星座映射方法
【專利摘要】一種星座映射方法，包括將比特?cái)?shù)據(jù)依照非規(guī)則星座映射方式進(jìn)行映射以得到星座符號(hào)，其中所述非規(guī)則星座映射方式滿足如下條件：1）將至少兩個(gè)不同的比特?cái)?shù)據(jù)映射到同一個(gè)星座符號(hào)上；2）在所述星座符號(hào)的集合中至少存在第一星座符號(hào)和第二星座符號(hào)，以使所有星座符號(hào)中與所述第一星座符號(hào)之間的歐式距離的最小值和與第二星座符號(hào)之間的歐式距離的最小值不相同，其中所述最小值大于零。本技術(shù)方案提高通信系統(tǒng)的Shaping增益、并改善信道估計(jì)和消除子載波間干擾。
【專利說(shuō)明】星座映射方法
[0001]
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及數(shù)字信息編碼傳輸領(lǐng)域，特別涉及ー種星座映射方法。
【背景技術(shù)】
[0003]星座映射是指將攜帯數(shù)字信息的比特序列映射成適于傳輸?shù)姆?hào)序列。星座映射包含兩個(gè)要素，分別是星座圖(constellation)和星座點(diǎn)映射(Labeling)方式。其中，星座圖代表星座映射輸出符號(hào)的所有取值組成的集合，星座圖中的姆ー個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)輸出符號(hào)的一種取值。星座點(diǎn)映射方式代表輸入比特或比特組到星座點(diǎn)的特定映射關(guān)系、或者星座點(diǎn)到比特或比特組的特定映射關(guān)系，通常每個(gè)星座點(diǎn)與一個(gè)比特或多個(gè)比特組成的比特組一一對(duì)應(yīng)。
[0004]正交振幅調(diào)制(QuadratureAmplitude Modulation , QAM)星座映射(簡(jiǎn)稱 QAM 星座映射)是通信系統(tǒng)中常見的星座映射方法。QAM是ー種振幅和相位的聯(lián)合調(diào)制，也即將已調(diào)信號(hào)的振幅和相位均隨數(shù)字基帶信號(hào)的變化而變化。采用M (M>2)進(jìn)制的QAM可記作MQAM (例如16QAM、64QAM等)，M越大，頻帶利用率就越高。
[0005]信息比特經(jīng)過調(diào)制、信道編碼后被映射到星座圖上。受星座圖形狀的約束，星座映射輸出與理想的高斯分布 相差較遠(yuǎn)，因此在星座圖約束下的信息傳輸速率與信道容量之間存在差距，這種差距稱為Shaping損失,而使得星座圖約束下的輸出更接近高斯分布而帶來(lái)的增益稱為Shaping增益。
[0006]另ー方面，對(duì)于接收端而言，需要從接收到的星座符號(hào)進(jìn)行星座解映射以得到解映射后的比特軟信息，對(duì)于星座圖上各個(gè)星座點(diǎn)通過硬判決來(lái)確定該星座點(diǎn)對(duì)應(yīng)的比特軟信息，因此對(duì)傳輸信道估計(jì)的準(zhǔn)確性和減少子載波間干擾提出更高的要求，但現(xiàn)有技術(shù)中沒有較理想的解決方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明解決的問題是提高通信系統(tǒng)的Shaping増益、并改善信道估計(jì)和消除子載波間干擾。
[0008]為解決上述問題，本發(fā)明實(shí)施例提供ー種星座映射方法，包括:將比特?cái)?shù)據(jù)依照非規(guī)則星座映射方式進(jìn)行映射以得到星座符號(hào)，其中所述非規(guī)則星座映射方式滿足如下條件:1)將至少兩個(gè)不同的比特?cái)?shù)據(jù)映射到同一個(gè)星座符號(hào)上； 2)在所述星座符號(hào)的集合中至少存在第一星座符號(hào)和第二星座符號(hào)，以使所有星座符號(hào)中與所述第一星座符號(hào)之間的歐式距離的最小值和與第二星座符號(hào)之間的歐式距離的最小值不相同，其中所述最小值大于零。
[0009]可選地，在所述步驟:將輸入的比特?cái)?shù)據(jù)依照非規(guī)則星座映射方式進(jìn)行映射以得到星座符號(hào)之前還包括:對(duì)輸入的信息比特進(jìn)行編碼以得到所述比特?cái)?shù)據(jù)，其中所述比特?cái)?shù)據(jù)為比特或比特組。
[0010]可選地，所述非規(guī)則星座映射方式采用QAM星座圖或者APSK星座圖進(jìn)行映射。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明技術(shù)方案具有以下有益效果:
