CN104702556A

CN104702556A - 星座映射方法及解映射方法

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Publication number: CN104702556A
Application number: CN201310652835.0A
Authority: CN
Inventors: 张文军; 尧勇仕; 杨帆; 赵杰; 罗时珍; 徐洪亮
Original assignee: Shanghai National Engineering Research Center of Digital Television Co Ltd
Current assignee: Shanghai National Engineering Research Center for Nanotechnology Co Ltd; Shanghai National Engineering Research Center of Digital Television Co Ltd
Priority date: 2013-12-05
Filing date: 2013-12-05
Publication date: 2015-06-10
Anticipated expiration: 2033-12-05
Also published as: CN104702556B

Abstract

一种星座映射方法及解映射方法，其中星座映射方法包括将经过编码后的码流分成多个长度为M的比特向量；将各个比特向量分成两个子比特向量，其中一个子比特向量的长度为L，另一个子比特向量的长度为M-L；其中，M和L是基于不同的星座映射模式来确定的；根据第一星座映射方式将其中一个子比特向量映射至一个非负实数上，其中该第一星座映射方式根据不同的星座映射模式和编码模式来确定；根据第二星座映射方式将另一个子比特向量映射至一个整数上，其中该第二星座映射方式根据不同的星座映射模式来确定；基于该非负实数和整数以及M和L将各个比特向量映射至星座符号。本技术方案格雷映射APSK星座映射时，降低前向纠错码的接收门限。

Description

星座映射方法及解映射方法

技术领域

本发明涉及数字信息编码传输领域，特别涉及一种星座映射方法及解映射方法。

背景技术

星座映射是指将携带数字信息的比特序列映射成适于传输的符号序列。星座映射包含两个要素，分别是星座图（constellation）和星座点映射（Labeling）方式。其中，星座图代表星座映射输出符号的所有取值组成的集合，星座图中的每一个点对应输出符号的一种取值。星座点映射方式代表输入比特或比特组到星座点的特定映射关系、或者星座点到比特或比特组的特定映射关系，通常每个星座点与一个比特或多个比特组成的比特组一一对应。

信息比特经过调制、信道编码后被映射到星座图上。受星座图形状的约束，星座映射输出与理想的高斯分布相差较远，因此在星座图约束下的信息传输速率与信道容量之间存在差距，这种差距称为Shaping损失，而使得星座图约束下的输出更接近高斯分布而带来的增益称为Shaping增益。

格雷映射APSK星座映射相较于传统方型星座QAM，能够有效获得Shaping增益，提高系统容量技术。但对于不同的信噪比条件，可以对格雷映射APSK星座作不同的调整，从而获得更好的接收性能。

发明内容

本发明解决的问题是在格雷映射APSK星座映射时，降低前向纠错码的接收门限。

为解决上述问题，本发明实施例提供了一种星座映射方法，包括：将经过编码后的码流分成多个长度为M的比特向量；将各个比特向量分成两个子比特向量，其中一个子比特向量的长度为L，另一个子比特向量的长度为M-L；其中，M和L是基于不同的星座映射模式来确定的；根据第一星座映射方式将其中一个子比特向量映射至一个非负实数上，其中该第一星座映射方式根据不同的星座映射模式和编码模式来确定；根据第二星座映射方式将另一个子比特向量映射至一个整数上，其中该第二星座映射方式根据不同的星座映射模式来确定；基于该非负实数和整数以及M和L将各个比特向量映射至星座符号。

可选的，所述第一星座映射方式包括：确定第一映射函数，该第一映射函数满足如下条件：对于星座图空间中任意相邻的两点，它们所对应的比特向量的汉明距离为1。

可选的，所述整数的取值范围为[0，2^M-L-1]。

可选的，所述第二星座映射方式包括：确定第二映射函数，该第二映射函数满足如下条件：对于星座图空间中任意相邻的两点，它们所对应的比特向量的汉明距离为1，且0和2^M-L-1所对应的比特向量的汉明距离也为1。

可选的，所述基于该非负实数和整数以及M和L将各个比特向量映射至星座符号包括：根据映射公式将各个比特向量映射至星座符号上，其中该映射公式为：其中，Y_k为复数、表示第k个比特向量所对应的星座符号、ρ_k为非负实数、n_k为整数、根据不同星座映射模式来确定。

