CN110113107A - 一种基于子集选择的高维调制映射方法 - Google Patents
一种基于子集选择的高维调制映射方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110113107A CN110113107A CN201910412370.9A CN201910412370A CN110113107A CN 110113107 A CN110113107 A CN 110113107A CN 201910412370 A CN201910412370 A CN 201910412370A CN 110113107 A CN110113107 A CN 110113107A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- bit
- constellation
- subset
- constellation point
- dimension
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/50—Transmitters
- H04B10/516—Details of coding or modulation
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L27/00—Modulated-carrier systems
- H04L27/32—Carrier systems characterised by combinations of two or more of the types covered by groups H04L27/02, H04L27/10, H04L27/18 or H04L27/26
- H04L27/34—Amplitude- and phase-modulated carrier systems, e.g. quadrature-amplitude modulated carrier systems
- H04L27/36—Modulator circuits; Transmitter circuits
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于子集选择的高维调制映射方法,属于通信技术领域。本发明的方法首先以星座点间的最小欧式距离作为约束条件,将二维星座集利用分区和分集的星座点组合方式获得K个超立方结构的高维星座子集;然后,将比特数据流经串并变换获得的比特标签分为两部分,其中一部分比特标签被用于高维星座点集的子集选择,其余部分比特标签通过二进制比特间的算术运算,最终获得目标高维坐标矢量。本发明采用子集选择方法实现快速的高维映射技术,并且该方法的映射存储空间独立于星座点集规模,其具有操作复杂度低、系统误码性能优的特点,可达到较好的高维调制映射效果。
Description
技术领域
本发明属于通信技术领域,具体涉及一种高维调制技术的映射方法,采用子集选择法实现高维调制的快速映射。
背景技术
随着相干光传输系统的广泛应用,人们对高速率、大容量的光纤传输系统的渴求度越来越高。优化调制技术是在不增加干线重建成本的前提下提升系统容量最好的解决办法。传统的调制技术通常采用高谱效率的高阶调制格式来提高传输容量。但随着谱效率的升高,调制格式的渐进功率效率也随之降低。因此,为解决谱效率与渐进功率效率之间的矛盾,高维调制技术应运而生。高维调制能够通过增加调制维度来增大星座点间的最小欧氏距离,进而提高信号的渐进功率效率。然而,映射技术仍然是高维调制亟待解决的难点,高维空间分布复杂,星座点集规模庞大,导致映射过程实现困难,使得误码性能与映射复杂度难以兼顾。目前,常用的高维映射方法如查找表法,忽略了高维星座点空间分布结构,比特与星座点间的对应关系只能由一张查找表获得,这使得在映射过程中需要大量存储空间来存储查找表。对于低谱效率的调制格式,查找表法是一种简单的在线映射处理方法,但随着谱效率的增大,调制格式的星座点数也逐渐增大,查找表的存储空间呈指数方式增长,这大大限制了系统在线处理速度,使得调制格式的传输性能受到限制。因此,针对高谱效率的高维调制格式,查找表法映射不再适用。
发明内容
针对现有技术中无法实现快速的高维调制映射问题,本发明提供了一种基于子集选择的高维映射与解映射方法,与现有技术相比该方法的映射存储空间独立于星座点集规模,操作复杂度低,同时保证了较好的系统误码性能。对实现高谱效率调制格式的广泛应用具有重要意义。
