CN102185675A - 基于ldpc编码的bicm-id系统的调制映射方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于LDPC编码的BICM-ID系统的调制映射方法，包括建立双环形星座映射图、生成分组序列以及获取映射值三个步骤，将分组序列映射到双环形星座映射图中的一个映射点上，其映射算法可以使得分组序列后3位最小判决区域最大可达。其显著效果是：为基于LDPC编码的BICM-ID系统提出了一种调制映射方法，使用该方法可以使得系统的误码率降低，提高系统通信性能。

Description

基于LDPC编码的BICM-ID系统的调制映射方法
技术领域
本发明属于通信领域中的数字调制技术，具体地说，是一种基于LDPC编码的BICM-ID系统的调制映射方法。
背景技术
BICM（bit-interleaved coded modulation, BICM），即比特交织编码调制，为了提高加性高斯白噪声信道下比特交织编码调制系统的性能，曾有人将迭代思想引入到BICM系统中，提出了BICM-ID结构，通过随机交织和迭代增加系统的欧氏距离，在高斯噪声和瑞利衰落信道下均获得了优异性能。
而所谓LDPC编码，即低密度奇偶校验码（Low Density Parity Check Code，LDPC），它是一类具有稀疏校验矩阵的线性分组码，不仅有逼近香农极限的良好性能，而且译码复杂度较低, 结构灵活，是近年信道编码领域的研究热点，目前已广泛应用于深空通信、光纤通信、卫星数字视频和音频广播等领域。LDPC码已成为第四代通信系统(4G)强有力的竞争者，而基于LDPC码的编码方案已经被下一代卫星数字视频广播标准DVB-S2采纳。
如图1所示，基于LDPC编码的BICM-ID系统结构，在BICM系统的发端，信息序列                                                经LDPC编码器编码得到编码序列
Figure 966717DEST_PATH_IMAGE002
，再经比特交织器得到交织序列
Figure 761497DEST_PATH_IMAGE003
，交织序列
Figure 455784DEST_PATH_IMAGE004
经调制器映射为传输符号序列
Figure 107345DEST_PATH_IMAGE005
送入信道传输。在接收端，接收符号序列
Figure 90345DEST_PATH_IMAGE006
经过解调器产生比特度量序列
Figure 485554DEST_PATH_IMAGE007
，
Figure 972030DEST_PATH_IMAGE007
经比特解交织器后作为译码器的先验信息
Figure 60072DEST_PATH_IMAGE008
，译码器根据先验信息
Figure 264788DEST_PATH_IMAGE008
经过译码得到后验信息
Figure 198109DEST_PATH_IMAGE009
，将
Figure 804671DEST_PATH_IMAGE009
重新交织反馈回解调器作为解调器的先验信息，如此迭代直到译码结束。将LDPC编码应用于BICM-ID系统，可获得较好的性能。
而为了为提高频谱利用率，高阶调制方案是有效手段之一，对于16QAM调制，方形星座和星形星座是具有代表意义的两种星座图，中国专利申请200910082185.4公开了一种QAM星座图的映射和解映射方法，但该方法是采用的方形星座。星形16QAM星座也叫双环形星座，其中只有两个振幅值，而方型16QAM有三种振幅值；星型16QAM只有8种相位值，而方型16QAM有12种相位值。这两点使得星型16QAM比方型16QAM容易进行差分调制和解调，而且在衰落信道中，星型16QAM比方型16QAM也更具有吸引力，所以在移动通信中实际应用的是星型QAM，并且星形16QAM调制技术已经被LS-CDMA标准采用。
但对于LDPC编码的BICM-ID系统，目前还没有相关的文献研究适合此系统的星形16QAM映射方式。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于LDPC编码的BICM-ID系统的调制映射方法，采用该方法可使得调制映射时最小判决区域最大值为
Figure 63614DEST_PATH_IMAGE010
，在存在干扰的情况下，系统的误码率较低。
本发明的技术方案是：
一种基于LDPC编码的BICM-ID系统中的调制映射方法，按照以下步骤进行：
S1：建立双环形星座映射图
在复平面内以半径
Figure 490047DEST_PATH_IMAGE011
设定两个映射圆，以正实轴为起点，按逆时针方向以相位差为
Figure 492638DEST_PATH_IMAGE012
在所述两个映射圆上分别标定8个映射点，并将该双环形星座映射图中的映射点记为，其中：
