[發(fā)明專利]X射線通信中一種基于平均誤符號(hào)率的MPPM星座選擇方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410282979.6
• 申請(qǐng)日: 2014-06-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104065455A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-09-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋詩(shī)斌;許錄平;張華;申洋赫;馬炎;李冀俊;謝春暉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H04L1/00
• 分類號(hào): H04L1/00
• 代理公司: 北京科億知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及X射線通信中一種基于平均誤符號(hào)率的MPPM星座選擇方法。

背景技術(shù)

X射線脈沖星導(dǎo)航(X-ray Pulsar-based Navigation,XPNAV)是利用脈沖星周期性發(fā)射的X射線信號(hào)以提供導(dǎo)航服務(wù)的新導(dǎo)航技術(shù)。它可以為近地軌道任務(wù)和深空飛行任務(wù)提供導(dǎo)航服務(wù)，這將是未來(lái)深空探索的一個(gè)重要的導(dǎo)航方法。隨著越來(lái)越多的勘探活動(dòng)和數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊螅ㄐ偶夹g(shù)的進(jìn)步愈加迫切。在最近幾年，自由空間光通信已經(jīng)顯示出其優(yōu)于傳統(tǒng)的通信方式。X射線通信(X-ray communications,XCOM)，作為光通信的新方式，在深空通信領(lǐng)域顯示出很大潛力。現(xiàn)在最常用的自由空間通信方法是射頻(Radio Frequency,RF)通信和微波通信。這些方法的缺點(diǎn)是，它們都需要大型天線并且具有較低傳輸速率。與傳統(tǒng)的通信方式相比，X射線通信具有更高的傳輸速率，質(zhì)量更輕，以及更低的功耗，可滿足深空飛行任務(wù)日益增加的通信需求。

由于XPNAV和XCOM利用X射線作為介質(zhì)來(lái)執(zhí)行它們的功能，有一種可能性，即XPNAV和XCOM被集成到一個(gè)單獨(dú)的系統(tǒng)，這使得系統(tǒng)更小，更輕，并且更節(jié)能。在XCOM和XPNAV的應(yīng)用中，仍有很多需要解決的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。例如，需要對(duì)XCOM信號(hào)進(jìn)行設(shè)計(jì)，避免與導(dǎo)航信號(hào)相互干擾。研究能同時(shí)對(duì)導(dǎo)航和通信信號(hào)處理的信號(hào)處理算法。對(duì)于XCOM，研究如何恰當(dāng)選擇調(diào)制方法來(lái)提高了系統(tǒng)的性能十分有必要。

作為XCOM常用的調(diào)制方法，多脈沖脈沖位置調(diào)制(Multi-pulse Pulse Position Modulation,MPPM)通過(guò)MPPM脈沖的位置傳達(dá)信息。MPPM可以看作是在輸入的二進(jìn)制序列和MPPM碼字之間的映射。在實(shí)際中，映射的大小并不能與MPPM星座大小匹配，那么，如何選擇適合的星座來(lái)映射將是個(gè)待解決的問(wèn)題。對(duì)于MPPM星座的選擇，也有不同的標(biāo)準(zhǔn)。一個(gè)準(zhǔn)則是在串連來(lái)自MPPM星座的兩個(gè)碼字時(shí)，最小化連續(xù)零的最大可能數(shù)目，這適合迭代軟判決譯碼的級(jí)聯(lián)與外糾錯(cuò)碼。隨著現(xiàn)代容量接近碼的開(kāi)發(fā)，基于星座選擇的信道容量也可用于選擇MPPM星座的子集。但上述兩種方法算法復(fù)雜，計(jì)算量大，不適用工程應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明旨在提供X射線通信中一種基于平均誤符號(hào)率的MPPM星座選擇方法，本發(fā)明推導(dǎo)出通過(guò)約束基于星座選擇的平均誤符號(hào)率的表達(dá)，將問(wèn)題轉(zhuǎn)化為在數(shù)學(xué)中的條件約束優(yōu)化問(wèn)題，同時(shí)還提出了離散搜索策略得到最小平均誤符號(hào)率條件下的MPPM星座選擇方案。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

X射線通信中一種基于平均誤符號(hào)率的MPPM星座選擇方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：

步驟1，構(gòu)造基于星座選擇的平均誤符號(hào)率模型；

步驟2，根據(jù)所述步驟1得出的基于星座選擇的平均誤符號(hào)率模型,針對(duì)不同的MPPM星座，計(jì)算不同MPPM星座組合條件下的平均誤符號(hào)率，并將星座選擇問(wèn)題轉(zhuǎn)化為條件約束最優(yōu)化問(wèn)題；

步驟3，根據(jù)步驟1得出的所述基于星座選擇的平均誤符號(hào)率模型，以及步驟2得出的所述條件約束最優(yōu)化問(wèn)題，通過(guò)選擇搜索策略，得到基于最小平均誤符號(hào)率條件下的MPPM星座選擇方案。

需要說(shuō)明的是，所述步驟1具體包括如下步驟：

步驟1.1，對(duì)于時(shí)隙個(gè)數(shù)為n，脈沖個(gè)數(shù)為w的MPPM信號(hào)幀，可以記為(n,w)MPPM，其中w個(gè)所述時(shí)隙中包含包含信息，這w個(gè)所述時(shí)隙稱為信號(hào)時(shí)隙；通過(guò)信號(hào)時(shí)隙位置的不同組合，一共有種不同的MPPM符號(hào)，而這些不同的所述MPPM符號(hào)的集合構(gòu)成MPPM星座，可以表示為X(x₁,x₂,…,x_M)，其中x_i是所述MPPM星座的一個(gè)MPPM符號(hào)，可以表示為

x_i＝(x_i1,x_i2,…,x_in)；

其中x_in表示一個(gè)信號(hào)時(shí)隙的值，取值為0或1；x_i的占空比是w/n；