CN110636026B - 一种基于格的星座图排列的方法及装置 - Google Patents

一种基于格的星座图排列的方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开了一种基于格的星座图排列的方法及装置，涉及数字通信技术领域，其方法包括：根据正交振幅调制QAM的调制阶数M，确定绘制星座图的排列方式；以预置基本单元为矩阵的基本元素，按照所述绘制星座图的排列方式进行组合处理，得到所述QAM的星座图图样。

Description

一种基于格的星座图排列的方法及装置
技术领域
本发明涉及数字通信技术领域，特别涉及一种基于格的星座图排列的方法及装置。
背景技术
在当前通信系统中，QAM(Quadrature Amplitude Modulation，正交振幅调制)是最为常用的一种信号调制方式，其调制阶数为M，其中，M＝2n，目前通常取n＝1,2,…,14。一般而言，当n为奇数时，星座图排列方式为十字形，当n为偶数时，星座图排列方式为矩形。
随着通信传输容量需求的不断增长，通信传输所使用的QAM调制阶数也越来越高，目前数字微波通信系统中，QAM的调制阶数已经高达4096QAM。当前数字微波通信系统中信噪比已经达到瓶颈，信噪比很难再进一步向上提升。同时，所用的信道编码(LDPCC(LowDensity Parity Check Code，低密度奇偶校验码)码)的编码增益也已经接近香农理论极限值。业界都在研究如何进一步提升调制方式，以期望获取更高的吞吐量。
如何在当前信噪比无法增加，编码增益也不变的情况下，进一步提升QAM的调制阶数，比如提升到业界都在研究的8192QAM，甚至更高。同时，还要兼顾当前使用的比特映射，多级编码等方法。
原来QAM星座图的基本单元如附图1所示，dmin为相邻星座点之间的最小间距，对角线星座点之间的距离
Figure BDA0001706159940000011
由此可见，星座图排列密度还有进一步压缩的空间。
发明内容
根据本发明实施例提供的方案解决的技术问题是在信噪比和编码增益不变的情况下无法提升通信传输的误码率性能。
根据本发明实施例提供的一种基于格的星座图排列的方法，包括：
根据正交振幅调制QAM的调制阶数M，确定绘制星座图的排列方式；
以预置基本单元为矩阵的基本元素，按照所述绘制星座图的排列方式进行组合处理，得到所述QAM的星座图图样。
优选地，所述根据正交振幅调制QAM的调制阶数M，确定绘制星座图的排列方式包括：
根据正交振幅调制QAM的调制阶数M，判断所述调制阶数M是阶数为2的奇数次幂还是阶数为2的偶数次幂；
若判断所述调制阶数M是阶数为2的奇数次幂，则确定绘制星座图的排列方式为l×l矩阵的排列方式；
若判断所述调制阶数M是阶数为2的偶数次幂，则确定绘制星座图的排列方式为k×k矩阵的排列方式；
其中，所述
Figure BDA0001706159940000021
所述
Figure BDA0001706159940000022
n为2的偶数次幂的幂数且大于等于4；所述奇数次幂的幂数大于等于7。
优选地，所述以预置基本单元为矩阵的基本元素，按照所述绘制星座图的排列方式进行组合处理，得到所述QAM的星座图图样包括：
以预置基本单元为矩阵的基本元素，按照所述绘制星座图的l×l矩阵的排列方式进行组合处理，得到包含四个多余组合图样的所述QAM的组合单元T图样；
根据正交振幅调制QAM的调制阶数M，确定所述QAM的组合单元T图样中的多余组合图样；
将所述组合单元T图样中的四个所述多余组合图样进行删除，得到所述QAM的星座图图样；
其中，所述多余组合图样是以预置基本单元为矩阵的基本元素，按照t×t矩阵的排列方式进行组合处理所得到的；其中，
Figure BDA0001706159940000031
优选地，所述以预置基本单元为矩阵的基本元素，按照所述绘制星座图的排列方式进行组合处理，得到所述QAM的星座图图样包括：
以预置基本单元为矩阵的基本元素，按照所述绘制星座图的k×k矩阵的排列方式进行组合处理，得到所述QAM的星座图图样。
优选地，还包括将所述QAM的星座图图样绘制到直角坐标系中的操作步骤，其具体包括：
根据正交振幅调制QAM的调制阶数M，确定所需要生成的所述QAM星座图的行数和列数；