本发明的基本原理是:子集选择映射方法首先以星座点间的最小欧式距离作为约束条件,将N/2个二维星座点集利用分区和分集的星座点组合方式获得K个超立方结构的高维星座子集,其中,N为调制维度。然后,将比特数据流经串并变换获得的比特标签分为两部分,其中一部分比特标签被用于高维星座点集的子集选择,其余部分比特标签通过二进制比特间的算术运算,最终获得目标高维坐标矢量。最后,在解映射时首先对子集选择比特位进行译码,再根据映射公式的逆过程对其余比特分别进行译码,最终获得接收比特数据流。
在高维映射过程中,为避免查找表的使用,本发明提出了子集选择映射方法,该方法将比特标签中的部分比特位作为子集选择位,其余比特直接进行算术运算获得高维坐标矢量。但子集选择映射所需要的高维星座子集必须是规则的超立方结构,因此,本发明提出的方法为了能够达到对应关系公式化的过程,首先需要选取合适的高维星座点集。高维星座点集的选取需要具备如下条件:一是要以星座点间的最小欧式距离作为约束条件,二是选取的高维星座点集能够分成K个超立方结构的高维星座子集。
本发明通过如下技术方案实现:
一种基于子集选择的高维调制映射方法,具体步骤如下:
步骤一,选取高维星座子集:首先确定p阶N维调制信号所需的高维星座点数M=2p=2Nn,其中n为调制阶数p与维度数N的比值,且n∈Z+;然后将m-QAM的星座图结构作为基础结构,其中m为m-QAM星座图所包含的星座点个数,且并向外扩展基础结构,扩展点数为基础结构点数的一半,从而选定达到目标高维星座点数所对应的二维星座点集;最后,将选定后的二维星座点集分为奇偶两个集合,并将二维星座点集中的基础结构标识为一个区域,其余结构标识成不同区域,以高维星座点间的最小欧式距离为约束条件,将N/2个二维星座点集利用分区和分集的星座点组合方式获得K个超立方结构的高维星座子集;
步骤二:传输的比特数据流b0,b1,...,bL(p-1)被分为p-bit数据标签,B1,B2,...,Bk,...,BL,其中,Bk为p阶二进制信号,Bk=[b0,b1,...,bp-1]T,且k∈[1,L],p=Nn;并且将p阶比特标签分别映射到高维星座点集C中的高维坐标矢量Sk,t=[s0,s1,...sm,...,sN-1]T,m={0,1,...,N-1}上;其中,所述的高维星座点集C为K个超立方结构的高维星座子集的并集,由M个高维星座点组成,高维星座点的坐标矢量可表示为St=[s0,s1,...sm,...,sN-1]T,t={0,1,...,M};因此,所述高维坐标矢量Sk,t即为传输第k组比特标签时所对应的高维星座点集中高维星座点的坐标矢量St;映射过程被分为子集选择过程及比特间的算数运算过程,所述子集选择过程为将比特标签中的前个比特作为子集选择比特位,子集选择比特位的作用是选择K个高维星座子集中的一个子集;所述比特间的算数运算过程为其余比特进一步分为N组,分别对高维星座点的N个坐标值进行独立映射,所述独立映射为比特间的算术运算过程;在解映射过程中,优先译码出子集选择比特位,其余比特位则根据映射公式的逆过程获得。
进一步地,所述步骤一的具体步骤如下:
S1、首先计算目标高维星座点集的星座点个数,p阶N维调制信号所需的高维星座点数为:M=2p=2Nn(n∈Z+);
S2、根据目标高维星座点数,计算生成p阶N维调制信号所需的二维星座点数,其中将m-QAM星座图结构作为基础结构,所述基础结构的星座点数为扩展基础结构的星座点数为由此,所得总的二维星座点数为并且将二维星座点坐标矢量Pq表示为Pq=[c2q,c2q+1]T,q={0,1,...,N/2-1},其中c2q和c2q+1分别为二维星座点的两个坐标值,且所述二维星座点的坐标值均为偶数,所述二维星座点集可表示为:
S3、根据S2得到的二维星座点集,将二维星座点集分为边长为2的整数倍的方形或矩形结构,其中,基础结构标示为一个区域,并且将其余矩形结构分别标示成不同区域;
S4、根据S2得到的二维星座点集,进一步将二维星座点集分为奇偶集合,分别为BI和BII,其中集合BI中二维星座点的坐标和为4的整数倍,称之为偶集合,集合BII中二维星座点的坐标和为4的非整数倍,称之为奇集合,具体表达形式如下:
BI={(ci)∈φ2:c2q+c2q+1≡0(mod4)},q∈{0,1,...,N/2-1}
BII={(ci)∈φ2:c2q+c2q+1≡2(mod4)},q∈{0,1,...,N/2-1};
S5、利用步骤S2至S4分区及分集的二维星座点集通过二维星座点在相同集合且不同区域上的组合得到K个超立方结构的高维星座子集;为保证星座点间的最小欧氏距离组合规则同时满足以下几点:(1)N/2个二维星座点集的星座点组合方式为Ce=[P0,P1,...,Pq...,P(N/2)-1]T,其中e={1,2,...,K}且q∈{0,1,...,N/2-1};(2)同一组合下的N/2个二维星座点集中的星座点均出自奇或偶集合;(3)对不同矩形区域的二维星座点集进行组合,获得目标超立方结构星座子集;
