[發明專利]基于星座結構優化及類蜂巢區域判決的信號調制解調方法

有效

• 申請號: 201911312584.5
• 申請日: 2019-12-18
• 公開（公告）號: CN111030961B
• 公開（公告）日: 2022-04-05
• 發明（設計）人: 劉博;張麗佳;毛雅亞;任建新;忻向軍;孫婷婷;趙立龍;吳泳鋒;劉少鵬;宋真真;王俊鋒;哈特;沈磊;王光全
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: H04L27/34
• 分類號: H04L27/34
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 王磊

1.一種基于星座結構優化及類蜂巢區域判決的信號調制解調方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟S1：原始比特數據經過串并變換轉換由一路數據變為并行的多路數據；

步驟S2：將多路數據進行分布匹配，使均勻分布的比特數據轉化為非均勻分布的QAM符號；

步驟S3：優化星座結構，將星型QAM的若干個星座點分布在四個不同幅度的同心圓環上，每圈中等相位間隔分布相同個數的星座點,星座點的位置集合表示為Ξ＝r(l)·exp[jφ(i)]，其中r(l)表示幅度、φ(i)表示相位；

步驟S4：保持星座點幾何位置不變，利用概率成形提高星座圖內圈星座點的分布概率，降低外圈星座點的分布概率，然后采用類格雷映射規則進行非均勻星座映射，使得星座圖中相同半徑星座點概率相同，不同半徑星座點概率服從麥克斯韋玻爾茲曼分布，對于信號點x∈χ，概率分布表達式為：

其中：為星座點的發射概率值，參數x表示星座點與坐標原點間的歐氏距離；參數x′表示第i個星座點與原點的歐氏距離；參數χ表示星座點與坐標原點間歐氏距離的集合；參數ν表示概率成型因子，不同的ν值可以實現不同程度的麥克斯韋玻爾茲曼分布，獲得不同信息熵下的概率成形體系；A_ν為概率分布的歸一化因子，用于保證的概率相加和為1；

步驟S5：將星座映射后的QAM符號信息的實部和虛部兩部分，分成I/Q兩路進入相乘器，分別與余弦/正弦信號相乘，之后兩路波形再通過加法器相加；

步驟S6：QAM信號通過數模轉換器轉化為模擬電信號，利用調制器將該模擬電信號調制到激光器產生的光載波上，然后利用單模光纖傳輸到接收端；

步驟S7：接收端通過光電轉換器將光信號轉換為電信號，然后通過模數轉換器轉換為數字信號，然后將該數字信號通過分離器還原成I/Q兩路，再分別通過乘法器與余弦/正弦信號相乘，從而得到星座映射后的QAM符號信息；

步驟S8：根據星座點的位置，以相鄰星座點中垂線為劃分依據，確定類蜂巢形狀的星座判決區域，其中位于判決區域星座點判決為該區域的標準星座點；根據標準星座點還原傳輸前的QAM符號信息，從而去除QAM符號信息在傳輸過程中產生的彌散現象；

步驟S9：然后依次進行星座解映射、逆分布匹配和并串變換得到原始比特數據。

2.根據權利要求1所述的一種基于星座結構優化及類蜂巢區域判決的信號調制解調方法，其特征在于：所述步驟S2中的將多路數據進行分布匹配，使均勻分布的比特數據轉化為非均勻分布的16QAM符號或32QAM符號。

3.根據權利要求1所述的一種基于星座結構優化及類蜂巢區域判決的信號調制解調方法，其特征在于：所述步驟S3中優化星座結構具體為：根據第一圈上的星座點構成一個邊長為最小歐式距離d_min的正多邊形，以該正多邊形的各條邊為底邊，向外延伸構建出等邊三角形，通過等邊三角形確定第二圈的半徑，通過等邊三角形的第三個頂點確定第二圈星座點的位置。

4.根據權利要求2或3所述的一種基于星座結構優化及類蜂巢區域判決的信號調制解調方法，其特征在于：若為16QAM符號，則分別將第一、第二圈半徑加上最小歐式距離d_min，分別得到第三、第四圈半徑，且第三、第四圈中星座點位置分別與第一、第二圈中星座點位置對應。

5.根據權利要求2或3所述的一種基于星座結構優化及類蜂巢區域判決的信號調制解調方法，其特征在于：若為32QAM符號，則以等邊三角形的兩邊構建邊長為最小歐式距離d_min的菱形，確定第三圈的半徑以及星座點的位置，然后將第二圈的半徑加上最小歐式距離d_min得到第四圈的半徑，第四圈上的星座點位置與第二圈上星座點位置相對應。

6.根據權利要求1所述的一種基于星座結構優化及類蜂巢區域判決的信號調制解調方法，其特征在于：所述步驟S9具體為：將接收到的QAM符號信息星座解映射，還原出非均勻分布的QAM符號信息，通過逆分布匹配使非均勻分布的QAM符號信息轉化為均勻分布的比特數據，然后通過并串變換，將并行的多路比特數據還原成一路，恢復原比特數據。