根据所述QAM的星座图的行数和列数，计算所述QAM的星座图中每个星座点在直角坐标系中的坐标值；
根据所述每个星座点在直角坐标系中的坐标值进行绘制，得到所述QAM的星座图图样。
根据本发明实施例提供的一种基于格的星座图排列的装置，包括：
确定模块，用于根据正交振幅调制QAM的调制阶数M，确定绘制星座图的排列方式；
处理模块，用于以预置基本单元为矩阵的基本元素，按照所述绘制星座图的排列方式进行组合处理，得到所述QAM的星座图图样。
优选地，所述确定模块包括：
判断单元，用于根据正交振幅调制QAM的调制阶数M，判断所述调制阶数M是阶数为2的奇数次幂还是阶数为2的偶数次幂；
确定单元，用于当判断所述调制阶数M是阶数为2的奇数次幂，则确定绘制星座图的排列方式为l×l矩阵的排列方式，以及当判断所述调制阶数M是阶数为2的偶数次幂，则确定绘制星座图的排列方式为k×k矩阵的排列方式；
其中，所述
Figure BDA0001706159940000041
所述
Figure BDA0001706159940000042
n为2的偶数次幂的幂数且大于等于4；所述奇数次幂的幂数大于等于7。
优选地，所述处理模块包括：
第一处理单元，用于以预置基本单元为矩阵的基本元素，按照所述绘制星座图的l×l矩阵的排列方式进行组合处理，得到包含四个多余组合图样的所述QAM的组合单元T图样，并根据正交振幅调制QAM的调制阶数M，确定所述QAM的组合单元T图样中的多余组合图样，以及将所述组合单元T图样中的四个所述多余组合图样进行删除，得到所述QAM的星座图图样；
第二处理单元，用于以预置基本单元为矩阵的基本元素，按照所述绘制星座图的k×k矩阵的排列方式进行组合处理，得到所述QAM的星座图图样；
其中，所述多余组合图样是以预置基本单元为矩阵的基本元素，按照t×t矩阵的排列方式进行组合处理所得到的；其中，
Figure BDA0001706159940000043
根据本发明实施例提供的一种基于格的星座图排列的设备，所述设备包括：处理器，以及与所述处理器耦接的存储器；所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的基于格的星座图排列的程序，所述基于格的星座图排列的程序被所述处理器执行时实现根据本发明实施例提供的所述的基于格的星座图排列的方法的步骤。
根据本发明实施例提供的一种计算机存储介质，存储有基于格的星座图排列的程序，所述基于格的星座图排列的程序被处理器执行时实现根据本发明实施例提供的所述的基于格的星座图排列的方法的步骤。
根据本发明实施例提供的方案，根据格(lattice)密度的定义，原来QAM星座图的密度为π/4≈0.7854。本发明给出的星座图图样，可以将星座图的密度提升到
Figure BDA0001706159940000044
理论上来讲，星座图密度越大，所带来的编码增益越高，本发明相对于原有传统QAM星座图带来的理论增益为0.62dB，使得在信噪比不变的情况下可以有效的提升通信传输的误码率性能。
附图说明
图1是现有技术提供的传统QAM星座图中的基本单元示意图；
图2是本发明实施例提供的一种基于格的星座图排列的方法流程图；
图3是本发明实施例提供的一种基于格的星座图排列的装置示意图；
图4是本发明实施例提供的星座图的一种基本单元示意图；
图5是本发明中的星座图的另一种基本单元示意图；
图6是本发明中16QAM的星座图图样示意图；
图7是本发明中32QAM的星座图图样示意图；
图8是本发明中64QAM的星座图图样示意图；
图9是本发明中128QAM的星座图图样示意图；
图10是本发明中64QAM的且与图6互为水平镜像的另一种星座图图样示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明，应当理解，以下所说明的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
图2是本发明实施例提供的一种基于格的星座图排列的方法流程图，如图2所示，包括：
步骤S201：根据正交振幅调制QAM的调制阶数M，确定绘制星座图的排列方式；