S6、最后得到K个超立方结构的高维星座子集的并集即为高维星座点集C:C=C1∪C2∪...∪CK。
进一步地,所述步骤二的具体步骤如下:
S7、根据S5得到的K个超立方结构的高维星座子集,采用个比特作为子集选择位;当比特标签中的第一个比特b0=0时,C1星座子集被选择,反之当b0=1时,其余星座子集的选择由比特位决定;若时,则C2星座子集被选择;以此类推,到分别对应星座子集C3到CK被选择;
S8、在映射过程中,由于第一个比特位b0在任意子集被选择时,均被用于子集选择,因此,为保证获得目标星座点数,需要在比特标签中添加一位校验位,若b0=0时,校验位的计算公式为:比特标签可表示为:若b0=1时,校验位的计算公式为:比特标签可表示为:
S9、子集选择比特位选定后,若b0=0时,其余比特被均等的分为N组,将N组比特分别独立的映射成C1子集中星座点的N个坐标值即每组的n个比特独立映射成一个坐标值;若b0=1时,其余比特被均等的分为N组,将N组比特分别独立的映射成对应子集中星座点的N个坐标值由于被用于其余子集的选择,第一组的剩余比特被用于独立的映射成一个坐标值;本发明选取的星座点的每个坐标位的电平数均是2的幂次方倍,由此每个坐标值可利用每组二进制比特向十进制转换的规则获得,即可表示为将比特标签与高维星座点坐标矢量的对应关系通过公式来实现,即可表示为根据以上规则,可对每个星座子集中的星座点一一进行映射;
S10、在解映射过程中,被用于子集选择的个比特首先被译码,译码规则是利用高维坐标矢量Sk,t中特有的坐标值2n作为判决比特标签的临界值,临界值的作用是用来区分K个超立方结构的星座子集,并且符号的坐标值至多只有一个大于或等于临界值的数值。按此规律,若符号坐标值s0≥2n,那么b0被译码成1,并且以次类推,若s1≥2n,s2≥2n或sN-1≥2n,那么b0均被译码为1,并且分别被译码成[0,0,...,0,1]、[0,0,...,1,0]或[1,1,...,1]。若符号坐标值s0到sN-1均小于临界值,那么b0被译码成0。然后在每个超立方结构的高维星座子集中,根据映射规则,每个高维坐标矢量是由N组比特独立映射,因此,在解映射时,按照映射公式的逆过程,利用每个十进制坐标值得到相应的二进制比特序列,最后将比特序列串联在一起,完成高维坐标矢量向二进制比特序列的转换。
与现有技术相比,本发明的优点如下:
本发明通过采用子集选择方法实现高维调制的快速映射,子集选择映射将比特差异最小的比特标签分配给了最近邻星座点间,从而获得了较优的误码性能,并且本发明所带来映射存储空间独立于星座点集规模,降低了映射复杂度,具有操作复杂度低的特点,可达到较好的高维映射效果。
附图说明
图1为本发明的四维调制系统结构示意图。
图2为子集选择映射星座点集选取的原理图。
图3为基于子集选择的四维调制映射流程图。
图4为本发明所提出的子集选择映射过程示意图。
图5为本发明所提出的方法与现有查找表映射法操作运算量对比图。
图6为在B2B系统下,基于本发明的四维调制格式与现有调制格式误码率性能对比图。
图7为在传输800km情况下,基于本发明的四维调制格式与现有调制格式误码率性能对比图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步地说明。
利用四维调制系统对本发明提出的调制映射方法的有效性进行检测。图1显示了本发明所采用的四维调制系统结构示意图。其中包含:伪随机比特数据流生成模块1、串并转换和并串转换器2、四维映射和解映射模块3、四维调制模块4、标准单模光纤传输链路模块(80km单模光纤,掺铒光纤放大器(EDFA))5、相干探测器6、输出模块7。
图1中的伪随机比特数据流生成模块生成一路二进制比特流,通过串并转换器转换为p阶二进制电信号,本发明是其映射方法,实现p阶二进制电信号到四维调制信号的转换。图2、图3分别给出了本发明的选取四维星座点集的原理图和子集选择调制映射流程图。本发明的具体步骤如下:
第一步,为选取四维星座子集步骤,首先确定p阶四维调制信号所需的四维星座点数M=2p=24n,其中n为调制阶数p与维度数4的比值,且n∈Z+;然后将m-正交幅度调制(m-Quadrature Amplitude Modulation,m-QAM)的星座图结构作为基础结构,其中m为m-QAM星座图所包含的星座点个数且并向外扩展基础结构,扩展点数为基础结构点数的一半,从而选定达到目标四维星座点数所对应的二维星座点集;最后,将选定后的二维星座点集分为奇偶两个集合,并将二维星座点集中的基础结构标识为一个区域,其余矩形结构标识成不同区域,以四维星座点间的最小欧式距离为约束条件,将两个二维星座点集利用分区和分集的星座点组合方式获得五个超立方结构的四维星座子集;
S1、首先计算目标四维星座点集的星座点个数。p阶四维调制信号所需的四维星座点数为:M=2p=24n(n∈Z+);
