = [-1+j, 1+j],X11=X (1011) = [-l+j, -1-j], X12=X (1100) = [l-j, 1-j], X13=X (1101) = [l-j, -1+j],X14=X (1110) = [-1-j, 1-j], X15=X (llll) = [-l-j, -1+j];其中 x d= x (m) = [Q], d=0,`15, m是4D的比特標(biāo)識，Q是4D-Q`PSK超立方體的坐標(biāo)標(biāo)識。
【文檔編號】H04L1/00GK103441977SQ201310413548
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年9月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月12日
【發(fā)明者】方偉偉, 陳遠(yuǎn)知 申請人:中國傳媒大學(xué)