步骤S202：以预置基本单元为矩阵的基本元素，按照所述绘制星座图的排列方式进行组合处理，得到所述QAM的星座图图样。
其中，所述根据正交振幅调制QAM的调制阶数M，确定绘制星座图的排列方式包括：根据正交振幅调制QAM的调制阶数M，判断所述调制阶数M是阶数为2的奇数次幂还是阶数为2的偶数次幂；若判断所述调制阶数M是阶数为2的奇数次幂，则确定绘制星座图的排列方式为l×l矩阵的排列方式；若判断所述调制阶数M是阶数为2的偶数次幂，则确定绘制星座图的排列方式为k×k矩阵的排列方式；其中，所述
Figure BDA0001706159940000061
所述
Figure BDA0001706159940000062
n为2的偶数次幂的幂数且大于等于4；所述奇数次幂的幂数大于等于7。
其中，所述以预置基本单元为矩阵的基本元素，按照所述绘制星座图的排列方式进行组合处理，得到所述QAM的星座图图样包括：以预置基本单元为矩阵的基本元素，按照所述绘制星座图的l×l矩阵的排列方式进行组合处理，得到包含四个多余组合图样的所述QAM的组合单元T图样；根据正交振幅调制QAM的调制阶数M，确定所述QAM的组合单元T图样中的多余组合图样；将所述组合单元T图样中的四个所述多余组合图样进行删除，得到所述QAM的星座图图样；其中，所述多余组合图样是以预置基本单元为矩阵的基本元素，按照t×t矩阵的排列方式进行组合处理所得到的；其中，
Figure BDA0001706159940000063
其中，所述以预置基本单元为矩阵的基本元素，按照所述绘制星座图的排列方式进行组合处理，得到所述QAM的星座图图样包括：以预置基本单元为矩阵的基本元素，按照所述绘制星座图的k×k矩阵的排列方式进行组合处理，得到所述QAM的星座图图样。
本发明实施例还包括将所述QAM的星座图图样绘制到直角坐标系中的操作步骤，其具体包括：根据正交振幅调制QAM的调制阶数M，确定所需要生成的所述QAM星座图的行数和列数；根据所述QAM的星座图的行数和列数，计算所述QAM的星座图中每个星座点在直角坐标系中的坐标值；根据所述每个星座点在直角坐标系中的坐标值进行绘制，得到所述QAM的星座图图样。
图3是本发明实施例提供的一种基于格的星座图排列的装置示意图，如图3所示，包括：确定模块301，用于根据正交振幅调制QAM的调制阶数M，确定绘制星座图的排列方式；处理模块302，用于以预置基本单元为矩阵的基本元素，按照所述绘制星座图的排列方式进行组合处理，得到所述QAM的星座图图样。
其中，所述确定模块301包括：判断单元，用于根据正交振幅调制QAM的调制阶数M，判断所述调制阶数M是阶数为2的奇数次幂还是阶数为2的偶数次幂；确定单元，用于当判断所述调制阶数M是阶数为2的奇数次幂，则确定绘制星座图的排列方式为l×l矩阵的排列方式，以及当判断所述调制阶数M是阶数为2的偶数次幂，则确定绘制星座图的排列方式为k×k矩阵的排列方式；其中，所述
Figure BDA0001706159940000071
所述
Figure BDA0001706159940000072
n为2的偶数次幂的幂数且大于等于4；所述奇数次幂的幂数大于等于7。
其中，所述处理模块302包括：第一处理单元，用于以预置基本单元为矩阵的基本元素，按照所述绘制星座图的l×l矩阵的排列方式进行组合处理，得到包含四个多余组合图样的所述QAM的组合单元T图样，并根据正交振幅调制QAM的调制阶数M，确定所述QAM的组合单元T图样中的多余组合图样，以及将所述组合单元T图样中的四个所述多余组合图样进行删除，得到所述QAM的星座图图样；第二处理单元，用于以预置基本单元为矩阵的基本元素，按照所述绘制星座图的k×k矩阵的排列方式进行组合处理，得到所述QAM的星座图图样；其中，所述多余组合图样是以预置基本单元为矩阵的基本元素，按照t×t矩阵的排列方式进行组合处理所得到的；其中，
Figure BDA0001706159940000073
本发明实施例提供的一种基于格的星座图排列的设备，所述设备包括：处理器，以及与所述处理器耦接的存储器；所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的基于格的星座图排列的程序，所述基于格的星座图排列的程序被所述处理器执行时实现根据本发明实施例提供的所述的基于格的星座图排列的方法的步骤。