S2、根据目标四维星座点数,计算生成p阶四维调制信号所需的二维星座点数,其中将m-QAM星座图结构作为基础结构,所述基础结构的星座点数为扩展基础结构的星座点数为由此,所得总的二维星座点数为并且将二维星座点坐标矢量Pq表示为Pq=[c2q,c2q+1]T,q={0,1},其中c2q和c2q+1分别为二维星座点的两个坐标值,且所述二维星座点的坐标值均为偶数。由此,所述二维星座点集可表示为:
S3、根据S2得到的二维星座点集,将二维星座点集分为边长为2的整数倍的方形或矩形结构。其中,基础结构标示为N1区域,并且将其余矩形结构按相同横坐标与相同纵坐标分别标示成N2-1和N2-2区域,如图2所示;
S4、根据S2得到的二维星座点集,进一步将二维星座点集分为奇偶集合,分别为BI和BII,其中集合BI中二维星座点的坐标和为4的整数倍,我们称之为偶集合,反之集合BII中二维星座点的坐标和为4的非整数倍,我们称之为奇集合,具体表达形式如下:
BI={(ci)∈φ2:c2q+c2q+1≡0(mod4)},q∈{0,1}
BII={(ci)∈φ2:c2q+c2q+1≡2(mod4)},q∈{0,1};
S5、利用步骤S2至S4分区及分集的二维星座点集通过二维星座点在相同集合且不同区域上的组合得到五个超立方结构的四维星座子集。为保证四维星座点间的最小欧氏距离组合规则同时满足以下几点:(1)两个二维星座点集的星座点组合方式为Ce=[P0,P1,...,Pq...,P(N/2)-1]T,其中e={1,2,...,5}且q∈{0,1};(2)同一组合下的两个二维星座点集中的星座点均出自奇或偶集合;(3)对不同矩形区域的二维星座点集进行组合,获得目标超立方结构星座子集;本发明提出的子集选择映射星座子集选取方法的五个超立方结构的四维星座子集可表达为:
C1=[p0,p1]T,
C2=[p0,p1]T,
C3=[p0,p1]T,
C4=[p0,p1]T,
C5=[p0,p1]T,
其中,为N1区域的BI中22n-1个点的集合;和分别为位于N2-1和N2-2区域的BI中22n-2个点的集合,同理,和则分别位于N1、N2-1和N2-2区域的BII中22n-1、22n-2个点的集合;
S6、最后得到五个超立方结构的四维星座子集所组成的四维星座点集C:C=C1∪C2∪C3∪C4∪C5。
第二步,将p维比特标签Bk=[b0,b1,...,bp-1]T分别映射到所得到的四维星座点集C中的四维坐标矢量Sk=[s0,s1,s2,s3]T上,其中所述的四维星座点集C为五个超立方结构的四维星座子集的并集,它是由M个四维星座点组成,四维星座点的坐标矢量可表示为St=[s0,s1,s2,s3]T,t={0,1,...,M};因此,所述四维坐标矢量Sk,t即为传输第k组比特标签时所对应的四维星座点集中四维星座点的坐标矢量St;映射过程被分为子集选择过程及比特间的算数运算过程,所述映射过程如图4所示。首先利用比特标签中的前三个比特b0,b1和b2作为子集选择位,用来选择四维星座子集C1到C5中的一个子集,然后其余比特进一步分为四组,分别对四维星座点的四个坐标值进行独立映射,映射过程为比特间的算术运算过程。最后,在解映射过程中,优先译码出子集选择比特位,其余比特位则根据映射公式的逆过程获得。其具体过程包括以下步骤:
S7、根据S5得到的五个超立方结构的四维星座子集,通常采用3个比特作为子集选择位,当b0=0时,C1星座子集被选择,若b0=1时,其余星座子集的选择由比特位b1,b2决定。若b1+2·b2=0时,则C2星座子集被选择。以此类推,b1+2·b2=1,b1+2·b2=2和b1+2·b2=3分别对应星座子集C3、C4和C5星座子集被选择。
S8、在映射过程中,由于第一个比特位b0在任意子集被选择时,均被用于子集选择。因此,为保证获得目标星座点数,需要在比特标签中添加一位校验位,若b0=0时,校验位的计算公式为:比特标签可表示为:若b0=1时,校验位的计算公式为:比特标签可表示为:
S9、子集选择比特位选定后,若b0=0时,其余比特被均等的分为四组,将四组比特分别独立的映射成C1子集中星座点的四个坐标值即每组的n个比特独立映射成一个坐标值;本发明选取的星座点的每个坐标位的电平数均是2的幂次方倍,由此每个坐标值可利用每组二进制比特向十进制转换的规则获得,将比特标签与四维星座点坐标矢量的对应关系通过公式来实现。根据以上规则,若CI子集被选择时,即b0=0,四维坐标矢量由公式获得:
若b0=1时,其余比特被均等的分为四组,将四组比特分别独立的映射成对应子集中星座点的四个坐标值由于[b1,b2]被用于其余子集的选择,第一组的剩余比特[b3,b4,...,bn]被用于独立的映射成一个坐标值。由此,C2、C3、C4和C5子集分别被选择时,即子集选择比特位[b0,b1,b2]分别等于[1,0,0],[1,1,0],[1,0,1]和[1,1,1]时,四维坐标矢量分别由公式获得:
