[發(fā)明專利]一種對任意形狀星座圖比特映射關(guān)系的優(yōu)化方法

有效

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• 申請日: 2020-07-29
• 公開（公告）號: CN112003811B
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張帆;明浩
• 申請（專利權(quán)）人: 北京大學(xué)
• 主分類號: H04L27/34
• 分類號: H04L27/34;G06N3/00
• 代理公司: 北京君尚知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11200
• 代理人: 司立彬

本發(fā)明公開了一種對任意形狀星座圖比特映射關(guān)系的優(yōu)化方法，其步驟包括：1)對于一含有M個星座點的星座圖Co，計算每個星座點的相鄰星座點集C；2)隨機生成N個星座圖比特映射關(guān)系；3)對每一映射關(guān)系Pa，計算Pa下第i個星座點的得分以及Pa得分PaS；4)對于每一對滿足1≤ij≤N的(i,j)，隨機生成兩個整數(shù)a、b滿足1≤a≤b≤M；然后交換Pa_i與Pa_j中a～b之間的片段生成臨時映射關(guān)系；5)對于每一臨時映射關(guān)系，交換其第e、f個星座點的比特映射得到Pa^new；6)在Pa^new中保留PaS最小的若干比特映射關(guān)系；7)重復(fù)步驟4)～6)，直到指定迭代次數(shù)；然后從最后一次迭代所保留比特映射關(guān)系中選取PaS最小的比特映射關(guān)系輸出。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及通信傳輸領(lǐng)域，涉及一種對任意形狀星座圖比特映射關(guān)系的優(yōu)化方法。

背景技術(shù)

在通信系統(tǒng)中，采用高階調(diào)制格式調(diào)制信號是一種提高通信系統(tǒng)傳輸容量的有效方法。采用高階調(diào)制格式的通信系統(tǒng)傳輸?shù)囊粋€符號對應(yīng)多個比特，因此符號與比特之間的映射關(guān)系對于通信系統(tǒng)的可靠性具有重要影響。對于矩形星座圖，一般采用格雷碼映射，即相鄰的兩個星座點間的比特映射的漢明距離為1。

對于矩形星座圖，很容易由低階星座圖的映射關(guān)系推導(dǎo)出高階星座圖的映射關(guān)系。例如由16QAM的格雷碼映射通過簡單的數(shù)學(xué)轉(zhuǎn)換很容易推出64QAM的格雷碼映射關(guān)系。然而，為了進一步提高通信系統(tǒng)的容量，提出了星座的幾何整形與概率整形。對于其中所采用的非矩形星座圖比特映射關(guān)系的優(yōu)化將是一個NP問題。對于含有M個點的非矩形星座圖，可能的比特映射關(guān)系有M！種。當(dāng)M很大時(如M取值為32、64等)，窮舉所有可能的比特映射關(guān)系將會非常困難。因此采用一種高效的比特映射關(guān)系優(yōu)化算法來選取次優(yōu)的“準(zhǔn)格雷碼”映射具有十分重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出了一種對任意形狀星座圖比特映射關(guān)系的優(yōu)化方法，該方法基于遺傳算法改進而來，并將其命名為貪心遺傳算法。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

1.算法的輸入為含有M個星座點的星座圖Co＝[Po₁,Po₂,...,Po_M]，以及星座圖中每個星座點的概率分布P＝[p₁,p₂,...,p_M]。其中Po_i表示第i個星座點的坐標(biāo)，p_i表示第i個星座點的出現(xiàn)概率。

2.根據(jù)星座圖Co計算每個星座點的相鄰星座點集C，第i個星座點的相鄰星座點集記為C_i。C_i的計算方式有兩種：星座點間歐式距離小于r記為相鄰或者星座圖中距離某星座點最近的k個點記為該點的相鄰點。

3.根據(jù)星座圖Co隨機生成N個可能的星座圖比特映射關(guān)系Pa₁，Pa₂，…，Pa_N。N為人為指定的參數(shù)。一般來說N的取值隨著M的增大而增大，且N與M的量級相同。對于第j個映射關(guān)系其中表示第j個映射關(guān)系Pa_j中的第i個星座點的比特映射為表示的二進制形式。

4.對于星座圖Co，其某個映射關(guān)系為Pa＝[n₁,n₂,...,n_M]。則星座圖Co在映射關(guān)系Pa下第i個星座點的得分PoS_i與星座圖Co的映射關(guān)系Pa的得分PaS的定義如下：

其中為歸一化因子，d(·)為漢明距離度量函數(shù)。