CN102244640A - 一种用于qam信号差分编解码的实现方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于QAM信号的差分编解码的实现方法，属于通信领域，包括在编码端将本时刻输入的一组K比特数据的前2位映射为相位增量，与上一时刻的相位进行模2π的加法，得到本时刻的相位值，以此判断信号所处的象限；然后由该组数据的后K-2个比特按照格雷编码映射为具体的信号星座点；在解码端对本时刻输入的I，Q两路信号分别取符号，并与前一时刻I，Q两路信号的符号进行比较，以此确定本时刻一组K比特数据的前2比特，然后由本时刻接收到信号的星座矢量进行逆映射得到K比特数据的后K-2位，最后合并得到K比特的解码数据。本发明实现简单，性能稳定，通用性强，可有效解决QAM信号载波恢复时的相位模糊问题。

Description

一种用于QAM信号差分编解码的实现方法
技术领域
本发明涉及通信领域的差分编解码，特别是正交幅度调制(QAM)通信系统的差分编解码。
背景技术
由于具有较高的带宽效率和功率效率，近年来正交幅度调制(QAM)在中、大容量数字微波通信系统、有线电视网络高速数据传输和卫星通信等领域得到了广泛应用。QAM方案有许多种星座类型，其中方形星座QAM信号实现简单，抗噪声能力强，是实际应用最多的一种QAM信号。对于方形QAM信号，由于星座图存在π/2的旋转对称性，在接收端提取的相干载波存在着四重相位模糊度，为了消除相位模糊，正确恢复发送信息，需要在调制之前进行差分编码，在解调之后进行差分解码。
由于涉及到幅度和相位的双重调制，QAM信号的差分编解码比PSK信号的编解码要复杂的多。对于方形QAM信号，目前主要有2种差分编码方案。
文献[1]“王永林.140Mb/s 16QAM调制器的设计与实现.无线电通信技术，1997，23(1)：45-51.”给出了一种按大、小四相进行差分编码的方案，该方案主要针对方形16QAM信号，其基本思想是对一组4比特数据的高2位和低2位分别进行模4的4PSK的差分编码。相比非差分编码方案，该方案的误码率性能恶化了2倍。
文献[2]“W.J.Weber.Differential Encoding for Multiple Amplitude and Phase ShiftKeying Systems.IEEE Trans.on Commun.vol.26，no 3，Mar.1978：385-391.”中给出了一种部分差分编码方案，其基本思想是利用一组K比特数据的前N位确定星座图上象限的变化，利用剩下的K-N位确定象限内具体的信号星座点。相比非差分编码方案，该方案的误码率性能恶化了1.67倍。
部分差分编码方案通用性强，适用于任意阶的方形QAM信号，且误码率性能恶化较小，更具应用价值。研究一种结构简单，性能稳定的实现方法对该编码方案的最终应用具有重要意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提出部分差分编码方案的实现方法以及对应的解码方案的实现方法。本发明在编码端提出了基于模2π加法器的象限确定方法，在解码端提出了基于相邻时刻I，Q两路信号的符号比较的高2位比特恢复方法，其实现简单，性能稳定，适用于方形QAM信号。
为了解决上述技术问题，在编码端，其实现方法包括以下步骤：
(1)对于M进制QAM信号，令K＝log2(M)，将本时刻输入的一组K比特数据的前2比特映射为相位增量与前一时刻的相位
Figure GSA00000119968800022
进行模2π的加法，得到本时刻的相位
(2)由本时刻的相位
Figure GSA00000119968800024
确定信号在星座图上所处的象限；
(3)对本时刻输入的K比特数据的后K-2比特按照格雷编码映射为②中确定象限内的具体星座点。
为了解决上述技术问题，在解码端，其实现方法包括以下步骤：
(1)将本时刻接收到的I，Q两路信号分别取符号，得到sign(Ii)和sign(Qi)，并与前一时刻I，Q两路信号的符号sign(Ii-1)和sign(Qi-1)进行比较，即判断Ii的符号与Ii-1的符号是相同还是相反以及Qi的符号与Qi-1的符号是相同还是相反；
(2)根据符号比较的结果确定本时刻输出数据的前2比特；
(3)由本时刻接收信号的星座矢量进行逆映射得到本时刻输出数据的后K-2比特；
(4)合并前2比特数据和后K-2比特数据得到K比特的差分解码数据。