S10、在解映射过程中,被用于子集选择的3个比特首先被译码,译码规则是利用四维坐标矢量Sk,t中特有的坐标值2n作为判决比特标签的临界值,临界值的作用是用来区分五个超立方结构的星座子集。并且符号的坐标值至多只有一个大于或等于临界值的数值。按此规律,若符号坐标值s0≥2n,那么b0被译码成1,并且[b1,b2]=[0,0];以次类推,若s1≥2n,s2≥2n或s3≥2n,那么b0均被译码为1,并且[b1,b2]分别被译码成[1,0]、[0,1]或[1,1]。若符号坐标值s0到s3均小于临界值,那么b0被译码成0。然后在每个超立方结构的四维星座子集中,根据映射规则,每个四维坐标矢量是由四组比特独立映射,因此,在解映射时,按照映射公式的逆过程,利用每个十进制坐标值得到相应的二进制比特序列,最后将比特序列串联在一起,完成四维坐标矢量向二进制比特序列的转换。
然后将S9所得到的四维坐标矢量送入马赫增德尔调制器中进行调制。并且将调制后的信号送入标准单模光纤中进行传输。最后,接收端利用相干探测器将光信号恢复成四维电信号,并通过本发明提出的解映射方法将四维电信号恢复成p阶二进制电信号,步骤S10是本发明所提出的解映射方法,经过并串转换器后输出一路比特数据流,最后与原始比特进行对比,计算误码率。
图5给出了本发明提出的方法与查找表映射方法的操作运算量对比图,观察图5可以看出,当n为3时,即星座点数M=2p=24n=4096时,查找表法的操作运算量表现出剧增趋势,而本发明所提出的映射方法增长缓慢;并且,当n达到5时,本发明的操作运算量比查找表法四维映射降低了四个量级。结果证明,子集选择四维映射的操作运算量不受星座点数M的限制。结果表明,随着调制格式谱效率的增大,本发明提出的方法的操作运算量增长缓慢。
图6、7分别给出了在B2B系统和800km传输系统下,基于本发明的8比特四维调制格式与现有调制格式PDM-16QAM的BER对比图,图6、7表明,相同谱效率条件下,基于本发明的8比特四维调制格式能够获得大约1dB的光信噪比增益,并且在传输800km后,同样可以获得1.05dB的光信噪比增益。结果表明,基于子集选择的四维映射方法能够有效降低计算复杂度,并且能够提高系统的BER性能。
上述实例所述四维调制系统是本领域所公知的,通过公知途径获得。
Claims (3)
1.一种基于子集选择的高维调制映射方法,其特征在于,具体步骤如下:
步骤一,选取高维星座子集:首先确定p阶N维调制信号所需的高维星座点数M=2p=2Nn,其中n为调制阶数p与维度数N的比值,且n∈Z+;然后将m-QAM的星座图结构作为基础结构,其中m为m-QAM星座图所包含的星座点个数,且并向外扩展基础结构,扩展点数为基础结构点数的一半,从而选定达到目标高维星座点数所对应的二维星座点集;最后,将选定后的二维星座点集分为奇偶两个集合,并将二维星座点集中的基础结构标识为一个区域,其余结构标识成不同区域,以高维星座点间的最小欧式距离为约束条件,将N/2个二维星座点集利用分区和分集的星座点组合方式获得K个超立方结构的高维星座子集;
步骤二:传输的比特数据流b0,b1,...,bL(p-1)被分为p-bit数据标签,B1,B2,...,Bk,...,BL,其中,Bk为p阶二进制信号,Bk=[b0,b1,...,bp-1]T,且k∈[1,L],p=Nn;并且将p阶比特标签分别映射到高维星座点集C中的高维坐标矢量Sk,t=[s0,s1,...sm,...,sN-1]T,m={0,1,...,N-1}上;其中,所述的高维星座点集C为K个超立方结构的高维星座子集的并集,由M个高维星座点组成,高维星座点的坐标矢量表示为St=[s0,s1,...sm,...,sN-1]T,t={0,1,...,M};所述高维坐标矢量Sk,t即为传输第k组比特标签时所对应的高维星座点集中高维星座点的坐标矢量St;所述映射过程被分为子集选择过程及比特间的算数运算过程,所述子集选择过程为将比特标签中的前个比特作为子集选择比特位,子集选择比特位的作用是选择K个高维星座子集中的一个子集;所述比特间的算数运算过程为其余比特进一步分为N组,分别对高维星座点的N个坐标值进行独立映射,所述独立映射为比特间的算术运算过程;在解映射过程中,优先译码出子集选择比特位,其余比特位则根据映射公式的逆过程获得。
2.如权利要求1所述的一种基于子集选择的高维调制映射方法,其特征在于,所述步骤一的具体步骤如下:
S1、首先计算目标高维星座点集的星座点个数,p阶N维调制信号所需的高维星座点数为:M=2p=2Nn(n∈Z+);