可选的，所述编码模式为前向纠错编码模式。

可选的，所述星座映射模式采用满足格雷映射的APSK星座图。

本发明实施例还提供了一种解映射方法，包括：根据星座映射模式确定各个比特向量；依照上述星座映射方法对各个比特向量进行星座映射以得到星座图；将接收到的星座符号与该星座图进行比对以计算该星座符号对应的每个比特的软值；对每个比特的软值进行解交织和解码以获得信息比特。

可选的，所述星座映射模式通过解析系统信息和信令来确定。

可选的，将接收到的星座符号与该星座图进行比对以计算该星座符号对应的每个比特的软值所采用的算法是log-MAP算法。

可选的，对每个比特的软值进行解码是指对每个比特的软值进行前向纠错解码。

与现有技术相比，本发明技术方案具有以下有益效果：

将各个比特向量分成两个子比特向量，依照不同的星座映射方式将这两个比特向量分别映射至一个非负实数和一个整数上，且其中将一个子比特向量映射到非负实数所采用的星座映射方式是结合考虑了星座映射模式和编码模式，这样可以根据不同的编码模式确定适当的星座映射方式，从而降低前向纠错码的接收门限。

附图说明

图1是本发明的一种星座映射方法的具体实施方式的流程示意图；

图2是本发明的一种解映射方法的具体实施方式的流程示意图。

具体实施方式

发明人发现现有技术中，在格雷映射APSK星座映射时，无法降低前向纠错码的接收门限。

针对上述问题，发明人经过研究，提供了一种星座映射方法，根据不同的编码模式确定适当的星座映射方式，从而降低前向纠错码的接收门限。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

如图1所示的是本发明的一种星座映射方法的具体实施方式的流程示意图。参考图1，所述星座映射方法包括如下步骤：

步骤S11：将经过编码后的码流分成多个长度为M的比特向量；

步骤S12：将各个比特向量分成两个子比特向量，其中一个子比特向量的长度为L，另一个子比特向量的长度为M-L；其中，M和L是基于不同的星座映射模式来确定的；

步骤S13：根据第一星座映射方式将其中一个子比特向量映射至一个非负实数上，其中该第一星座映射方式根据不同的星座映射模式和编码模式来确定；

步骤S14：根据第二星座映射方式将另一个子比特向量映射至一个整数上，其中该第二星座映射方式根据不同的星座映射模式来确定；

步骤S15：基于该非负实数和整数以及M和L将各个比特向量映射至星座符号。

在本实施例中，对于通信系统而言，在发射端输入的是信息比特，例如可以是发射端接收到的语音、图像等模拟信号通过数字化和信源编码得到的码流，也可以是发射端接收自计算机等数字设备的码流等。

如步骤S11所述，将经过编码后的码流分成多个长度为M的比特向量。

在本实施例中，设第k个比特向量为X_k=[b_k,0,b_k,1,…,b_k,M-1]，其中M的取值是基于不同的星座映射模式来确定的，例如，对于64-APSK星座映射模式，M的取值为6；对于16-APSK星座映射模式，M的取值为4。

如步骤S12所述，将各个比特向量分成两个子比特向量，其中一个子比特向量的长度为L，另一个子比特向量的长度为M-L。

例如，将X_k=[b_k,0,b_k,1,…,b_k,M-1]分为两组X′_k=[b′_k,0,b′_k,1,…,b′_k,L-1]和X′′_k=[b′′_k,0,b′′_k,1,…,b′′_k,M-L-1]，其中L的取值也是根据不同的星座映射模式来确定的。并且该L的取值还需要考虑M，例如，当M的取值为6时，L的取值必须小于M，可以取[1、2、3、4、5]中的任一个数值；又例如，当M的取值为4时，L可以取[1、2、3]中的任一个数值。

如步骤S13所述，根据第一星座映射方式将其中一个子比特向量映射至一个非负实数上，其中该第一星座映射方式根据不同的星座映射模式和编码模式来确定。

在本实施例中，所述第一星座映射方式包括：确定第一映射函数。

该第一映射函数满足如下条件：对于星座图空间中任意相邻的两点，它们所对应的比特向量的汉明距离为1。

例如，将X′_k映射到一个非负实数ρ_k上。该映射可以定义为一个从{0,1}^L到R的函数A。该函数满足如下条件：对于星座图空间中任意两个相邻的点来说，它们所对应的比特向量的汉明距离为1。

