一种qam星座图标签的构建方法

专利名称：一种qam星座图标签的构建方法
技术领域：
本发明是关于通信领域中的数字调制与解调技术，具体涉及一种QAM星座图标签的 构建方法。
背景技术：
现有数字通信系统可分解为3个基本构成部分，包括数据源模块、映射模块和解映射 模块。其中，映射模块和解映射模块通常采用QAM方式对数据进行数字调制和解调。映 射时，首先将输入比特流分组，如8QAM是3比特一组，然后根据比特组中的比特组合， 并根据星座图的设计方法，确定其对应的星座点的位置，即设计标签，进而得到映射后所 对应的数字信号的值，该值为一个复数。解映射时，则是根据接收到的数字信号的值，査 找星座图中与其最接近的星座点，并将该星座点对应的比特组作为解调输出。因此，数字 通信系统的抗干扰性能与其所采用的星座图和标签的设计方法有密切关系。
在信号传输过程中，由于各种干扰的存在，接收端接收到的数字信号在复数平面上对 应的位置，将偏离实际发送的星座点。如果干扰较大，解映射时会将实发送星座点周围 的星座点误判为实际发送星座点，从而产生错误比特。而且，解映射时错判至相邻星座点 的概率最大。因此，为了在星座点判决出错的情况下减少错误比特的数目，需要使星座图 中相邻星座点的标签所对应的比特组中的不同比特数尽可能少。

发明内容
本发明针对上述难题，提供了一种QAM星座图标签的构建方法。 本发明的技术方案是
一种2211阶QAM星座图标签的构建方法(n为自然数)，其步骤包括
1) 将QPSK星座图复制并分别平移至复平面的四个象限内，产生16QAM星座图，依 次类推，进行迭代形成2^a阶QAM星座2) 定义上述22"+2阶QAM星座图的星座点的标签由2n+2个比特组成，其中将前2比 特对应于星座点所在的22n QAM星座图所位于的象限，后2n比特则在复平面的象限之间 呈现出对称的规律。
上述方法中，所述QPSK星座图在复数平面上呈正方形，4个星座点均位于该正方形的四个顶角，所述QPSK星座图标签按照格雷码进行编排。
进一步，在所述步骤2)中，2^a阶QAM星座图的星座点标签的前2比特按照格雷码 进行编排，而分别位于象限I和象限II或者象限in和象限IV的星座点的标签的后2n比特 关于虚轴对称，分别位于象限I和象限m或者象限II和象限IV的星座点的标签的后2n比
特关于原点对称，分别位于象限i和象限iv或者象限n和象限ni的星座点的标签的后2n 比特则关于实轴对称。
一种22n+1阶QAM星座图标签的构建方法(n为自然数)，其步骤包括
1) 将8QAM星座图复制并分别平移至复平面的四个象限内，产生32QAM星座图，依 次类推，进行迭代形成2^a阶QAM星座2) 定义上述22n+3阶QAM星座图的星座点的标签由2n+3个比特组成，其中将前2比 特对应于星座点所在的2^WQAM星座图所位于的象限，后2n+l比特则在复平面的象限之 间呈现出对称的规律。
所述8QAM星座图在复数平面上呈正方形，8个星座点均位于该正方形的四个顶角以 及四条边的中点，而正方形的中心没有星座点。所述8QAM星座图标签按照格雷码进行编 排。
上述22n+3阶QAM星座图的星座点标签的前2比特按照格雷码进行编排。分别位于象 限I和象限n或者象限III和象限IV的星座点的标签的后2n+l比特关于虚轴对称，分别位 于象限I和象限III或者象限II和象限IV的星座点的标签的后2n+l比特关于原点对称，分
别位于象限i和象限iv或者象限n和象限ni的星座点的标签的后2n+i比特则关于实轴对 称。
与现有技术相比，本发明的有益效果是本发明中星座图所采用的星座点具有良好的 对称性，标签随着2211阶QAM到22"+2阶QAM的变化而进行迭代，或随着22n+1阶QAM 到2^w阶QAM的变化而进行迭代，从而降低映射和解映射的复杂度。


图1为正方形QPSK星座图标签示意图； 图2为正方形16QAM星座图标签示意图； 图3为正方形64QAM星座图标签示意图； 图4为正方形8QAM星座图标签示意图； 图5为正方形32QAM星座图标签示意图；图6为正方形128QAM星座图标签示意图。
具体实施例方式
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细描述
1、 产生QPSK星座图和8QAM星座图
QAM星座图所在平面为复数平面，两条分别代表实部和虚部的相互垂直的轴相交于 原点O，并将复数平面分为四个象限，其中象限I位于右上角，象限II位于左上角，象限 III位于左下角，象限IV位于右下角。所述QPSK星座图在复数平面上呈正方形，4个星座 点均位于该正方形的四个顶角。如图1所示，正方形的QPSK星座图为图中虚线框，原点 O为正方形中心，实心点表示实际星座点。QPSK星座图是所有2^阶QAM星座图的最小 单元。