本发明在解码过程中仅通过判断相邻时刻接的I，Q两路信号的符号即可确定K比特数据的前2位，避免了PSK信号差分解码中求解相位的计算，具有实现简单，性能稳定的特点。
附图说明
图1是本发明编码实现的框图。
图2是本发明解码实现的框图。
图3是本发明以16QAM为例的编解码的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐述本发明。这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明记载的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。
本发明优选实施例提出的编码实现框图如图1所示，其具体步骤如下：
(1)对于M进制QAM信号，令K＝log2(M)，将输入数据按每K比特一单元进行分组；
(2)将本时刻输入的一组K比特数据的前2比特映射为相位增量
Figure GSA00000119968800031
这里映射规则如表1所示；
表1相位增量映射表
Figure GSA00000119968800032
(3)将本时刻的相位增量与上一时刻的相位进行模2π的加法，得到本时刻的相位，即进行如下运算：
Figure GSA00000119968800033
图1中Ts为符号周期，即两组K比特数据之间的间隔时间。
(4)由本时刻的相位映射得到信号所在的象限，其映射规则如表2所示；
表2象限映射表
Figure GSA00000119968800041
(5)将本时刻输入的一组K比特数据的后K-2比特进行格雷编码，映射得到确定象限内具体的信号点，即得到本时刻要传输的两路正交信号Ii和Qi，其中4个象限内的格雷编码满足旋转对称关系。
本发明优选实施例提出的解码的实现框图如图2所示，其具体步骤如下：
(1)对本时刻接收到的两路正交信号Ii和Qi，分别取符号得到sign(Ii)和sign(Qi)，并与前一时刻两路正交信号的符号sign(Ii-1)和sign(Qi-1)进行比较；
(2)根据符号比较的结果映射得到本时刻K比特数据的前2比特，其映射规则如表3所示；
表3符号比较转比特映射表
Figure GSA00000119968800042
Figure GSA00000119968800051
(3)在本时刻接收到信号的星座矢量进行逆映射得到K比特数据的后K-2比特di，3，L，di，K-1，di，K；
(4)合并前2比特数据和后K-2比特数据得到一组K比特的解码数据。
图3给出了本发明以16QAM信号为例实施的示意图。
这里M＝16，K＝log2(M)＝4。图3中每个象限内K比特数据后2比特按照格雷编码规则映射为星座矢量，4个象限的星座矢量排列满足π/2旋转对称。
假定参考信号为S4(1+j)，初始时刻输入的4比特数据为0110，编码通过如下步骤实现：
(1)根据前2比特数据01，查找相位增量映射表，得到本时刻相位增量
Figure GSA00000119968800052
(2)将本时刻的相位增量
Figure GSA00000119968800053
与参考信号的相位
Figure GSA00000119968800054
进行模2π的加法，得到本时刻的相位
(3)由表2得到
Figure GSA00000119968800056
映射对应的信号处于第2象限。
(4)在第2象限内根据输入的后2比特数据10映射得到具体的信号星座点为S7(-1+3*j)，即得到本时刻发送的两路正交信号I1＝-1和Q1＝3。
(5)对于下一组4比特输入数据，重复步骤(1)-(4)，即可得到下一时刻的发送信号。
解码通过如下步骤实现：
(1)对初始时刻接收到的信号S7(-1+3*j)，对其I，Q两路信号取符号后与参考信号S4(1+j)的I，Q两路信号的符号进行比较。这里I1＝-1，Q1＝3；I0＝1，Q0＝1，可得到sign(I1)＝-sign(I0)，sign(Q1)＝sign(Q0)。
(2)由于S7在第2象限，根据符号比较的结果，由表3映射得到本时刻K比特数据的前两比特为d1，1＝0，d1，2＝1。
(3)在第2象限内对接收信号S7的星座矢量进行逆映射得到后2位数据为d1，3＝1，d1，4＝0。
(4)合并前2位和后2位得到解码数据0110。
(5)对于下一时刻接收到的信号，重复步骤(1)-(4)，即可得到下一组K比特解码数据。