本发明实施例提供的一种计算机存储介质，存储有基于格的星座图排列的程序，所述基于格的星座图排列的程序被处理器执行时实现根据本发明实施例提供的所述的基于格的星座图排列的方法的步骤。
本发明给出了一种新的适用于QAM调制的星座图排列图样，并给出了构造这种排列图样的方法。本发明给出的星座图排列图样可以很容易采用当前使用的比特映射方式和信道编码方式。
本发明给出的星座图图样的构造方法如下：
(a)选取基本单元。基本单元可以选取附图4给出的图样，也可以选取附图5给出的图样。实际上，附图5是附图4的水平镜像。本发明以附图4给出的基本单元为例进行说明。但是，以附图5为基本单元的构造方式也是类似的，也在本发明保护之列。附图4和附图5中，黑色的点表示星座点，星座点周围的正六边形表示每个星座点的Voronoi区域。
(b)确定QAM调制阶数M，其中，M＝2n，本发明只适用于n＝2,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14…的调制，不适用于n＝1和n＝3的情况。
(c)如果n为偶数，分为两种情况来说明：
一种是n＝2的情况，这种情况下，星座图的图样直接就是基本单元，如附图4或附图5所示；
另一种是n＞2的情况，这种情况下，以基本单元为矩阵的基本元素，按照k×k矩阵的排列方式进行组合，其中，
Figure BDA0001706159940000081
组合的时候要保证每个基本单元的正六边形的边缘要相互重合，按照此种方式就可以得到所需要的星座图的图样。附图6给出了n＝4的情况下，按照2×2矩阵的排列方式进行组合得到的16QAM的星座图图样。
(d)如果n为奇数，分为两种情况来说明：
一种是n＝5的情况，这种情况下，本发明直接给出星座图的图样，如附图7所示；这里只是给出了星座图图样的基本形式，基于附图7的图样进行镜像、旋转、缩放以及移位操作，或者上述几种操作的组合所得到的所有星座图图样，都在保护之列。
另一种是n＞5的情况，这种情况下，以基本单元为矩阵的基本元素，按照l×l矩阵的排列方式进行组合，其中，
Figure BDA0001706159940000091
组合的时候要保证每个基本单元的正六边形的边缘要相互重合，按照此种方式得到的图样命名为组合单元T。最后，再删除掉组合单元T的四个角，其中每个角删除的图样是以基本单元为矩阵的基本元素，按照t×t矩阵的排列方式进行组合得到的图样，其中，
Figure BDA0001706159940000092
删除掉组合单元T的四个角得到的图样，就是想要的星座图图样。
进一步地，星座图图样在具体应用时，都是要结合直角坐标系一起使用的，即要将星座点放置在直角坐标系中，本发明没有具体指定如何将星座图图样放置在直角坐标系中，只要满足星座图没有直流的相关规则即可。
进一步地，星座图中每个星座点周围的正六边形可以作为此星座点的硬判区域，并且正六边形内切圆的半径为星座点最小间距的一半，即dmin/2。
进一步地，本发明给出的星座图图样的构造方法，可以适用于所有常用的M-QAM调制，其中，M＝2n，n＝2,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14…所有需要用到QAM调制的通信系统，诸如LTE蜂窝无线通信，5G蜂窝无线通信，微波通信，有线传输等。
进一步地，进行比特映射时，可以很容易的将传统QAM的比特映射方式移植到基于本发明所产生的星座图图样上。
进一步地，基于传统QAM星座图的信道编码方式，包括全编码和多级编码，都可以很容易地应用于基于本发明所产生的星座图图样上。
实施例1：矩形星座图实施例
以64QAM为例进行说明。
(1)、选取附图4所示的图样为基本单元。
(2)、QAM调制阶数M＝64，对应n＝6，即M＝26。
(3)、n＝6为偶数，且n＞2，这种情况下，以基本单元为矩阵的基本元素，按照k×k矩阵的排列方式进行组合，其中，
Figure BDA0001706159940000101
组合的时候要保证每个基本单元的正六边形的边缘要相互重合，按照此种方式得到的星座图的图样如附图8所示。