半径
Figure 117972DEST_PATH_IMAGE014
相位
Figure 297280DEST_PATH_IMAGE015
；
S2：生成分组序列
调制器从比特交织器的输出端获取交织序列
Figure 153558DEST_PATH_IMAGE004
，该调制器按照4个比特为一组对所述交织序列
Figure 754304DEST_PATH_IMAGE004
进行分组，并将每个分组序列记为
Figure 155329DEST_PATH_IMAGE016
；
S3：获取映射值
调制器将所述分组序列
Figure 499723DEST_PATH_IMAGE016
映射到所述双环形星座映射图中的一个映射点
Figure 997700DEST_PATH_IMAGE013
上，并将该映射点的坐标
Figure 435592DEST_PATH_IMAGE013
作为所述分组序列
Figure 651809DEST_PATH_IMAGE016
的映射值，其映射算法如下：
当时，
Figure 824482DEST_PATH_IMAGE018
；
Figure 501451DEST_PATH_IMAGE019
，；
当
Figure 563265DEST_PATH_IMAGE021
=000时，
Figure 707938DEST_PATH_IMAGE022
；
当
Figure 821388DEST_PATH_IMAGE021
=001时，
Figure 684301DEST_PATH_IMAGE023
；
当
Figure 908609DEST_PATH_IMAGE021
=010时，
Figure 235686DEST_PATH_IMAGE024
；
当
Figure 457719DEST_PATH_IMAGE021
=011时，
Figure 604667DEST_PATH_IMAGE025
；
当
Figure 570349DEST_PATH_IMAGE021
=100时，
Figure 751932DEST_PATH_IMAGE026
；
当=101时，
Figure 44690DEST_PATH_IMAGE027
；
当=110时，；
当
Figure 210726DEST_PATH_IMAGE021
=111时，。
所述双环形星座映射图中第一映射圆的半径
Figure 639750DEST_PATH_IMAGE030
与第二映射圆的半径
Figure 733608DEST_PATH_IMAGE031
满足关系式：
Figure 530663DEST_PATH_IMAGE032
。
所述第一映射圆的半径
Figure 77182DEST_PATH_IMAGE033
，第二映射圆的半径
Figure 985095DEST_PATH_IMAGE034
。
本发明的显著效果是：采用双环形星座映射图进行16QAM调制映射，系统映射和解映射时3个比特的最小判决区域比较大，最大值为，在存在干扰的情况下，判决区域越大，解调时得到的信息越可靠，系统的误码率较低。
附图说明
图1是基于LDPC编码的BICM-ID系统的原理框图；
图2是本发明的方法步骤图；
图3是双环形16QAM星座映射图；
图4是具体实施例中
Figure 935231DEST_PATH_IMAGE036
为0的判决区域示意图；
图5是具体实施例中
Figure 646835DEST_PATH_IMAGE037
为0的判决区域示意图；
图6是具体实施例中为0的判决区域示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
如图2，图3所示，一种基于LDPC编码的BICM-ID系统的调制映射方法，按照以下步骤进行：
S1：建立双环形星座映射图
在复平面内以半径
Figure 854142DEST_PATH_IMAGE011
设定两个映射圆，以正实轴为起点，按逆时针方向以相位差为
Figure 109674DEST_PATH_IMAGE012
在所述两个映射圆上分别标定8个映射点，并将该双环形星座映射图中的映射点记为
Figure 580230DEST_PATH_IMAGE013
，其中：
半径
Figure 565504DEST_PATH_IMAGE014
相位
Figure 812945DEST_PATH_IMAGE015
；
S2：生成分组序列
Figure 618090DEST_PATH_IMAGE016
调制器从比特交织器的输出端获取交织序列
Figure 609180DEST_PATH_IMAGE004
，该调制器按照4个比特为一组对所述交织序列进行分组，并将每个分组序列记为
Figure 867303DEST_PATH_IMAGE016
；
S3：获取映射值
调制器将所述分组序列
