[發明專利]基于廣義互信息的多維信號調制電路的設計方法及其應用

有效

• 申請號: 202011295830.3
• 申請日: 2020-11-18
• 公開（公告）號: CN112422195B
• 公開（公告）日: 2021-08-17
• 發明（設計）人: 陳斌;凌未;雷藝
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: H04B10/54
• 分類號: H04B10/54
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 陸麗莉;何梅生

1.一種基于廣義互信息的多維信號調制電路的設計方法，其特征包括：

步驟1、定義多維可傳輸符號集合記為S＝{s₁,s₂,...,s_i,...,s_M}，s_i表示第i個可傳輸符號；i∈[1,M]，定義與所述可傳輸符號集合S相對應的二進制映射比特序列集合記為B＝{b₁,b₂,...,b_i,...,b_M}，b_i表示第i個可傳輸符號s_i所對應的二進制映射比特序列，且b_i的長度為m＝log₂M；

步驟2、根據給定的信道噪聲方差δ²，以最大化廣義互信息GMI為優化目標，并使得多維可傳輸符號集合S在多維空間中每一個象限的傳輸符號均與第一象限傳輸符號形成軸對稱關系，從而利用式(1)對由所述可傳輸符號集合S與所述二進制映射比特序列集合B所組成的多維度調制格式集合{S,B}進行優化，得到優化后的最優調制傳輸符號集合S^*和最優二進制映射比特序列集合B^*；

式(1)中，G(δ²,S,B)是計算廣義互信息GMI的函數；

步驟2.1、定義當前迭代次數為I，最大迭代次數為I_max，初始化I＝1；

隨機初始化第I次迭代的多維度調制格式集合為{S^I,B^I}，并計算第I次迭代的廣義互信息GMI的值g^I；

步驟2.2、從第I次迭代的多維可傳輸符號集合S^I中第一象限的隨機任意一對可傳輸符號組合并在所述多維空間中進行移動，其他象限的可傳輸符號組合按照軸對稱關系進行相應移動，再將移動后的可傳輸符號組合代入函數G(δ²,S^I+1,B)中，計算得到第I+1次迭代的廣義互信息GMI的值g^I+1；

步驟2.3、判斷g^I+1＞g^I是否成立，若成立，則保留第I+1次迭代的多維可傳輸符號集合S^I+1，否則，保留第I次迭代的多維可傳輸符號集合S^I；

步驟2.4、將I+1賦值給I，并判斷I＞I_max是否成立，若成立，則將所保留的多維可傳輸符號集合作為最優多維度調制格式集合{S^*,B^*}；否則，返回步驟2.2；

步驟3、計算所述最優多維度調制格式{S^*,B^*}與多進制正交振幅調制格式{S^QAM,B^QAM}之間的邏輯關系，從而根據所述邏輯關系，利用數字邏輯門電路實現基于QAM調制的多維信號調制電路的設計，其中，S^QAM表示QAM調制的可傳輸符號集合，B^QAM表示QAM調制的二進制映射比特序列集合。

2.一種基于廣義互信息的多維信號調制電路的應用，其特征是，根據所設定的傳輸效率，利用權利要求1所述的設計方法，得到多維信號調制電路并應用于發送端編碼調制模塊中，所述發送端編碼調整模塊還包括編碼單元、串并轉換分組單元、QAM調制單元；其中，所述傳輸效率為k比特每多維符號；

所述編碼單元獲取原始傳輸比特數據流{u₁,u₂,...,u_p,...,u_K}并進行糾錯碼的編碼以及交織編碼后，得到傳輸碼字{b₁,b₂,...,b_q,...,b_N}，u_p表示第p個二進制比特，b_q表示編碼后的第q個二進制比特；p∈[1,K]，q∈[1,N]；

所述串并轉換分組單元對所述傳輸碼字{b₁,b₂,...,b_q,...,b_N}進行串并轉換后得到k路的長度為n＝N/k的并行輸入序列；

所述多維信號調制電路對k路的并行輸入序列轉換為m路的并行數據后分組輸出，其中m路中任意一路的并行數據記為{c₁,c₂,...,c_e,...,c_n}，c_e表示m路中任意一路的并行數據中第e個二進制比特；e∈[1,n]；

所述QAM調制單元對分組輸出的并行數據進行正交振幅調制處理，得到多維的幾何整形符號序列。