Claims (4)

1.一种用于QAM信号的差分编码的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：
①将本时刻输入的一组K比特数据的前2比特映射为相位增量，与前一时刻的相位进行模2π的加法，得到本时刻的相位；
②根据本时刻的相位确定信号在星座图上所处的象限；
③对本时刻输入的K比特数据的后K-2比特按照格雷编码映射为②中确定象限内的具体星座点。
2.根据权利要求1所述的用于QAM信号的差分编码的实现方法，其特征在于，适用的信号为方形QAM信号。
3.一种用于QAM信号的差分解码的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：
①将本时刻接收到的I，Q两路信号分别取符号，并与前一时刻I，Q两路信号的符号进行比较；
②根据符号比较的结果确定本时刻输出数据的前2比特；
③由本时刻接收到信号的星座矢量进行逆映射得到本时刻输出数据的后K-2比特；
④合并前2比特数据和后K-2比特数据得到K比特的解码数据。
4.根据权利要求3的用于QAM信号的差分解码的实现方法，其特征在于，适用的信号为方形QAM信号。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103236906A (zh) * 2013-05-10 2013-08-07 湖南大学 Ami系统载波通信模块基带映射及解映射方法
CN106850499A (zh) * 2017-04-13 2017-06-13 桂林电子科技大学 一种角度差分qam解调方法和解调器
CN108881097A (zh) * 2018-06-15 2018-11-23 中国电子科技集团公司第四十研究所 一种基于格雷码的方形qam星座图编码方法和系统

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060140299A1 (en) * 2004-12-08 2006-06-29 Jin Eun S QAM symbol mapping method and apparatus for downstream transmission of a cable modem
CN101123439A (zh) * 2007-07-10 2008-02-13 华为技术有限公司 一种网格编码调制码的编码调制、译码方法及装置
CN101547181A (zh) * 2009-04-17 2009-09-30 北京大学 一种qam星座图标签的构建方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060140299A1 (en) * 2004-12-08 2006-06-29 Jin Eun S QAM symbol mapping method and apparatus for downstream transmission of a cable modem
CN101123439A (zh) * 2007-07-10 2008-02-13 华为技术有限公司 一种网格编码调制码的编码调制、译码方法及装置
CN101547181A (zh) * 2009-04-17 2009-09-30 北京大学 一种qam星座图标签的构建方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
《中国优秀硕士学位论文全文数据库 信息科技辑》 20080515 雷立云 数字式频率合成器的研究与设计 , *
ANDREA CONTI ET AL: "Slow Adaptive M-QAM With Diversity in Fast Fading and Shadowing", 《IEEE TRANSACTIONS ON COMMUNICATIONS》, vol. 55, no. 5, 31 May 2007 (2007-05-31), XP011181259, DOI: 10.1109/TCOMM.2007.892453 *
雷立云: "数字式频率合成器的研究与设计", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 信息科技辑》, 15 May 2008 (2008-05-15) *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103236906A (zh) * 2013-05-10 2013-08-07 湖南大学 Ami系统载波通信模块基带映射及解映射方法
CN106850499A (zh) * 2017-04-13 2017-06-13 桂林电子科技大学 一种角度差分qam解调方法和解调器
CN106850499B (zh) * 2017-04-13 2023-03-24 桂林电子科技大学 一种角度差分qam解调方法和解调器
CN108881097A (zh) * 2018-06-15 2018-11-23 中国电子科技集团公司第四十研究所 一种基于格雷码的方形qam星座图编码方法和系统
CN108881097B (zh) * 2018-06-15 2021-01-22 中国电子科技集团公司第四十一研究所 一种基于格雷码的方形qam星座图编码方法和系统

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