S2、根据目标高维星座点数,计算生成p阶N维调制信号所需的二维星座点数,其中将m-QAM星座图结构作为基础结构,所述基础结构的星座点数为扩展基础结构的星座点数为由此,所得总的二维星座点数为并且将二维星座点坐标矢量Pq表示为Pq=[c2q,c2q+1]T,q={0,1,...,N/2-1},其中c2q和c2q+1分别为二维星座点的两个坐标值,且所述二维星座点的坐标值均为偶数,所述二维星座点集可表示为:
S3、根据S2得到的二维星座点集,将二维星座点集分为边长为2的整数倍的方形或矩形结构,其中,基础结构标示为一个区域,并且将其余矩形结构分别标示成不同区域;
S4、根据S2得到的二维星座点集,进一步将二维星座点集分为奇偶集合,分别为BI和BII,其中集合BI中二维星座点的坐标和为4的整数倍,称之为偶集合,集合BII中二维星座点的坐标和为4的非整数倍,称之为奇集合,具体表达形式如下:
BI={(ci)∈φ2:c2q+c2q+1≡0(mod4)},q∈{0,1,...,N/2-1}
BII={(ci)∈φ2:c2q+c2q+1≡2(mod4)},q∈{0,1,...,N/2-1};
S5、利用步骤S2至S4分区及分集的二维星座点集通过二维星座点在相同集合且不同区域上的组合得到K个超立方结构的高维星座子集;为保证星座点间的最小欧氏距离组合规则同时满足以下几点:(1)N/2个二维星座点集的星座点组合方式为Ce=[P0,P1,...,Pq...,P(N/2)-1]T,其中e={1,2,...,K}且q∈{0,1,...,N/2-1};(2)同一组合下的N/2个二维星座点集中的星座点均出自奇或偶集合;(3)对不同矩形区域的二维星座点集进行组合,获得目标超立方结构星座子集;
S6、最后得到K个超立方结构的高维星座子集的并集即为高维星座点集C:C=C1∪C2∪...∪CK。
3.如权利要求1所述的一种基于子集选择的高维调制映射方法,其特征在于,
S7、根据S5得到的K个超立方结构的高维星座子集,采用个比特作为子集选择位;当比特标签中的第一个比特b0=0时,C1星座子集被选择,反之当b0=1时,其余星座子集的选择由比特位决定;若时,则C2星座子集被选择;以此类推,到分别对应星座子集C3到CK被选择;
S8、在映射过程中,由于第一个比特位b0在任意子集被选择时,均被用于子集选择,因此,为保证获得目标星座点数,需要在比特标签中添加一位校验位,若b0=0时,校验位的计算公式为:比特标签可表示为:若b0=1时,校验位的计算公式为:比特标签可表示为:
S9、子集选择比特位选定后,若b0=0时,其余比特被均等的分为N组,将N组比特分别独立的映射成C1子集中星座点的N个坐标值即每组的n个比特独立映射成一个坐标值;若b0=1时,其余比特被均等的分为N组,将N组比特分别独立的映射成对应子集中星座点的N个坐标值由于被用于其余子集的选择,第一组的剩余比特被用于独立的映射成一个坐标值;该方法选取的星座点的每个坐标位的电平数均是2的幂次方倍,由此每个坐标值可利用每组二进制比特向十进制转换的规则获得,即可表示为将比特标签与高维星座点坐标矢量的对应关系通过公式来实现,即可表示为根据以上规则,对每个星座子集中的星座点一一进行映射;
S10、在解映射过程中,被用于子集选择的个比特首先被译码,译码规则是利用高维坐标矢量Sk,t中特有的坐标值2n作为判决比特标签的临界值,临界值的作用是用来区分K个超立方结构的星座子集,并且符号的坐标值至多只有一个大于或等于临界值的数值;按此规律,若符号坐标值s0≥2n,那么b0被译码成1,并且以次类推,若s1≥2n,s2≥2n或sN-1≥2n,那么b0均被译码为1,并且分别被译码成[0,0,...,0,1]、[0,0,...,1,0]或[1,1,...,1]。若符号坐标值s0到sN-1均小于临界值,那么b0被译码成0。然后在每个超立方结构的高维星座子集中,根据映射规则,每个高维坐标矢量是由N组比特独立映射,因此,在解映射时,按照映射公式的逆过程,利用每个十进制坐标值得到相应的二进制比特序列,最后将比特序列串联在一起,完成高维坐标矢量向二进制比特序列的转换。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910412370.9A CN110113107B (zh) | 2019-05-17 | 2019-05-17 | 一种基于子集选择的高维调制映射方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910412370.9A CN110113107B (zh) | 2019-05-17 | 2019-05-17 | 一种基于子集选择的高维调制映射方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN110113107A true CN110113107A (zh) | 2019-08-09 |
