[發(fā)明專利]星座圖受限的擴展編碼調(diào)制方法、解調(diào)解碼方法及其系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010176239.6
• 申請日: 2010-05-13
• 公開（公告）號: CN101848061A
• 公開（公告）日: 2010-09-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊昉;王曉晴;宋健;王勁濤;張彧
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學
• 主分類號: H04L1/00
• 分類號: H04L1/00;H04L27/34
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及數(shù)字信息傳輸技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種星座圖受限的擴展編碼調(diào)制方法、解調(diào)解碼方法及其系統(tǒng)。

背景技術(shù)

近二十年來，現(xiàn)代通信技術(shù)飛速發(fā)展，人們對無線通信業(yè)務(wù)需求的日益增長，數(shù)字通信系統(tǒng)，包括典型的無線移動通信系統(tǒng)和地面數(shù)字廣播系統(tǒng)，其根本任務(wù)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均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，編碼調(diào)制技術(shù)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(shù)主要包括星座映射技術(shù)以及后續(xù)處理技術(shù)，如多載波調(diào)制技術(shù)和成型濾波技術(shù)。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?。每個符號的取值空間可以是一維實數(shù)空間、二維實數(shù)空間(即復數(shù)空間或復數(shù)平面)、或更高維的實數(shù)空間(如多天線MIMO系統(tǒng)信號傳輸對應(yīng)的空間)。其中，星座圖代表星座映射輸出符號的所有取值組成的集合，星座點映射方式代表輸入比特(組)到星座點的特定映射關(guān)系，或者星座點到比特(組)的特定映射關(guān)系，通常每個星座點與一個比特或多個比特組成的比特組一一對應(yīng)。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-PhaseShift?Keying，幅度相移鍵控)調(diào)制技術(shù)；實數(shù)空間的星座圖主要為PAM(Pulse?Amplitude?Modulation，脈沖幅度調(diào)制)。對接收端的解碼解調(diào)系統(tǒng)，對應(yīng)星座映射的是星座解映射，簡稱解映射。通常，星座解映射依據(jù)星座圖和星座點映射方式，結(jié)合信道狀態(tài)信息得到對應(yīng)接收符號的一個或多個比特的比特軟信息。

信道編碼與調(diào)制結(jié)合，構(gòu)成了編碼調(diào)制系統(tǒng)，是數(shù)字通信系統(tǒng)發(fā)射端的的核心模塊之一，對應(yīng)的編碼調(diào)制技術(shù)也是數(shù)字通信系統(tǒng)的核心技術(shù)。與編碼調(diào)制系統(tǒng)相對應(yīng)，解調(diào)和信道解碼的結(jié)合構(gòu)成數(shù)字通信系統(tǒng)接收端的解調(diào)解碼系統(tǒng)，對應(yīng)的解調(diào)解碼技術(shù)也是數(shù)字通信系統(tǒng)的核心技術(shù)。事實上，信道編碼是針對無記憶信道設(shè)計和優(yōu)化的，為了適應(yīng)接收端的信道解碼，提高編碼調(diào)制系統(tǒng)的分集階數(shù)，最常見的手段是采用交織技術(shù)使得輸入解調(diào)器和解碼器的信息體現(xiàn)出近似無記憶特性。

編碼調(diào)制技術(shù)的基礎(chǔ)理論是香農(nóng)信息論，衡量編碼調(diào)制技術(shù)的一個根本指標是：給定頻譜效率和差錯控制目標的條件下，所需信噪比門限距離信息論界的差距。頻譜效率通常以星座圖K維實數(shù)空間的每一維能傳輸?shù)挠行畔⒈忍乇硎荆?，對于不加信道編碼的傳統(tǒng)64QAM系統(tǒng)，其頻譜效率為3比特每維度。差錯控制目標通常以比特錯誤率或者碼字錯誤率(又稱誤塊率)表示。信息論界通常以達到無誤傳輸所需的最低信噪比表示。同時信息論中指出，選用相同頻譜效率的不同調(diào)制星座圖下，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，稱這種損失為Shaping損失。相應(yīng)地，使得星座圖限制下的輸出更接近高斯分布而帶來的增益稱為Shaping增益，而減小Shaping損失的技術(shù)被稱為Shaping技術(shù)。