在發(fā)射端對(duì)信息比特進(jìn)行星座映射過程中，適用的非規(guī)則星座映射方式至少滿足:條件I)通過將不同的比特?cái)?shù)據(jù)映射到同一星座符號(hào)上，從而可以提高接收端對(duì)星座點(diǎn)的硬判決能力，以改善信道估計(jì)和消除子載波間干擾；條件2)通過在星座圖上的所有星座點(diǎn)中距離其中兩個(gè)星座點(diǎn)的歐式距離的最小值(大于零)不同，使得在星座圖約束下的輸出更接近高斯分布而帶來(lái)Shaping增益。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是本發(fā)明的一種星座映射方法的實(shí)施方式的流程示意圖；
圖2是本發(fā)明的一種星座映射方法的一個(gè)具體實(shí)施例的星座映射圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)于在星座圖約束下的信息傳輸速率與信道容量之間存在差距，以及對(duì)傳輸信道估計(jì)的偏差和子載波間干擾的問題沒有較理想的解決方案。
[0014]針對(duì)上述問題，發(fā)明人經(jīng)過研究，提供了一種星座映射方法，提高了通信系統(tǒng)的Shaping增益、并改善信道估計(jì)和消除子載波間干擾。
[0015]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做詳細(xì)的說(shuō)明。
[0016]如圖1所示的是本發(fā)明的一種星座映射方法的實(shí)施方式的流程示意圖。參考圖1，該星座映射方法包括如下步驟:
步驟S1:對(duì)輸入的信息比特進(jìn)行編碼以得到所述比特?cái)?shù)據(jù)，其中所述比特?cái)?shù)據(jù)為比特或比特組；
步驟S2:將比特?cái)?shù)據(jù)依照非規(guī)則星座映射方式進(jìn)行映射以得到星座符號(hào)，其中所述非規(guī)則星座映射方式滿足如下條件:
1)將至少兩個(gè)不同的比特?cái)?shù)據(jù)映射到同一個(gè)星座符號(hào)上；
2)在所述星座符號(hào)的集合中至少存在第一星座符號(hào)和第二星座符號(hào)，以使所有星座符號(hào)中與所述第一星座符號(hào)之間的歐式距離的最小值和與第二星座符號(hào)之間的歐式距離的最小值不相同，其中所述最小值大于零。
[0017]在本實(shí)施例中，對(duì)于通信系統(tǒng)而言，在發(fā)射端輸入的是信息比特，例如可以是發(fā)射端接收到的語(yǔ)音、圖像等模擬信號(hào)通過數(shù)字化和信源編碼得到的數(shù)字信息比特，也可以是發(fā)射端接收自計(jì)算機(jī)等數(shù)字設(shè)備的數(shù)字信息比特等。
[0018]因此，發(fā)射端需要先對(duì)輸入的信息比特進(jìn)行編碼以得到所述比特?cái)?shù)據(jù)，其中所述比特?cái)?shù)據(jù)為比特或比特組(如步驟SI所述)。例如可以通過Turbo編碼或者其他編碼方式對(duì)信息比特進(jìn)行編碼等，其中各種編碼方式可以采用現(xiàn)有技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，在此不再贅述。在實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)信息比特進(jìn)行編碼后還需要經(jīng)過比特交織、比特刪除等處理從而得到所需的比特?cái)?shù)據(jù)，其中比特交織、比特刪除也可以利用現(xiàn)有技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0019]然后，執(zhí)行所述步驟S2。具體來(lái)說(shuō)，在本步驟中，所述非規(guī)則星座映射方式是指采用ー種星座圖和ー種以上星座點(diǎn)映射方式完成比特?cái)?shù)據(jù)到星座符號(hào)的映射過程。其中，所述非規(guī)則星座映射方式可以采用QAM星座圖進(jìn)行映射，也可以采用APSK星座圖進(jìn)行映射。利用非規(guī)則星座映射可以減少Shaping損失，其原理是使得星座圖中低能量的星座點(diǎn)數(shù)多而高能量的星座點(diǎn)數(shù)少，從而使得在等概率映射的情況下輸出信號(hào)更接近高斯分布。
[0020]進(jìn)ー步地，在本實(shí)施例中，所述非規(guī)則星座映射方式需要滿足如下兩個(gè)條件:
I)將至少兩個(gè)不同的比特?cái)?shù)據(jù)映射到同一個(gè)星座符號(hào)上，這樣在將比特?cái)?shù)據(jù)映射到星座圖上星座符號(hào)時(shí)，相比于現(xiàn)有的ー個(gè)星座點(diǎn)對(duì)應(yīng)ー個(gè)比特?cái)?shù)據(jù)，本實(shí)施例可以提供通信系統(tǒng)的容量，即ー個(gè)星座符號(hào)可以對(duì)應(yīng)至少兩個(gè)比特?cái)?shù)據(jù)。而且，對(duì)于接收端而言，由于星座圖上星座符號(hào)的數(shù)目減少，從而可以提高接收端對(duì)星座點(diǎn)的硬判決能力，以改善信道估計(jì)和消除子載波間干擾。
