[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

本發明公開了一種基于四維信號星座圖映射與解映射的數字通信方法，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，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。本發明將四維信號星座圖引入數字通信領域，使每對相鄰信號點間具有更大的歐幾里德距離，可以提供更大的噪聲容限，提高數字通信系統的差錯性能，且本發明提供的方法更為簡單方便。

技術領域

本發明涉及數字通信領域，尤其涉及一種基于四維信號星座圖映射與解映射的數字通信方法。

背景技術

在數字通信系統中，調制與解調是必不可少的部分，一種好的調制解調技術可以方便快捷的提高通信系統的差錯性能。在傳統的數字通信系統中，多進制相移鍵控(MPSK)和多進制正交幅度調制(MQAM)是較為常用的調制方法，其均采用基于二維信號星座圖的映射方式，即每b＝log₂M比特分為一組作為星座中對應信號點的索引信號，M表示星座圖的尺寸，星座圖中的每個信號具有復數形式，包括實部和虛部兩個信號分量，即同相分量和正交分量。在接收端，多采用最大似然解調方案，即在星座圖中通過查表法查找與接收信號最接近的點作為解調信號。但是，在二維信號空間，隨著二維信號星座圖尺寸的增加，同樣的信道環境下噪聲容限將會下降，系統的差錯性不能有效的改善。

發明內容

有鑒于此，本發明的實施例提供了一種可以提供更大噪聲容限、提高數字通信系統差錯性能的基于四維信號星座圖映射與解映射的數字通信方法。

本發明的實施例提供了一種基于四維信號星座圖映射與解映射的數字通信方法，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。

進一步，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。

進一步，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，

進一步，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。