如步骤S14所述，根据第二星座映射方式将另一个子比特向量映射至一个整数上，其中该第二星座映射方式根据不同的星座映射模式来确定。

在本实施例中，所述整数的取值范围为[0，2^M-L-1]。

所述第二星座映射方式包括：确定第二映射函数。

该第二映射函数满足如下条件：对于星座图空间中任意相邻的两点，它们所对应的比特向量的汉明距离为1，且0和2^M-L-1所对应的比特向量的汉明距离也为1。

例如，将X′′_k映射到一个最小为0最大为2_M-L-1的整数n_k。该映射可以定义为一个从{0,1}^M-L到{0,1,…,2^M-L-1}的函数B。该函数满足如下条件，对于星座图空间中任意两个相邻的点来说，它们所对应的比特向量的汉明距离为1，且星座图空间中0和2^M-L-1所对应的比特向量的汉明距离也为1。

本实施例中，所述编码模式为前向纠错编码模式，其中前向纠错码可以采用RS码、BCH码、LDPC码、卷积码以及其他各种编码方式。交织可以是块交织、卷积交织等各种交织方式。

需要说明的是，在上述步骤S3和步骤S4中，是将X′_k映射到一个非负实数ρ_k上，将X′′_k映射到一个最小为0最大为2^M-L-1的整数n_k上。在其他实施例中，也可以将X′_k映射到一个最小为0最大为2^M-L-1的整数n_k上，而将X′′_k映射到一个非负实数ρ_k上。其本质上是根据L的不同取值而定。

如步骤S15所述，基于该非负实数和整数以及M和L将各个比特向量映射至星座符号。

具体来说，本步骤中，根据映射公式将各个比特向量映射至星座符号上。其中，该映射公式为：其中，Y_k为复数、表示第k个比特向量所对应的星座符号；ρ_k为非负实数；n_k为整数；根据不同星座映射模式来确定。

举例说明，在本系统中，假设编码模式（即前向纠错码）有两种，分别对应2/3码率和3/4码率的LDPC码。星座映射模式有两种，分别对应64-APSK与16-APSK。

实例1：

在64-APSK、2/3码率的模式下，M=6，L=2。如下表所示，将前2个比特映射到ρ_k，将后4个比特映射到n_k。其中L可以取[1、2、3、4、5]中的任一个数值，本实施例中取值为2。

比特向量	ρ_k
		00	1.5
01	2
		11	3.5
10	4

比特向量	n_k
		0000	0
0001	1
		0011	2
0010	3
		0110	4
0111	5
		0101	6
0100	7
		1100	8
1101	9
		1111	10
1110	11
		1010	12
1011	13
		1001	14
1000	15

实例2：

在64-APSK、3/4码率的模式下，M=6，L=2。如下表所示，将前2个比特映射到ρ_k，将后4个比特映射到n_k。其中L可以取[1、2、3、4、5]中的任一个数值，本实施例中取值为2。

比特向量	ρ_k
		00	1

[0056]

01	2
		11	3
10	4

实例3：

在16-APSK、2/3码率的模式下，M=4，L=1。如下表所示，将前1个比特映射到ρ_k，将后3个比特映射到n_k。其中L可以取[1、2、3]中的任一个数值，本实施例中取值为1。

比特向量	ρ_k
		0	1.5
1	2

[0061]

比特向量	n_k
		000	0
001	1
		011	2
010	3
		110	4
111	5
		101	6
100	7

实例4：

在16-APSK、3/4码率的模式下，M=2，L=1。如下表所示将前1个比特映射到ρ_k，将后1个比特映射到n_k。其中L可以取[1、2、3]中的任一个数值，本实施例中取值为1。

比特向量	ρ_k
		0	1
1	2

比特向量	n_k
		000	0
001	1
		011	2
010	3
		110	4
111	5
		101	6
100	7

本发明实施例还提供了一种解映射方法。如图2所示的是本发明的一种解映射方法的具体实施方式的流程示意图。参考图2，所述解映射方法包括：

步骤S21：根据星座映射模式确定各个比特向量；

步骤S22：依照本发明提供的星座映射方法对各个比特向量进行星座映射以得到星座图；

步骤S23：将接收到的星座符号与该星座图进行比对以计算该星座符号对应的每个比特的软值；

步骤S24：对每个比特的软值进行解交织和解码以获得信息比特。

在本实施例中，在接收端，通过对各种系统信息和信令进行解析可以确定星座映射模式和编码模式。通常，接收端采用的星座映射模式和编码模式与发送端一致。

如步骤S21所述，根据星座映射模式确定各个比特向量。例如，对于16-APSK星座映射模式，确定16（2⁴）个比特向量、对于64-APSK星座映射模式，确定64（2⁸）个比特向量。