[0021]2)在滿足所述非規(guī)則星座映射方式得到的星座符號(hào)的集合中至少存在兩個(gè)星座符號(hào)(設(shè)為第一星座符號(hào)和第二星座符號(hào))，以使所有星座符號(hào)中與所述第一星座符號(hào)之間的歐式距離的最小值和與第二星座符號(hào)之間的歐式距離的最小值不相同。
[0022]需要說(shuō)明的是，在星座圖上的所有星座符號(hào)中，與其中ー個(gè)星座符號(hào)之間的歐氏距離的最小值是零(即該星座符號(hào)與其自身之間歐式距離最小，此時(shí)歐式距離為零)。但是，在本實(shí)施例中，所述非規(guī)則星座映射方式滿足的條件中排除了歐式距離為零的情況。也就是說(shuō)，在本條件中，與第一星座符號(hào)(或第二星座符號(hào))之間的歐式距離最小的星座符號(hào)是指在所有星座符號(hào)中除所述第一星座符號(hào)(或第二星座符號(hào))自身之外的其他星座符號(hào)中與第一星座符號(hào)(或第二星座符號(hào))之間的歐式距離最小的星座符號(hào)。
[0023]采用滿足本條件的非規(guī)則星座映射方式可以使得在星座圖約束下的輸出更接近高斯分布而帶來(lái)Shaping增 益。
[0024]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)上述星座映射方法進(jìn)行描述。
[0025]實(shí)施例一
輸入的比特?cái)?shù)據(jù)為多組長(zhǎng)度為M的比特向量，經(jīng)過非規(guī)則星座映射方式對(duì)比特?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行映射后得到的星座符號(hào)，輸出的是長(zhǎng)度為N的實(shí)數(shù)向量。例如，輸入的第k個(gè)比特向量為Xk=[bkj0>bka>…、bm],輸出的第k個(gè)實(shí)數(shù)向量為Yk=Eykfyu'…、yu-1]。本實(shí)施例中，將Xk映射到Y(jié)k，因此可以用ー個(gè)從{0，1}M到Rn的函數(shù)F來(lái)描述，其中{0，1}M表示M維的比特向量，該比特向量以O(shè)、I表示，例如0011 (M=4),0100010 (M=6)等，Rn表示N維的實(shí)數(shù)向量，R是星座點(diǎn)與星座圖的圓心之間的歐氏距離，R為實(shí)數(shù)。
[0026]其中，函數(shù)F滿足如下兩個(gè)條件:
1.函數(shù)F將至少兩個(gè)不同的{0，1}M中的向量映射到Rn中相同的點(diǎn)，即星座點(diǎn)上。
[0027]2.定義所有通過函數(shù)F能夠得到的Rn中的向量的集合為S。S中存在兩個(gè)向量Y1和Y2，使得集合S中與Y1歐式距離不為零(即不是向量Y1本身)的點(diǎn)中與Y1歐式距離最小的向量到Y(jié)1的歐式距離，與集合S中與Y2歐式距離不為零(即不是向量Y2本身)的點(diǎn)中與Y2歐式距離最小的向量到Y(jié)2的歐式距離不同。
[0028]如下表1所示，函數(shù)F將{0，1}M映射到Rn (也就是將X映射到Y(jié))，其中M=4、N=1。
XIy

|0，0，0，0] [16.9]


[0, 0, 0, I] [13.1]


[0, 0, I, 0] |~[8.2]
【權(quán)利要求】
1.一種星座映射方法，其特征在于，包括: 將比特?cái)?shù)據(jù)依照非規(guī)則星座映射方式進(jìn)行映射以得到星座符號(hào)，其中所述非規(guī)則星座映射方式滿足如下條件: 1)將至少兩個(gè)不同的比特?cái)?shù)據(jù)映射到同一個(gè)星座符號(hào)上； 2)在所述星座符號(hào)的集合中至少存在第一星座符號(hào)和第二星座符號(hào)，以使所有星座符號(hào)中與所述第一星座符號(hào)之間的歐式距離的最小值和與第二星座符號(hào)之間的歐式距離的最小值不相同，其中所述最小值大于零。
2.如權(quán)利要求1所述的星座映射方法，其特征在于，在所述步驟:將輸入的比特?cái)?shù)據(jù)依照非規(guī)則星座映射方式進(jìn)行映射以得到星座符號(hào)之前還包括: 對(duì)輸入的信息比特進(jìn)行編碼以得到所述比特?cái)?shù)據(jù)，其中所述比特?cái)?shù)據(jù)為比特或比特組。
3.如權(quán)利要求1所述的星座映射方法,其特征在于,所述非規(guī)則星座映射方式采用QAM星座圖或者APSK星座圖進(jìn)行映射。
【文檔編號(hào)】H04L1/00GK103560861SQ201310459494
【公開日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2013年10月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月8日
【發(fā)明者】張文軍, 管云峰, 史毅俊, 何大治, 堯勇仕, 李虎 申請(qǐng)人:上海數(shù)字電視國(guó)家工程研究中心有限公司