一種基于格雷映射的優化網格編碼調製系統編碼設計方法

2023-05-01 22:50:21

專利名稱：一種基于格雷映射的優化網格編碼調製系統編碼設計方法
技術領域：
本發明屬於數位訊號處理數據編碼技術領域，具體涉及TCM系統的編碼調製準則 和設計方法。
背景技術：
網格編碼調製(Trellis-Coded Modulation, TCM)是一種基於卷積編碼的編碼 調製，它能夠有效利用頻譜帶寬獲得編碼增益並適用於高速信號傳輸，於1976年首先由 Ungerboeck提出[1]。與傳統卷積編碼相比，TCM將編碼和調製相結合，聯合考慮編碼與調 制的參數和性能，減少額外冗餘比特，將冗餘信息映射到擴展的調製星座符號集上，在相同 的符號發送速率下通過增大編碼器的自由距離以獲得編碼增益。最近幾十年，研究針對TCM系統設計投入了大量的工作，致力於尋找性能優越的 編碼準則。文獻[2]中列舉了部分利用計算機搜索得到的最優編碼方式，文獻[3] [4]將星 座圖擴展到多維空間並給出了多維TCM的優點及參考編碼方案。採用8PSK的四維TCM譯 碼器經過優化設計可達到631. 2Mb/s的高吞吐率[5]。文獻[6]中提出了一種基於三進位 布局的18階調製六角形蜂窩星座圖，文獻[7]針對非對稱星座圖專門進行編碼優化，不同 程度增加了編碼調製系統的靈活性。針對高斯信道和衰落信道的不同特性，基於比特交織 的編碼調製(Bit-Interleaved Coded Modulation，BICM)通過編碼器的比特交織改善系統 性能[8]。在此基礎上，迭代解碼算法 BICM-ID (Bit-Interleaved Coded Modulation -Iterative Decoding)使編碼調製系統進一步獲得了類似Turbo碼的優秀糾錯能力[9]。 最近，文獻[10]提出了基於高斯信道的TCM優化方法，通過優化狀態轉移過程中輸出的漢 明距離進一步提高編碼增益。但是，文章只給出了 8PSK調製下狀態數為4和8時的優化方 案，隨著調製階數上升碼率進一步增大之後，比如碼率R=3/4，16QAM調製，同一初始狀態存 在四對平行轉移分支，其輸出結果{0，2，4，6，8，10，12，14}的優化配對顯得更為復 雜且優化改善程度有限。為此本發明提出基于格雷(Gray)映射的新型編碼改進方案，對高 階高碼率TCM進行優化。一 般 來 說， T C M 將 碼 率 i =務/伏+1)的二進位卷積碼和廣進位(Μ=#+1>:2)星座圖調製相結合。一 種典型的TCM系統發送端結構如圖ι所示，該系統分為編碼器和符號映射器兩個部 分。每次務個信息比特=1，···，^，《!)進入編碼器，其中J (P<A")個比特
Ov^f j1)進入系統反饋卷積編碼器，產生輸出比特(WfH),其中V0是校驗比
特』 V^1,…,V1是信息比特。這力+1個比特和fe —個非編碼比特—
起進入符號映射器。在卷積編碼器狀態轉移中，由於非編碼比特的存在，可能出現從同一初 始狀態出發具有相同次態而輸出不同的情況，這些狀態轉移路徑稱為並行轉移路徑或平行 路徑。
在接下來的符號映射中，向量『^(^^，…,!^巧，巧)映射到符號隼的
權利要求
一種基于格雷映射的優化網格編碼調製系統編碼設計方法，其特徵在於，採用格雷星座圖作為編碼調製的符號映射方式；在此星座圖基礎上分配具有最大歐式距離的符號對作為編碼器的平行轉移路徑輸出集合；確定狀態轉移分配時，該相同平行轉移輸出集合對應到相同的次態集合。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，採用碼率為2/3的8PSK網格編碼調製編碼 器對原始比特信息進行處理，得到包括所述編碼後比特組和未編碼比特組的星座圖分布。
3.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，採用碼率為3/4的16QAM網格編碼調製編碼 器對原始比特信息進行處理，得到包括所述編碼後比特組和未編碼比特組的星座圖分布。
全文摘要
本發明屬於數位訊號處理數據編碼技術領域，具體為一種基于格雷映射的優化網格編碼調製系統編碼設計方法。該方法通過聯合考慮編碼調製中的歐式距離及漢明距離參數，採用格雷星座圖映射並在此基礎上分配具有最大歐式距離的平行轉移路徑輸出和確定狀態轉移次態，以此優化TCM系統，提高編碼增益，整體性能得到提升。
文檔編號H04L27/36GK101944976SQ20101050266
公開日2011年1月12日 申請日期2010年10月11日 優先權日2010年10月11日
發明者周曉方, 沈寅濤, 王琳凱 申請人:復旦大學