所述8QAM星座图在复数平面上也呈正方形，8个星座点均位于该正方形的四个顶角 以及四条边的中点，而正方形的中心没有星座点。如图4所示，正方形为图中虚线框，原 点O为正方形中心；空心点(即原点O)表示未采用的可分配位置，实心点表示实际星座 点；8QAM星座图是所有22n+1阶QAM星座图的最小单元。
2、 产生2"^阶和2hw阶正方形QAM星座图
将2211阶正方形QAM星座图复制并分别平移至复平面的四个象限内，每个象限包含 22"个星座点，且2"个星座点的分布图与22nQAM星座图相同；则可得到22n+2阶正方形 QAM星座图。
将22n+1阶正方形QAM星座图复制并分别平移至复平面的四个象限内，每个象限包含 2^个星座点，且^+i个星座点的分布图与fn+iQAM星座图相同；则可得到22"+3阶正方
形QAM星座图。
3、 产生2211+2阶和2211+3阶正方形(^^/1星座图的标签
22n+2阶QAM星座点由2n+2个比特组成的标签表示，其中将前2比特对应于星座点所 在的"2^QAM"单元所位于的象限，而且这2比特按照格雷码进行编排；后2n比特则对应
于星座点在其所在"2211 QAM"单元中的位置。其中象限i和象限n或者象限ni和象限iv的 星座点标签的后2n比特关于虚轴对称，象限i和象限m或者象限n和象限iv的星座点标
签的后2n比特关于原点对称，象限I和象限IV或者象限n和象限ni的星座点标签的后2n 比特关于实轴对称。
22n+3阶QAM星座点由2n+3个比特组成的标签表示，其中将前2比特对应于星座点所在的"^n+i QAM"单元所位于的象限，而且这2比特按照格雷码进行编排；后2n+l比特则
对应于星座点在其所在"22"+1 QAM"单元中的位置。其中象限i和象限n或者象限m和象限 iv的星座点标签的后2n+i比特关于虚轴对称，象限i和象限ra或者象限n和象限iv的星
座点标签的后2n+l比特关于原点对称，象限I和象限IV或者象限n和象限III的星座点标 签的后2n+l比特关于实轴对称。
以64QAM星座图标签为例，进一步说明22"阶QAM星座图标签的构建 首先，将QPSK星座图复制并分别平移至复平面的四个象限内，每个象限包含4个星 座点，且这4个星座点的分布图与QPSK星座图相同，则可得到16QAM星座图，如图2 所示。再将16QAM星座图复制并分别平移至复平面的四个象限内，每个象限包含16个星 座点，且这16个星座点的分布图与16QAM星座图相同，则可得到64QAM星座图，如图 3所示。
然后，将16QAM星座图中的每个星座点对应于一个由4个比特组成的标签，其中前 2比特根据星座点所在的"QPSK"单元所位于的象限确定，而且这2比特按照格雷码进行编
排。以图2为例，前2比特，，ir， 、 "or， 、 "oo"和"io"分别对应象限i 、象限n、象限m
和象限IV。标签的后2比特对应于星座点在其所在"QPSK"单元中的位置。象限I和象限n
或者象限in和象限iv的星座点标签的后2比特关于虚轴对称，象限i和象限ni或者象限n 和象限iv的星座点标签的后2比特关于原点对称，象限i和象限iv或者象限n和象限ni的
星座点标签的后2比特关于实轴对称。
其次，64QAM星座图中的每个星座点对应于一个由6个比特组成的标签，其中前2 比特根据星座点所在的"16QAM"单元所位于的象限确定，而且这2比特按照格雷码进行编 排。标签的后4比特则对应于星座点在其所在"16QAM"单元中的位置。象限I和象限II或 者象限m和象限iv的星座点标签的后4比特关于虚轴对称，象限I和象限III或者象限II和
象限iv的星座点标签的后4比特关于原点对称，象限i和象限iv或者象限n和象限in的星
座点标签的后4比特关于实轴对称，以图3为例。
以128QAM星座图标签为例，进一步说明22n+1阶QAM星座图标签的构建 首先，将8QAM星座图(如图4)复制并分别平移至复平面的四个象限内，每个象限包 含8个星座点，且这8个星座点的分布图与8QAM星座图相同,则可得到32QAM星座图， 如图5。再将32QAM星座图复制并分别平移至复平面的四个象限内，每个象限包含32个 星座点，且这32个星座点的分布图与32QAM星座图相同，则可得到128QAM星座图， 如图6所示。然后，将32QAM星座图中的每个星座点对应于一个由5个比特组成的标签，其中前2 比特根据星座点所在的"8QAM"单元所位于的象限确定，而且这2比特按照格雷码进行编
排。以图5为例，前2比特"ir， 、 "or， 、 "oo"和"io"分别对应象限i 、象限n、象限in和
象限IV。标签的后3比特对应于星座点在其所在"8QAM"单元中的位置。象限I和象限II