Figure 425324DEST_PATH_IMAGE016
映射到所述双环形星座映射图中的一个映射点
Figure 954525DEST_PATH_IMAGE013
上，并将该映射点的坐标
Figure 914391DEST_PATH_IMAGE013
作为所述分组序列
Figure 565952DEST_PATH_IMAGE016
的映射值，其映射算法如下：
当
Figure 283372DEST_PATH_IMAGE017
时，
Figure 678581DEST_PATH_IMAGE018
；
Figure 430637DEST_PATH_IMAGE019
，
Figure 253099DEST_PATH_IMAGE020
；
当
Figure 457816DEST_PATH_IMAGE021
=000时，
Figure 656716DEST_PATH_IMAGE022
；
当
Figure 325595DEST_PATH_IMAGE021
=001时，
Figure 256642DEST_PATH_IMAGE039
；
当
Figure 10971DEST_PATH_IMAGE021
=010时，
Figure 951245DEST_PATH_IMAGE024
；
当
Figure 474630DEST_PATH_IMAGE021
=011时，
Figure 576578DEST_PATH_IMAGE025
；
当
Figure 818204DEST_PATH_IMAGE021
=100时，
Figure 358907DEST_PATH_IMAGE026
；
当
Figure 674482DEST_PATH_IMAGE021
=101时，
Figure 212910DEST_PATH_IMAGE027
；
当
Figure 676253DEST_PATH_IMAGE021
=110时，；
当
Figure 190728DEST_PATH_IMAGE021
=111时，
Figure 962375DEST_PATH_IMAGE029
。
将4个比特
Figure 850696DEST_PATH_IMAGE016
映射为一个符号，本例中以最高位
Figure 733202DEST_PATH_IMAGE040
来选择幅度（
Figure 85685DEST_PATH_IMAGE041
），用
Figure 965917DEST_PATH_IMAGE042
3个比特选择8种相位
Figure 403851DEST_PATH_IMAGE043
，映射规则简单。
设定内外环的半径之比为，即所述双环形星座映射图中第一映射圆的半径
Figure 228862DEST_PATH_IMAGE030
与第二映射圆的半径
Figure 342311DEST_PATH_IMAGE031
满足关系式：
Figure 205225DEST_PATH_IMAGE032
，将其进行能量归一化处理，则所述第一映射圆的半径
Figure 429533DEST_PATH_IMAGE033
，第二映射圆的半径
Figure 694292DEST_PATH_IMAGE034
。
如图4所示，
Figure 713064DEST_PATH_IMAGE036
为0的判决区域为图中阴影部分所示，用角度表示为，b3为0的判决区域如图5所示，但是此时由于两个阴影部分没有相邻，所以用角度表示为
Figure 91273DEST_PATH_IMAGE045
/2而不是
Figure 272855DEST_PATH_IMAGE045
，同理b4为0的判决区域如图6所示，用角度表示为/4。所以本方法所提出的的映射方式最小判决区域为
Figure 300034DEST_PATH_IMAGE045
/4。而根据排列组合原理，知道
Figure 803828DEST_PATH_IMAGE035
3个比特的最小判决区域最大值仅有可能为
Figure 105496DEST_PATH_IMAGE045
/2。
尽管以上步骤结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但本发明不限于上述具体实施方式，上述具体实施方式仅仅是示意性的而不是限定性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以作出多种类似的表示，比如在步骤S3获取映射值之前可以先对分组序列
Figure 731650DEST_PATH_IMAGE016
中后3比特的顺序进行调整，再按照上述映射算法进行调制映射，则可出现其余5种星座映射图，其映射关系可以通过下表看出。
Figure 160674DEST_PATH_IMAGE046
Figure 254532DEST_PATH_IMAGE047
Figure 51587DEST_PATH_IMAGE048