如步骤S22所述，依照本发明提供的星座映射方法对各个比特向量进行星座映射以得到星座图。

在本步骤中，对各个比特向量依照上述星座映射方法的实施例（如图1中的描述）进行星座映射得到各个星座符号，从而得到星座图。在该星座图上，标示了该星座映射模式下所有比特向量及其所在的位置，以用于对接收到的接收符号与星座图上的星座符号进行比对。

如步骤S23所述，将接收到的星座符号与该星座图进行比对以计算该星座符号对应的每个比特的软值。

具体地，根据星座映射模式可以确定接收到的星座符号（复平面上的复数）对应的比特个数，如16-APSK星座映射模式下的比特个数为4、64-APSK星座映射模式下的比特个数为8。进而，与该星座图进行比对以确定每个比特的软值（即每个比特为0或1的概率值）。在本实施例中，计算比特的软值的方法可以采用现有的算法，例如log-MAP算法等。

如步骤S24所述，对每个比特的软值进行解交织和解码以获得信息比特。

在本步骤中，所采用的解交织和解码的方法与发送端采用的交织和编码方法相对应。其中，对每个比特的软值进行解码是指对每个比特的软值进行前向纠错解码。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims

1.一种星座映射方法，其特征在于，包括：

将经过编码后的码流分成多个长度为M的比特向量；

将各个比特向量分成两个子比特向量，其中一个子比特向量的长度为L，另一个子比特向量的长度为M-L；其中，M和L是基于不同的星座映射模式来确定的；

根据第一星座映射方式将其中一个子比特向量映射至一个非负实数上，其中该第一星座映射方式根据不同的星座映射模式和编码模式来确定；

根据第二星座映射方式将另一个子比特向量映射至一个整数上，其中该第二星座映射方式根据不同的星座映射模式来确定；

基于该非负实数和整数以及M和L将各个比特向量映射至星座符号。

2.如权利要求1所述的星座映射方法，其特征在于，所述第一星座映射方式包括：

确定第一映射函数，该第一映射函数满足如下条件：

对于星座图空间中任意相邻的两点，它们所对应的比特向量的汉明距离为1。

3.如权利要求1所述的星座映射方法，其特征在于，所述整数的取值范围为[0，2^M-L-1]。

4.如权利要求3所述的星座映射方法，其特征在于，所述第二星座映射方式包括：

确定第二映射函数，该第二映射函数满足如下条件：

对于星座图空间中任意相邻的两点，它们所对应的比特向量的汉明距离为1，且0和2^M-L-1所对应的比特向量的汉明距离也为1。

5.如权利要求1所述的星座映射方法，其特征在于，所述基于该非负实数和整数以及M和L将各个比特向量映射至星座符号包括：

根据映射公式将各个比特向量映射至星座符号上，其中该映射公式为：其中，Y_k为复数、表示第k个比特向量所对应的星座符号；ρ_k为非负实数；n_k为整数；根据不同星座映射模式来确定。

6.如权利要求1所述的星座映射方法，其特征在于，所述编码模式为前向纠错编码模式。

7.如权利要求1所述的星座映射方法，其特征在于，所述星座映射模式采用满足格雷映射的APSK星座图。

8.一种解映射的方法，其特征在于，包括：

根据星座映射模式确定各个比特向量；

依照权利要求1所述的星座映射方法对各个比特向量进行星座映射以得到星座图；

将接收到的星座符号与该星座图进行比对以计算该星座符号对应的每个比特的软值；

对每个比特的软值进行解交织和解码以获得信息比特。

9.如权利要求8所述的解映射的方法，其特征在于，所述星座映射模式通过解析系统信息和信令来确定。

10.如权利要求8所述的解映射的方法，其特征在于，将接收到的星座符号与该星座图进行比对以计算该星座符号对应的每个比特的软值所采用的算法是log-MAP算法。

11.如权利要求8所述的解映射的方法，其特征在于，对每个比特的软值进行解码是指对每个比特的软值进行前向纠错解码。