一種apsk星座映射及其解映射方法
2023-08-07 00:03:06
專利名稱：一種apsk星座映射及其解映射方法
技術領域：
本發明涉及數字信息傳輸技術領域，特別涉及一種APSK星座映射及其解映射方法。
背景技術：
通信系統的根本任務是實現信息的無誤傳輸，數字通信系統是採用數位技術的通信系統。前向差錯控制(Forward Error Control,FEC)編碼是數字通信系統中的核心技術之一，是保證傳輸可靠性最重要的手段之一。為了適應數字信息在常見信道下的傳輸需求，通常將有限域上的FEC編碼技術與數字調製技術進行聯合優化，發展成為編碼調製(CodedModulation, CM)技術 。調製即對輸入信號進行變換處理，以得到適於信道傳輸的信號。對於典型的數字通信系統，數字調製主要包括星座映射以及後處理，後處理包括多載波調製和成型濾波等。其中星座映射將「比特」向量或序列映射成適於傳輸的「符號」向量或序列。星座映射包含兩個要素，即星座圖和星座映射方式。星座圖是星座映射所有可能取值的集合，其中每個星座點對應一種輸出符號的取值。星座映射方式，簡稱映射方式，表不輸入比特向量到星座點的特定映射關係，通常每個星座點與比特向量一一對應。目前最為常用的星座圖是二維星座圖，主要有正交幅度調製(Quadrature Amplitude Modulation, QAM)、相移鍵控(PhaseShift Keying, PSK)、和幅度相移鍵控(Amplitude-Phase Shift Keying, APSK)；一維星座圖主要有脈衝幅度調製(Pulse Amplitude Modulation,PAM)。在接收端,與發送端星座映射對應的是星座解映射，簡稱解映射。為了提高差錯控制性能，當前通常採用軟解映射方式，即，對於接收的符號信號，結合信道狀態信息得到對應接收符號的比特軟信息。資訊理論指出，功率受限的AWGN信道下，只有高斯輸入才能達到信道容量。實際編碼調製系統通常採用均勻QAM星座圖，受星座圖的約束，其輸出不服從高斯分布，因此星座圖約束下的信息傳輸速率與信道容量之間存在差距。相應地，相對於傳統的均勻QAM星座圖，使得星座限制下的輸出更逼近高斯分布的技術稱為Shaping技術，由此帶來的增益稱為 Shaping 增益，參見文獻 G.Forney Jr, R.G.Gallager, G.R.Lang, F.M.Longstaff, and
S.U.Qureshi, 「Efficient modulation for band-limited channels,，，IEEE J.Select.Areas Commun., vol.SAC-2, n0.5, pp.632-646, Sept.1984。Forney 和 Gallager 等人第一次提出Shaping的概念，並指出採用等概映射QAM星座圖的編碼調製系統在高頻譜效率時與信道容量之間存在較大差距。學術界、工業界提出了各種Shaping技術，其中Yang和Xie等人提出了如下一種APSK星座圖的設計方法，使得APSK星座圖具有較好的Shaping增益，參見文獻 Z.Yang, Q.Xie, K.Peng and Z.WangZiA novel BICM-1D system approachingShannon-1imit at high spectrum efficiency,^IEICE Trans.Commun., vol.E94-B,n0.3,pp.793-795, Mar.2011。一個M階的APSK星座圖有R個同心環，每個環由均勻的PSK點組成。M-APSK星座
信號集合Xapsk可以描述如下:
權利要求