Figure 506019DEST_PATH_IMAGE050
000 000 000 000 000 000 0
001 001 010 010 100 100
010 100 100 001 001 010
Figure 518471DEST_PATH_IMAGE053
011 101 110 011 101 110
100 010 001 100 010 001
Figure 32946DEST_PATH_IMAGE055
101 011 011 110 110 101
Figure 171803DEST_PATH_IMAGE045
110 110 101 101 011 011
Figure 692915DEST_PATH_IMAGE056
111 111 111 111 111 111
Figure 208210DEST_PATH_IMAGE057
如果将变化顺序后的分组序列所采用的映射算法作为初始信息序列来进行的调制映射，同样可以达到最小判别区域最大值为
Figure 865587DEST_PATH_IMAGE054
，达到本发明的目的，但是这样的变换均落入本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种基于LDPC编码的BICM-ID系统的调制映射方法，其特征在于，按照以下步骤进行：
S1：建立双环形星座映射图
在复平面内以半径                                                
Figure 379648DEST_PATH_IMAGE001
设定两个映射圆，以正实轴为起点，按逆时针方向以相位差为
Figure 732132DEST_PATH_IMAGE002
在所述两个映射圆上分别标定8个映射点，并将该双环形星座映射图中的映射点记为，其中：
半径
Figure 50298DEST_PATH_IMAGE004
相位
Figure 470915DEST_PATH_IMAGE005
；
S2：生成分组序列
调制器从比特交织器的输出端获取交织序列，该调制器按照4个比特为一组对所述交织序列
Figure 654268DEST_PATH_IMAGE007
进行分组，并将每个分组序列记为；
S3：获取映射值
调制器将所述分组序列
Figure 143336DEST_PATH_IMAGE006
映射到所述双环形星座映射图中的一个映射点上，并将该映射点的坐标作为所述分组序列
Figure 540316DEST_PATH_IMAGE006
的映射值，其映射算法如下：
当
Figure 659582DEST_PATH_IMAGE008
时，
Figure 114834DEST_PATH_IMAGE009
，
Figure 952340DEST_PATH_IMAGE010
，；
当
Figure 554539DEST_PATH_IMAGE012
=000时，
Figure 118376DEST_PATH_IMAGE013
；
当
Figure 505495DEST_PATH_IMAGE012
=001时，
Figure 609717DEST_PATH_IMAGE014
；
当
Figure 703575DEST_PATH_IMAGE012
=010时，
Figure 500630DEST_PATH_IMAGE015
；
当
Figure 47149DEST_PATH_IMAGE012
=011时，
Figure 220641DEST_PATH_IMAGE016
；
当
Figure 231322DEST_PATH_IMAGE012
=100时，
Figure 136962DEST_PATH_IMAGE017
；
当
Figure 233094DEST_PATH_IMAGE012
=101时，
Figure 616802DEST_PATH_IMAGE018
；
当=110时，
Figure 886426DEST_PATH_IMAGE019
；
当
Figure 407537DEST_PATH_IMAGE012
=111时，
Figure 657253DEST_PATH_IMAGE020
。
2.根据权利要求1所述的基于LDPC编码的BICM-ID系统的调制映射方法，其特征在于：所述双环形星座映射图中第一映射圆的半径
Figure 642526DEST_PATH_IMAGE021
与第二映射圆的半径满足关系式：
Figure 954833DEST_PATH_IMAGE023
。
3.根据权利要求1所述的基于LDPC编码的BICM-ID系统的调制映射方法，其特征在于：所述第一映射圆的半径，第二映射圆的半径
Figure 785703DEST_PATH_IMAGE025
。
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