CN110113107B CN110113107B (zh) | 2021-05-14 |
Family
ID=67490724
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201910412370.9A Active CN110113107B (zh) | 2019-05-17 | 2019-05-17 | 一种基于子集选择的高维调制映射方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN110113107B (zh) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111585698A (zh) * | 2020-04-10 | 2020-08-25 | 北京邮电大学 | 一种多维编码调制方法及译码解调方法 |
CN112866155A (zh) * | 2021-01-05 | 2021-05-28 | 北京邮电大学 | 一种多维信号调制方式识别方法及装置 |
CN115296737A (zh) * | 2022-09-29 | 2022-11-04 | 广东工业大学 | 基于自由空间光通信的adm-gsmppm星座构建方法和装置 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101064584A (zh) * | 2006-04-28 | 2007-10-31 | 北京三星通信技术研究有限公司 | 多层信道译码方法 |
CN105359445A (zh) * | 2013-06-19 | 2016-02-24 | 三菱电机株式会社 | 用于对数据进行调制以进行光通信的方法和系统 |
US9768874B1 (en) * | 2013-03-20 | 2017-09-19 | Georgia Tech Research Corporation | System and methods for autonomous signal modulation format identification |
US20190036602A1 (en) * | 2017-07-27 | 2019-01-31 | Nec Laboratories America, Inc. | Free-space optical communication using hermite-gaussian modes |
-
2019
- 2019-05-17 CN CN201910412370.9A patent/CN110113107B/zh active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101064584A (zh) * | 2006-04-28 | 2007-10-31 | 北京三星通信技术研究有限公司 | 多层信道译码方法 |
US9768874B1 (en) * | 2013-03-20 | 2017-09-19 | Georgia Tech Research Corporation | System and methods for autonomous signal modulation format identification |
CN105359445A (zh) * | 2013-06-19 | 2016-02-24 | 三菱电机株式会社 | 用于对数据进行调制以进行光通信的方法和系统 |
US20190036602A1 (en) * | 2017-07-27 | 2019-01-31 | Nec Laboratories America, Inc. | Free-space optical communication using hermite-gaussian modes |
Non-Patent Citations (6)
Title |
---|
DAVID S. MILLAR ET AL: "High-dimensional modulation for coherent optical communications systems", 《OPTICS EXPRESS》 * |
GUIJUN HU: "A Novel Four-Dimensional Modulation Format Based on Subset Selection", 《IEEE ACCESS》 * |
MAGNUS KARLSSON ET AL: "Four-Dimensional Optimized Constellations for Coherent Optical Transmission Systems", 《ECOC 2010》 * |
