专利名称：一种apsk星座映射及其解映射方法
技术领域：
本发明涉及数字信息传输技术领域，特别涉及一种APSK星座映射及其解映射方法。
背景技术：
通信系统的根本任务是实现信息的无误传输，数字通信系统是采用数字技术的通信系统。前向差错控制(Forward Error Control,FEC)编码是数字通信系统中的核心技术之一，是保证传输可靠性最重要的手段之一。为了适应数字信息在常见信道下的传输需求，通常将有限域上的FEC编码技术与数字调制技术进行联合优化，发展成为编码调制(CodedModulation, CM)技术 。调制即对输入信号进行变换处理，以得到适于信道传输的信号。对于典型的数字通信系统，数字调制主要包括星座映射以及后处理，后处理包括多载波调制和成型滤波等。其中星座映射将“比特”向量或序列映射成适于传输的“符号”向量或序列。星座映射包含两个要素，即星座图和星座映射方式。星座图是星座映射所有可能取值的集合，其中每个星座点对应一种输出符号的取值。星座映射方式，简称映射方式，表不输入比特向量到星座点的特定映射关系，通常每个星座点与比特向量一一对应。目前最为常用的星座图是二维星座图，主要有正交幅度调制(Quadrature Amplitude Modulation, QAM)、相移键控(PhaseShift Keying, PSK)、和幅度相移键控(Amplitude-Phase Shift Keying, APSK)；一维星座图主要有脉冲幅度调制(Pulse Amplitude Modulation,PAM)。在接收端,与发送端星座映射对应的是星座解映射，简称解映射。为了提高差错控制性能，当前通常采用软解映射方式，即，对于接收的符号信号，结合信道状态信息得到对应接收符号的比特软信息。信息论指出，功率受限的AWGN信道下，只有高斯输入才能达到信道容量。实际编码调制系统通常采用均匀QAM星座图，受星座图的约束，其输出不服从高斯分布，因此星座图约束下的信息传输速率与信道容量之间存在差距。相应地，相对于传统的均匀QAM星座图，使得星座限制下的输出更逼近高斯分布的技术称为Shaping技术，由此带来的增益称为 Shaping 增益，参见文献 G.Forney Jr, R.G.Gallager, G.R.Lang, F.M.Longstaff, and
S.U.Qureshi, “Efficient modulation for band-limited channels,，，IEEE J.Select.Areas Commun., vol.SAC-2, n0.5, pp.632-646, Sept.1984。Forney 和 Gallager 等人第一次提出Shaping的概念，并指出采用等概映射QAM星座图的编码调制系统在高频谱效率时与信道容量之间存在较大差距。学术界、工业界提出了各种Shaping技术，其中Yang和Xie等人提出了如下一种APSK星座图的设计方法，使得APSK星座图具有较好的Shaping增益，参见文献 Z.Yang, Q.Xie, K.Peng and Z.WangZiA novel BICM-1D system approachingShannon-1imit at high spectrum efficiency,^IEICE Trans.Commun., vol.E94-B,n0.3,pp.793-795, Mar.2011。一个M阶的APSK星座图有R个同心环，每个环由均匀的PSK点组成。M-APSK星座
信号集合Xapsk可以描述如下:
权利要求
1.种APSK星座映射方法，其特征在于，包括步骤: A:将一个m长的比特向量中的m个比特分为两组，第一组包含Hi1个比特，第二组包含剩余的m2个比特； B:令所述Iii1个比特的不同组合,对应APSK星座图的每个环上的2mi个星座点的相位，并且每个环的相位偏转均相等； C:令所述m2个比特的不同组合，对应所述APSK星座图的2ma个环的半径。
2.权利要求1所述的星座映射方法,其特征在于,所述APSK星座图中从内至外第k个环的半径Yk的计算公式为:
3.权利要求1所述的星座映射方法，其特征在于，所述Hl1和!112的取值包括:当所述m 为 4 时，Iii1 = 3, m2 = I ;当所述 m 为 5 时，Iii1 = 3, m2 = 2 ;当所述 m 为 6 时，Iii1 = 4, m2 =2 ;当所述 m 为 7 时，Iii1 = 4, m2 = 3 ;当所述 m 为 8 时，Iii1 = 5, m2 = 3。
4.权利要求1所述的星座映射方法，其特征在于，所述mi个比特为所述m个比特中的任意Hl1个比特。
5.种对应权利要求1所述APSK星座映射方法的解映射方法，其特征在于，包括步骤: 51:对于只与APSK星座 图中星座点的相位相关的HI1个比特，仅依据2mi个第一条件概率或第一条件概率密度，得到Hi1个解映射输出；所述第一条件概率或第一条件概率密度为对应每个相位上2 ~个星座点中的最大的条件概率或者条件概率密度； 52:对于只与APSK星座图中星座点的半径相关的m2个比特，仅依据2ma个第二条件概率或第二条件概率密度，得到剩余m2个解映射输出；所述第二条件概率或第二条件概率密度为对应每个环上与接收信号最近的一个星座点的条件概率或者条件概率密度。
6.权利要求5所述的解映射方法，其特征在于，所述步骤SI中，通过计算对应所述APSK星座图最内环的星座点的条件概率或者条件概率密度，以及对应依据接收信号所得的当前虚拟环上星座点的条件概率或者条件概率密度，并取其中的最大值，获得所述第一条件概率或第一条件概率密度；所述当前虚拟环为以所述接收信号的幅度为半径构成的环，并且假设在所述当前虚拟环上也有与其他环上相位相同的2%个星座点。
7.权利要求6所述的解映射方法，其特征在于，所述第一条件概率或第一条件概率密度的计算公式如下: pi IjfBl) = imix(p(!/|r:lim<'h|,(//|'r:.v,li)); 其中，y表示经相位均衡处理后的所述接收信号办表示第i个!^长的比特向量；.rf1""'1')表示所述APSK星座图最内环的对应于Bi的星座点；.:‘n '表示当前虚拟环上对应于Bi的星座点。
8.权利要求7所述的解映射方法，其特征在于，所述当前虚拟环上对应于Bi的星座点的条件概率密度的计算公式如下:
9.权利要求5所述的解映射方法，其特征在于，所述第二条件概率密度的计算公式如下:
10.权利要求9所述的解映射方法，其特征在于，所述第二条件概率密度的计算公式简化后为:
全文摘要
本发明公开了一种APSK星座映射及其解映射方法，涉及数字信息传输技术领域。所述星座映射方法包括步骤将一个m长的比特向量中的m个比特分为两组，第一组包含m1个比特，第二组包含剩余的m2个比特；令所述m1个比特的不同组合，对应APSK星座图的每个环上的个星座点的相位，并且每个环的相位偏转均相等；令所述m2个比特的不同组合，对应所述APSK星座图的个环的半径。所述APSK星座映射及其解映射方法，通过将APSK星座映射拆分成一个只与相位相关的星座映射和一个只与幅度相关的星座映射，从而在提高数字通信系统差错控制性能的同时，有效降低了解映射的复杂度，进而降低了数字通信系统的实现复杂度。
文档编号H04L27/36GK103095641SQ201110346648
公开日2013年5月8日 申请日期2011年11月4日 优先权日2011年11月4日
发明者谢求亮, 王昭诚, 杨知行 申请人:北京数字电视国家工程实验室有限公司, 清华大学