1.種APSK星座映射方法，其特徵在於，包括步驟: A:將一個m長的比特向量中的m個比特分為兩組，第一組包含Hi1個比特，第二組包含剩餘的m2個比特； B:令所述Iii1個比特的不同組合,對應APSK星座圖的每個環上的2mi個星座點的相位，並且每個環的相位偏轉均相等； C:令所述m2個比特的不同組合，對應所述APSK星座圖的2ma個環的半徑。
2.權利要求1所述的星座映射方法,其特徵在於,所述APSK星座圖中從內至外第k個環的半徑Yk的計算公式為:
3.權利要求1所述的星座映射方法，其特徵在於，所述Hl1和!112的取值包括:當所述m 為 4 時，Iii1 = 3, m2 = I ;當所述 m 為 5 時，Iii1 = 3, m2 = 2 ;當所述 m 為 6 時，Iii1 = 4, m2 =2 ;當所述 m 為 7 時，Iii1 = 4, m2 = 3 ;當所述 m 為 8 時，Iii1 = 5, m2 = 3。
4.權利要求1所述的星座映射方法，其特徵在於，所述mi個比特為所述m個比特中的任意Hl1個比特。
5.種對應權利要求1所述APSK星座映射方法的解映射方法，其特徵在於，包括步驟: 51:對於只與APSK星座 圖中星座點的相位相關的HI1個比特，僅依據2mi個第一條件概率或第一條件概率密度，得到Hi1個解映射輸出；所述第一條件概率或第一條件概率密度為對應每個相位上2 ~個星座點中的最大的條件概率或者條件概率密度； 52:對於只與APSK星座圖中星座點的半徑相關的m2個比特，僅依據2ma個第二條件概率或第二條件概率密度，得到剩餘m2個解映射輸出；所述第二條件概率或第二條件概率密度為對應每個環上與接收信號最近的一個星座點的條件概率或者條件概率密度。
6.權利要求5所述的解映射方法，其特徵在於，所述步驟SI中，通過計算對應所述APSK星座圖最內環的星座點的條件概率或者條件概率密度，以及對應依據接收信號所得的當前虛擬環上星座點的條件概率或者條件概率密度，並取其中的最大值，獲得所述第一條件概率或第一條件概率密度；所述當前虛擬環為以所述接收信號的幅度為半徑構成的環，並且假設在所述當前虛擬環上也有與其他環上相位相同的2%個星座點。
7.權利要求6所述的解映射方法，其特徵在於，所述第一條件概率或第一條件概率密度的計算公式如下: pi IjfBl) = imix(p(!/|r:lim<'h|,(//|'r:.v,li)); 其中，y表示經相位均衡處理後的所述接收信號辦表示第i個!^長的比特向量；.rf1""'1')表示所述APSK星座圖最內環的對應於Bi的星座點；.:『n '表示當前虛擬環上對應於Bi的星座點。
8.權利要求7所述的解映射方法，其特徵在於，所述當前虛擬環上對應於Bi的星座點的條件概率密度的計算公式如下:
9.權利要求5所述的解映射方法，其特徵在於，所述第二條件概率密度的計算公式如下:
10.權利要求9所述的解映射方法，其特徵在於，所述第二條件概率密度的計算公式簡化後為:
全文摘要
本發明公開了一種APSK星座映射及其解映射方法，涉及數字信息傳輸技術領域。所述星座映射方法包括步驟將一個m長的比特向量中的m個比特分為兩組，第一組包含m1個比特，第二組包含剩餘的m2個比特；令所述m1個比特的不同組合，對應APSK星座圖的每個環上的個星座點的相位，並且每個環的相位偏轉均相等；令所述m2個比特的不同組合，對應所述APSK星座圖的個環的半徑。所述APSK星座映射及其解映射方法，通過將APSK星座映射拆分成一個只與相位相關的星座映射和一個只與幅度相關的星座映射，從而在提高數字通信系統差錯控制性能的同時，有效降低了解映射的複雜度，進而降低了數字通信系統的實現複雜度。
文檔編號H04L27/36GK103095641SQ201110346648
公開日2013年5月8日 申請日期2011年11月4日 優先權日2011年11月4日
發明者謝求亮, 王昭誠, 楊知行 申請人:北京數位電視國家工程實驗室有限公司, 清華大學