侯丹: "基于误判比特最小化的高维映射技术研究", 《硕士数据库》 * |
李兆玺: "高维调制关键技术研究", 《博士数据库》 * |
李娇: "基于子集选择的高维调制映射技术研究", 《硕士数据库》 * |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111585698A (zh) * | 2020-04-10 | 2020-08-25 | 北京邮电大学 | 一种多维编码调制方法及译码解调方法 |
CN111585698B (zh) * | 2020-04-10 | 2021-06-18 | 北京邮电大学 | 一种多维编码调制方法及译码解调方法 |
CN112866155A (zh) * | 2021-01-05 | 2021-05-28 | 北京邮电大学 | 一种多维信号调制方式识别方法及装置 |
CN112866155B (zh) * | 2021-01-05 | 2022-04-15 | 北京邮电大学 | 一种多维信号调制方式识别方法及装置 |
CN115296737A (zh) * | 2022-09-29 | 2022-11-04 | 广东工业大学 | 基于自由空间光通信的adm-gsmppm星座构建方法和装置 |
CN115296737B (zh) * | 2022-09-29 | 2022-12-23 | 广东工业大学 | 基于自由空间光通信的adm-gsmppm星座构建方法和装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN110113107B (zh) | 2021-05-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110113107A (zh) | 一种基于子集选择的高维调制映射方法 | |
CN106130656B (zh) | 基于极化码的光ofdm信号编码调制与解调系统及方法 | |
CN105634712A (zh) | 高斯信道下scma简易码本设计方法 | |
CN105577359A (zh) | 一种基于混沌序列导频映射的oofdm加密系统 | |
CN102637122B (zh) | 基于物理噪声的奇偶性生成真随机数的方法及其系统 | |
CN102694625A (zh) | 一种循环冗余校验辅助的极化码译码方法 | |
CN110138438A (zh) | 一种用于提高卫星通信频谱效率的调制方法 | |
CN107078804A (zh) | 用于选择用于在多模或多芯光纤上传输的模式的方法 | |
CN112688725B (zh) | 基于星座图的mimo物理层安全传输方法 | |
CN110365414B (zh) | 一种适合于对数正态湍流信道的增强型光空间调制方法 | |
Takeuchi | Tangent coalgebras and hyperalgebras I | |
CN103095641B (zh) | 一种apsk星座映射及其解映射方法 | |
CN110061803A (zh) | 一种低复杂度的极化码比特交织编码调制方法 | |
CN208956064U (zh) | 包含至少三方的量子通信装置 | |
CN107222448A (zh) | 一种星座图优化方法及系统 | |
CN110278031A (zh) | 基于多对一映射ps-pam4的直接探测光纤通信系统及通信方法 | |
US9467177B1 (en) | Product coded modulation scheme based on leech lattice and binary and nonbinary codes | |
CN107911124A (zh) | 一种非递归的sc译码部分和确定方法及装置 | |
CN108900456A (zh) | 一种双模式索引调制映射设计方法 | |
CN208924260U (zh) | 一种mdi-qkd网络通信系统 | |
CN106712855B (zh) | 矢量射频信号的光载波编码方法、装置及系统 | |
CN109586848A (zh) | Scma系统中一种消息传递解码算法 | |
CN115664523A (zh) | 适合于aco-ofdm-im系统的分步优化信号映射方法 | |
CN105703814B (zh) | 一种用于3d mimo的旋转dft码本的选取方法 | |
CN108111226A (zh) | 一种极坐标编码调制的系统及方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |