CN110233813B - 一种改进的高阶qam调制发送方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种改进的高阶QAM调制发送方法，首先根据调制阶数L将需发送的比特分成长度相同的组，每个组有M个比特，L＝2M且M＞2；其次，再将发送比特分成长度相同的块，每个块有N个组，共有NM个比特；接下来，每个块的比特进行位数为m的循环移位，其中m＝0,1,2,...,M‑1，可得到M个比特序列。对每个比特序列进行阶数为L的QAM调制，并计算平均功率；最后，发送端选择平均功率最强的一种移位方式得到的QAM信号发送，并将移位的数值通过控制信道告诉接收端。

Description

一种改进的高阶QAM调制发送方法
技术领域
本发明涉及一种改进的高阶QAM调制发送方法，属于属于移动通信系统中的信号处理领 域。
背景技术
在无线通信系统中，为了提高频谱利用效率，发送的信息比特通常需调制成符号的方式 发送。常用的符号调制方式有相移键控(PSK)和正交幅度调制(QAM)等。例如：第五代 移动通信(5G)系统在上下行都支持QPSK,16QAM,64QAM和256QAM调制。
根据调制时所需的比特数不同，可分为低阶和高阶调制。比如：QPSK调制需要2个比 特，属于低阶调制，调制后的星座图如图1所示。由图1可见，2个比特的不同取值映射成星座图中的4个星座点，例如00映射成星座点A。由于4个星座点的模值都相等，因而在接 收端的信噪比也都相等。但是，高阶调制中的情况就不一样了。例如：16QAM需要4个比特， 调制后的星座图如图2所示。由图2可见，不是每个16QAM星座点的模值都相等，当发送 符号是0110映射的星座点时，接收端的信噪比显然下降了。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种改进的高阶QAM调制发送方法，首先将需发送的比特分 组，然后通过循环移位选择平均功率最大的一种组合发送。本发明的目的是针对高阶QAM 调制，将需发送的比特分组，然后通过循环移位选择平均功率最大的一种组合发送，有效降 低了模值较低星座点的映射概率，且计算复杂度低，不需要增加任何额外的器件，是一种快 速可靠、实现复杂度低的发送方法。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：
本发明提供一种改进的高阶QAM调制发送方法，具体步骤如下：
1)根据调制阶数L将需发送的比特分成长度相同的组，每个组有M个比特；
2)将步骤1中分组后的比特分成长度相同的块，每个块有N个组，每个块有NM个比特；
3)每个块的比特分别进行位数为m的循环移位，得到M个比特序列，其中 m＝0,1,2,...,M-1；
4)对步骤3得到的每个比特序列进行阶数为L的QAM调制，并计算平均功率；
5)发送端选择平均功率最强的一种移位方式得到的QAM信号发送。
作为本发明的进一步技术方案，L＝2M且M＞2。
作为本发明的进一步技术方案，发送端将移位的数值通过控制信道告诉接收端。
作为本发明的进一步技术方案，步骤4中平均功率的计算公式为：
Figure BDA0002090131950000021
Sm(n)为循环移位m个比特后得到的QAM调制符号序列的第n个符号，Pm为Sm(n)的平均 功率。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
1.本发明的方法能有效降低了模值较低星座点的映射概率，提高发送信号的平均功率；
2.本方法对现有的移动通信标准改动不大，很容易应用到4G和5G系统，发送端只需增 加简单的额外计算，接收端不需要增加任何额外处理；
3.本发明计算复杂度低，不需要增加任何额外的器件，是一种快速可靠、实现复杂度低 的发送方法。
附图说明
图1是QPSK星座图；
图2是16QAM星座图；
图3是本发明的循环移位原理示意图；
图4是本发明的方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行描述，以便本领域的技术人员更好的理解本 发明。
本发明一种改进的高阶QAM调制发送方法的实现步骤如图4所示：
步骤1)、根据调制阶数L将需发送的比特分成长度相同的组，每个组有M个比特，L＝2M且M＞2；
步骤2)、再将发送比特分成长度相同的块，每个块有N个组，共有NM个比特；
步骤3)、每个块的比特进行位数为m的循环移位，其中m＝0,1,2,...,M-1，可得到M个比特序列；
步骤4)、对每个比特序列进行阶数为L的QAM调制，并计算平均功率；
步骤5)、发送端选择平均功率最强的一种移位方式得到的QAM信号发送，并将移位的 数值通过控制信道告诉接收端。
步骤4中平均功率的计算公式为：
Figure BDA0002090131950000031
Sm(n)为循环移位m个比特后得到 的QAM调制符号序列的第n个符号，Pm为Sm(n)的平均功率。
以16QAM为例，4个比特调制成一个符号，因此每个组有M＝4个比特，调制阶数L＝16。 再将发送比特分成长度相同的块，每个块有N个组，共有NM个比特。图3给出了N＝4的分块情况，此时每个块共有16个比特，分别用b1，b2，b3，…，b16表示。由于M＝4，共有4 种循环移位模式，分别为不移动(m＝0)、移动1个比特(m＝1)、移动2个比特(m＝2)和 移动3个比特(m＝3)，得到4种比特序列，如图3所示。
将这4种比特序列调制成16QAM符号后得到4个符号序列，每个序列有4个符号，分别表示为：
S0＝[S0(1) S0(2) S0(3) S0(4)] (1)
S1＝[S1(1) S1(2) S1(3) S1(4)] (2)
S2＝[S2(1) S2(2) S2(3) S2(4)] (3)
S3＝[S3(1) S3(2) S3(3) S3(4)] (4)
其中，S的下标表示循环移位的比特数，比如S2表示循环移位2个比特后得到的16QAM调 制符号序列。分别计算每种移位在块内的平均功率，得到：
Figure BDA0002090131950000032
最后，选择平均功率最强的一种移位方式得到的16QAM信号发送，并将移位的位数通过控 制信道通知接收方。比如：，当M＝4时，需要2个比特通知接收方。
表1给出了本发明的仿真结果。其中，功率提升的计算方法是将本发明得到的块内的平 均功率减去没有循环移位的块内的平均功率，并以长时平均功率归一化后得到的比值。由表 1可见，虽然高阶调制信号在长时的统计意义上的平均功率是不变的，但在每个块内，由于 映射的低模值的星座点的次数不同，平均功率是有波动的。
表1.本发明的功率提升
调制阶数 256 256 64 64
M 4 8 4 6
功率提升 29％ 20％ 24％ 19％
以上所述即使本发明的实施方法，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，再 不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明 的保护范围。

Claims (3)

1.一种改进的高阶QAM调制发送方法，其特征在于，具体步骤如下：
1)根据调制阶数L将需发送的比特分成长度相同的组，每个组有M个比特；
2)将步骤1中分组后的比特分成长度相同的块，每个块有N个组，每个块有NM个比特；
3)每个块的比特分别进行位数为m的循环移位，得到M个比特序列，其中m＝0,1,2,...,M-1；
4)对步骤3得到的每个比特序列进行阶数为L的QAM调制，并计算平均功率；
5)发送端选择平均功率最强的一种移位方式得到的QAM信号发送。
2.根据如权利要求1所述的一种改进的高阶QAM调制发送方法，其特征在于，L＝2M且M＞2。
3.根据如权利要求1所述的一种改进的高阶QAM调制发送方法，其特征在于，发送端将移位的数值通过控制信道告诉接收端。
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