CN102185675B - 基于ldpc编码的bicm-id系统的调制映射方法 - Google Patents

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 CheckCode，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u经LDPC编码器编码得到编码序列c，再经比特交织器得到交织序列η，交织序列η经调制器映射为传输符号序列x送入信道传输。在接收端，接收符号序列y经过解调器产生比特度量序列λ，λ经比特解交织器后作为译码器的先验信息α，译码器根据先验信息α经过译码得到后验信息ρ，将ρ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

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R₁,R₂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

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R∈{R₁,R₂且R₁＜R₂}，相位

S2：生成分组序列b₁b₂b₃b₄

调制器从比特交织器的输出端获取交织序列η，该调制器按照4个比特为一组对所述交织序列η进行分组，并将每个分组序列记为b₁b₂b₃b₄；

S3：获取映射值

调制器将所述分组序列b₁b₂b₃b₄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b₁b₂b₃b₄的映射值，其映射算法如下：

当b₁＝0时，R＝R₂；当b₁＝1时，R＝R₁；

当b₂b₃b₄=000时，

当b₂b₃b₄=001时，

当b₂b₃b₄=010时，

当b₂b₃b₄=011时，

当b₂b₃b₄=100时，

当b₂b₃b₄=101时，

当b₂b₃b₄=110时，

当b₂b₃b₄=111时，

所述双环形星座映射图中第一映射圆的半径R₁与第二映射圆的半径R₂满足关系式：R₂＝3R₁。

所述第一映射圆的半径

第二映射圆的半径

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b₂b₃b₄ 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b₂为0的判决区域示意图；

图5是具体实施例中b₃为0的判决区域示意图；

图6是具体实施例中b₄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R₁,R₂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

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R∈{R₁,R₂且R₁＜R₂}，相位

S2：生成分组序列b₁b₂b₃b₄

调制器从比特交织器的输出端获取交织序列η，该调制器按照4个比特为一组对所述交织序列η进行分组，并将每个分组序列记为b₁b₂b₃b₄；

S3：获取映射值

调制器将所述分组序列b₁b₂b₃b₄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b₁b₂b₃b₄的映射值，其映射算法如下：

当b₁＝0时，R＝R₂；当b₁＝1时，R＝R₁；

当b₂b₃b₄=000时，

当b₂b₃b₄=001时，

当b₂b₃b₄=010时，

当b₂b₃b₄=011时，

当b₂b₃b₄=100时，

当b₂b₃b₄=101时，

当b₂b₃b₄=110时，

当b₂b₃b₄=111时，

将4个比特b₁b₂b₃b₄映射为一个符号，本例中以最高位b₁来选择幅度（R₁,R₂），用b₂b₃b₄3个比特选择8种相位(0,π/4,π/2,3π/4,π,5π/4,3π/2,7π/4)，映射规则简单。

设定内外环的半径之比为R₂/R₁＝3，即所述双环形星座映射图中第一映射圆的半径R₁与第二映射圆的半径R₂满足关系式：R₂＝3R₁，将其进行能量归一化处理，则所述第一映射圆的半径

第二映射圆的半径 $R_2=\frac{1}{\sqrt{20}}.$

如图4所示，b₂为0的判决区域为图中阴影部分所示，用角度表示为π，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π/2而不是π，同理b4为0的判决区域如图6所示，用角度表示为π/4。所以本方法所提出的的映射方式最小判决区域为π/4。而根据排列组合原理，知道b₂b₃b₄ 3个比特的最小判决区域最大值仅有可能为π/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b₁b₂b₃b₄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。

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π/2，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R₁,R₂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

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R∈{R₁,R₂且R₁＜R₂}，相位

S2：生成分组序列b₁b₂b₃b₄

调制器从比特交织器的输出端获取交织序列η，该调制器按照4个比特为一组对所述交织序列η进行分组，并将每个分组序列记为b₁b₂b₃b₄；

S3：获取映射值

调制器将所述分组序列b₁b₂b₃b₄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b₁b₂b₃b₄的映射值，其映射算法如下：

当b₁＝0时，R＝R₂；当b₁＝1时，R＝R₁；

当b₂b₃b₄=000时，

当b₂b₃b₄=001时，

当b₂b₃b₄=010时，

当b₂b₃b₄=011时，

当b₂b₃b₄=100时，

当b₂b₃b₄=101时，

当b₂b₃b₄=110时，

当b₂b₃b₄=111时，

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R₁与第二映射圆的半径R₂满足关系式：R₂＝3R₁。

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 $R_2=\frac{1}{\sqrt{20}}.$

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