[發明專利]一種基于四維信號星座圖映射與解映射的數字通信方法

有效

• 申請號: 201710194376.4
• 申請日: 2017-03-28
• 公開（公告）號: CN106878228B
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發明（設計）人: 陳振興;李哲豐;黃田野;羅林波;劉嘉珩
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（武漢）
• 主分類號: H04L27/34
• 分類號: H04L27/34;H04L27/38
• 代理公司: 武漢知產時代知識產權代理有限公司 42238
• 代理人: 曹雄

1.一種基于四維信號星座圖映射與解映射的數字通信方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)將來自信源的二進制序列通過映射模塊處理得到四維信號，所述四維信號包含兩個具有復數形式的信號，所述四維信號的第一維和第三維為兩個復數形式信號的實數部分，所述四維信號的第二維和第四維為兩個復數形式信號的虛數部分，二進制序列通過映射模塊處理后輸入發送處理模塊進行發送；

(2)發送處理模塊發送的信號經過信道后輸入接收處理模塊，所述接收處理模塊將接收的信號處理后輸入解映射模塊，所述解映射模塊將輸入的信號恢復為原始的二進制序列。

2.根據權利要求1所述的基于四維信號星座圖映射與解映射的數字通信方法，其特征在于，所述步驟(1)中，映射模塊包括串并轉換模塊、四維信號映射模塊和四維信號映射重組模塊，所述二進制序列輸入串并轉換模塊，經串并轉換模塊轉換后，每b＝log₂M比特分為一組作為四維星座圖中對應信號點的索引信號，M表示四維信號星座圖的尺寸；將索引信號輸入四維信號映射模塊進行處理，每個索引信號與四維星座圖中的信號點一一對應，映射后得到的四維列向量輸入四維信號映射重組模塊，所述四維信號映射重組模塊將四維列向量組成兩個具有復數形式的信號。

3.根據權利要求2所述的基于四維信號星座圖映射與解映射的數字通信方法，其特征在于，所述四維信號映射模塊的輸出信號可以用一個四維列向量表示為S＝(x,y,z,k)^T，x、y、z、k表示信號點在星座圖中的坐標，并均具有實數形式，T表示轉置；所述四維列向量經四維信號映射重組模塊后的輸出信號表示為S＝(x+jy,z+jk)^T，

4.根據權利要求1所述的基于四維信號星座圖映射與解映射的數字通信方法，其特征在于，所述步驟(2)中，解映射模塊包括四維信號映射解重組模塊、四維信號解映射模塊和并串轉換模塊，所述接收處理模塊將接收的四維信號輸入四維信號映射解重組模塊，所述四維信號映射解重組模塊將兩個復數信號的實數部分分別作為解調四維向量的第一維和第三維，兩個復數信號的虛數部分分別作為解調四維向量的第二維和第四維，從而得到解調后的四維列向量S’＝(x’,y’,z’,k’)^T；再將解調后的四維列向量輸入四維信號解映射模塊，利用最大似然方法，通過比較距離，查找與四維星座圖中最近的信號點作為解調信號，得到該四維信號點對應的索引信號，再輸入并串轉換模塊，所述并串轉換模塊將索引信號恢復為原始的二進制序列。

5.根據權利要求1所述的基于四維信號星座圖映射與解映射的數字通信方法，其特征在于，所述步驟(1)中，發送處理模塊將輸入的四維信號以四維列向量中的坐標作為調制系數乘以相應的正交基函數得到四個相互正交的信號，四個相互正交的信號疊加得到基帶信號，再經頻率為f的載波進行上變頻處理即可發送至信道。

6.根據權利要求5所述的基于四維信號星座圖映射與解映射的數字通信方法，其特征在于，所述四個相互正交的信號疊加后表示為：

s(t)＝xφ_x(t)+yφ_y(t)+zφ_z(t)+kφ_k(t)

式中：φ_x(t)、φ_y(t)、φ_z(t)和φ_k(t)分別表示與調制系數相乘的正交基函數，x和z具有實數形式，y和k具有虛數形式。

7.根據權利要求5所述的基于四維信號星座圖映射與解映射的數字通信方法，其特征在于，發送的信號被接收處理模塊接收，在接收處理模塊中進行下變頻和低通濾波處理，得到原基帶信號，所述基帶信號再通過相干解調得到四維信號坐標，并以復數信號形式輸出，所述基帶信號通過相乘器和積分器進行相干解調。