或者象限m和象限iv的星座点标签的后3比特关于虚轴对称，象限i和象限m或者象限n 和象限iv的星座点标签的后3比特关于原点对称，象限i和象限iv或者象限n和象限in的 星座点标签的后3比特关于实轴对称。
其次，128QAM星座图中的每个星座点对应于一个由7个比特组成的标签，其中前2 比特根据星座点所在的"32QAM"单元所位于的象限确定，而且这2比特按照格雷码进行编 排。标签的后5比特则对应于星座点在其所在"32QAM"单元中的位置。象限I和象限II或
者象限ni和象限iv的星座点标签的后5比特关于虚轴对称，象限i和象限m或者象限ii和 象限iv的星座点标签的后5比特关于原点对称，象限i和象限iv或者象限n和象限m的星
座点标签的后5比特关于实轴对称，以图6为例。
以上通过详细实施例描述了本发明所提供的QAM星座图标签的构建方法，本领域的 技术人员应当理解，在不脱离本发明实质的范围内，可以对本发明做一定的变形或修改； 其制备方法也不限于实施例中所公开的内容。
权利要求
1、一种22n阶QAM星座图标签的构建方法，其步骤包括1)将QPSK星座图复制并分别平移至复平面的四个象限内，产生16QAM星座图，依次类推，进行迭代，形成22n+2阶QAM星座图；2)定义上述22n+2阶QAM星座图的星座点的标签由2n+2个比特组成，其中将前2比特对应于星座点所在的22n QAM星座图所位于的象限，后2n比特则在复平面的象限之间呈现出对称的规律。
2、 如权利要求l所述的方法，其特征在于，所述QPSK星座图标签按照格雷码进行编排。
3、 如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤2)中，2^"阶QAM星座图的 星座点标签的前2比特按照格雷码进行编排。
4、 如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤2)中，分别位于象限I和象限 II或者象限m和象限IV的星座点的标签的后2n比特关于虚轴对称，分别位于象限I和象 限III或者象限n和象限IV的星座点的标签的后2n比特关于原点对称，分别位于象限I和象限iv或者象限n和象限ni的星座点的标签的后2n比特则关于实轴对称。
5、 一种2^w阶QAM星座图标签的构建方法，其步骤包括-1) 将8QAM星座图复制并分别平移至复平面的四个象限内，产生32QAM星座图，依 次类推，进行迭代，形成2^a阶QAM星座图；2) 定义上述22"+3阶QAM星座图的星座点的标签由2n+3个比特组成,其中将前2比 特对应于星座点所在的2^WQAM星座图所位于的象限，后2n+l比特则在复平面的象限之 间呈现出对称的规律。
6、 如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述8QAM星座图在复数平面上呈正方形， 8个星座点均位于该正方形的四个顶角以及四条边的中点，而正方形的中心没有星座点。
7、 如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述8QAM星座图标签按照格雷码进行编排。
8、 如权利要求5、 6或7所述的方法，其特征在于，所述步骤2)中，2^w阶QAM星 座图的星座点标签的前2比特按照格雷码进行编排。
9、 如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述步骤2)中，分别位于象限I和象限 II或者象限III和象限IV的星座点的标签的后2n+l比特关于虚轴对称，分别位于象限I和 象限III或者象限n和象限IV的星座点的标签的后2n+l比特关于原点对称，分别位于象限I和象限iv或者象限n和象限ni的星座点的标签的后2n+i比特关于实轴对称。
全文摘要
本发明公开一种QAM星座图标签的构建方法，属于通信领域的数字调制与解调技术。该方法包括将QPSK星座图复制并分别平移至复平面的四个象限内，产生16QAM星座图，依次类推，进行迭代形成2ⁿ⁺²阶QAM星座图；定义星座点的标签由2n+2个比特组成，其中前2比特对应于星座点所在的2²ⁿ QAM星座图所位于的象限，后2n比特则在复平面的象限之间呈现出对称的规律。或将8QAM星座图复制并分别平移至复平面的四个象限内，产生32QAM星座图，依次类推，进行迭代形成2ⁿ⁺³阶QAM星座图；定义星座点的标签由2n+3个比特组成，其中前2比特对应于星座点所在的2²ⁿ⁺¹QAM星座图所位于的象限，后2n+1比特则在复平面的象限之间呈现出对称的规律。采用本发明便于数据的调制和解调。
文档编号H04L1/00GK101547181SQ20091008218
公开日2009年9月30日 申请日期2009年4月17日 优先权日2009年4月17日
发明者吴毅凌, 李红滨, 潘东辉, 赵玉萍 申请人:北京大学;北京三梯通网络技术有限公司