基于三维星座图簇调制的二维Chirped OFDM通信方法
【专利摘要】本发明涉及基于三维星座图簇调制的二维Chirped?OFDM通信方法，基于三维星座图簇调制的二维多载波通信技术，属于宽带无线数字通信领域。可以用于提高适用于双弥散信道传输的Chirped?OFDM符号传输的准确性和安全性。本发明的方法根据正四面体的特殊性质，给出了一种从标准的MQAM星座图直接构造的三维星座图的设计方案，继承了MQAM的诸多优良性质，并且在此基础上增加了符号点间的距离，在新型的二维Chirped?OFDM通信系统中减小误符号率，增加了通信的可靠性和安全性。
【专利说明】基于三维星座图簇调制的二维Chi rped OFDM通信方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及基于三维星座图簇调制的二维Chirped OFDM通信方法，基于三维星座图簇调制的二维多载波通信技术，属于宽带无线数字通信领域。可以用于提高适用于双弥散信道传输的Chirped OFDM符号传输的准确性和安全性。
【背景技术】
[0002]正交频分复用(OrthogonalFrequency Division Multiplexing, OFDM)具有频谱利用率高、抗多径干扰能力强的特点，被广泛的应用在无线通信领域中。然而在实际传输中，信道往往具有时变特性，OFDM系统容易收到频率选择性衰落的影响，产生较大的载波间干扰，使得OFDM信号的解调误码率很高。为了解决这个问题，研究人员从找到更适应于时变信道的传输方式和尽可能增大星座图点间距等两个方面来减少误码率，逐步研究出了两种方式:一是用新型的chirp载波的OFDM来替代原始的OFDM系统，通过分数阶傅里叶变换调制(fractional Fourier Transform, FrFT)从而更好地适应时变信道；二是拥有更大间距的高维星座图应用在OFDM系统中，通过增加符号间的距离有效地减少误符号率。
[0003]Martone指出基于FrFT的Chirped OFDM系统在应对时频双弥散信道时，通过调整分数阶阶次能够一定程度上减少双弥散信道对符号进行的影响，与此同时，通过ChirpedOFDM的阶次选择，可以增加通信的安全性。
[0004]香农定理指出，多维星座图调制技术能够增加信息传输的效率，通过多维的星座图调制能够有效地减少信息传输的波特率。多维星座图调制技术，尤其是三维星座图调制，得到蓬勃的发展，基于正四面体和正六面体等一系列的三维星座图被设计出来。近些年来，三维星座图调制技术代替传统的QPSK等二维星座图调制技术，被应用到OFDM系统中，二维傅里叶变换来实现信号的正交调制和解调，该方法通过增加星座图符号间的距离，使得OFDM符号的误符号率得到了降低。因而设计一类实用的三维星座图簇，使得信号星座图间的距离几乎最优而又易于调制和解调成为一种需求。
[0005]综合考虑上述两方面需求，本发明提出了一类基于MQAM星座图的新型三维星座图的构造方案，并设计了基于该方案的新型二维的Chirped OFDM系统，增加Chirped OFDM符号传输的准确性和安全性。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是为了提出基于三维星座图簇调制的二维Chirped OFDM通信方法。
[0007]本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
[0008]本发明的基于三维星座图簇调制的二维Chirped OFDM通信方法，正四面体的顶点构成的三维星座图是满足最小距离最大化准则下的最优的4点三维星座图，它在二维平面上的投影(A3考克斯特平面)是正四边形，为二维QPSK调制的星座图，因而它们构成一个同构映射。同时，二维平面的MQAM调制的星座图都可以看成是若干个QPSK星座图通过幅度，相位以及空间旋转等方式构成的集合。因而我们通过二维平面的MQAM调制来构建M点三维星座图的调制方式。根据这种思想，设计出新型普适的三维星座图，构建了基于此类三维星座图调制的二维chirped OFDM系统，过程如下:
[0009]步骤1，依据通信原理中的数字带通调制技术关于正交振幅调制的设计方式，将标准的MQAM星座图中的M个星座点以QPSK星座图的点为单位，由外圈沿逆时针方向标记，划分为M/4个QPSK的组合形式；每个QPSK星座图点和三维正四面体星座图点对应，得到M/4个正四面体星座图组合。
[0010]步骤2，根据MQAM星座图点能量分布特点，即是距离原点的距离，将M/4个划分的QPSK星座图组合中相同能量的划归为一个组，共划分为K组，将它们与原点的不同距离为K个，由小到大记为Rk，k= l，2r..，K;
[0011]步骤3，三维空间中构建K个同心球面，其半径为Rk，k= 1，2，--?，!(；在每个球面上构造相同方位的正六面体，取其4个不相邻的顶点构成正四面体星座图。根据步骤2中，划分的K组QPSK星座图组合，将正四面体星座图分组；
[0012]步骤4，根据能量层由内而外，Rk由小到大的顺序构建相应层上正四面体组合的星座图；选取内层上R1的正六面体的4个不相邻顶点构成一个正四面体，相邻层上的正六面体在同样的方位的4个不相邻顶点构造正四面体星座图，并沿着z轴逆时针旋转/2 ;如果位于同一层Rk上有两组正四面体，首先根据Rk-1层的正四面体，旋转n /2构成其中一个正四面体，然后在此基础上沿着z轴逆时针旋转/2，构成一个正六面体星座图；所有由内而外的M/4个正四面体组旋转角度表示为:(Ji/2)m，m = 0，1，…，(M/4)-l ；
[0013]步骤5，根据正六面体坐标参数化M点三维星座图的坐标为Stl, S1,，Ssh，在能量归
一化准则
【权利要求】
1.基于三维星座图簇调制的二维Chirped OFDM通信方法，其特征在于步骤为: 步骤1，依据通信原理中的数字带通调制技术关于正交振幅调制的设计方式，将标准的MQAM星座图中的M个星座点以QPSK星座图的点为单位，由外圈沿逆时针方向标记，划分为M/4个QPSK的组合形式；每个QPSK星座图点和三维正四面体星座图点对应，得到M/4个正四面体星座图组合； 步骤2，根据MQAM星座图点能量分布特点，即是距离原点的距离，将M/4个划分的QPSK星座图组合中相同能量的划归为一个组，共划分为K组，将它们与原点的不同距离为K个，由小到大记为Rk，k = 1,2,…，K ; 步骤3，三维空间中构建K个同心球面，其半径为Rk，k = 1,2, --?，!(；在每个球面上构造相同方位的正六面体，取其4个不相邻的顶点构成正四面体星座图；根据步骤2中，划分的K组QPSK星座图组合，将正四面体星座图分组； 步骤4，根据能量层由内而外，Rk由小到大的顺序构建相应层上正四面体组合的星座图；选取内层上R1的正六面体的4个不相邻顶点构成一个正四面体，相邻层上的正六面体在同样的方位的4个不相邻顶点构造正四面体星座图，并沿着z轴逆时针旋转/2 ;如果位于同一层Rk上有两组正四面体，首先根据Rk-1层的正四面体，旋转n /2构成其中一个正四面体，然后在此基础上沿着z轴逆时针旋转/2，构成一个正六面体星座图；所有由内而外的M/4个正四面体组旋转角度表示为:(Ji/2)m，m = 0，l，…，(M/4)-l ； 步骤5，根据正六面体坐标参数化M点三维星座图的坐标为Stl, S1,…，Ssh，在能量归一化准则
【文档编号】H04L27/34GK103685132SQ201310641930
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月3日 优先权日:2013年12月3日
【发明者】郇浩, 时鹏飞, 陶然, 王腾, 常诚 申请人:北京理工大学