至此，就产生出了64QAM星座图图样，星座图图样在具体应用时，要结合直角坐标系一起使用，本实施例给出一种将星座点放置在直角坐标系中的方式，如附图8所示，这种放置方式下，所有星座点的横轴坐标之和为0，所有星座点的纵轴坐标之和也为0。结合附图8给出的将星座点放置在直角坐标系中的方式，为了便于产生所有矩形星座点的坐标，本实施例给出矩形星座点坐标的一种产生方式如下：
首先选取生成矩阵
Figure BDA0001706159940000102
任意一个星座点[x y]T的坐标表达式为
Figure BDA0001706159940000103
其中，a和b的取值都为整数。之后，产生矩形星座点坐标的步骤如下：
步骤11、给定QAM的调制阶数M，M＝2n，n为偶数；所需要生成的星座图一共有
Figure BDA0001706159940000104
行，
Figure BDA0001706159940000105
列。
步骤12、计算星座图对应的a值：
星座图的最下面一行对应的a值取值范围为
Figure BDA0001706159940000106
从星座图的最下面一行开始，之后每隔2行a的取值减1；假设从星座图的最下面一行到星座图最上面一行的序号标记为
Figure BDA0001706159940000111
步进为1，序号i对应的那一行a的取值范围可表示为
Figure BDA0001706159940000112
其中，floor[·]表示取整操作，取值的步进为1。
步骤13、计算星座图对应的b值：
b的取值比较规则，星座图每一列b的取值范围都可以表示为
Figure BDA0001706159940000113
取值的步进为1。
步骤14、根据公式
x＝2a+b+1/2
Figure BDA0001706159940000114
计算各个星座点对应的[x y]值。
步骤15、根据各个星座点对应的[x y]值绘制星座图。
进一步地，附图8还标示出了一种多级编码的比特映射方式，每个星座点用6个比特来表示，每个虚线框内参与编码的比特数为4，剩余的2比特映射分别为00,01,11,10，这两个比特属于MSB(Most Significant Bit，最高有效位)，在多级编码中或者不编码，或者只是采用实现简单、编码增益较低的编译码方式。
本实施例只是为了说明本发明可以很好的适用于多级编码系统，当然，不采用多级编码也是可以的。
传统QAM星座图的误码率可以表示为
Figure BDA0001706159940000115
本发明提出的星座图的误码率可以表示为
Figure BDA0001706159940000121
根据误码率公式，在SNRavg＝29dB时，64QAM采用传统QAM星座图的误码率为
Pe1≈1.59×10-9
而采用本发明提出的星座图的误码率为
Pe2≈2.01×10-10
可以看出，在SNR(Signal Noise Ratio，信噪比)较高时(满足误码率优于10-6的门限)，本发明提出的星座图的误码率优于传统QAM星座图的误码率。
实施例2:十字形星座图实施例
以128QAM为例进行说明。首先按照十字形星座图生成步骤生成星座图：
(11)、选取附图4所示的图样为基本单元。
(12)、QAM调制阶数M＝128，对应n＝7，即M＝27
(13)、n＝7为奇数，且n＞5，这种情况下，以基本单元为矩阵的基本元素，按照l×l矩阵的排列方式进行组合，其中，
Figure BDA0001706159940000122
组合的时候要保证每个基本单元的正六边形的边缘要相互重合，按照此种方式得到的图样命名为组合单元T。最后，再删除掉组合单元T的四个角，其中每个角删除的图样是以基本单元为矩阵的基本元素，按照t×t矩阵的排列方式进行组合得到的图样，其中，
Figure BDA0001706159940000123
删除掉组合单元T的四个角得到的图样，如附图9所示，就是想要的星座图图样。
至此，就产生出了128QAM星座图图样，星座图图样在具体应用时，要结合直角坐标系一起使用，本实施例给出一种将星座点放置在直角坐标系中的方式，如附图9所示，这种放置方式下，所有星座点的横轴坐标之和为0，所有星座点的纵轴坐标之和也为0。结合附图9给出的将星座点放置在直角坐标系中的方式，为了便于产生所有矩形星座点的坐标，本实施例给出矩形星座点坐标的一种产生方式如下：
首先选取生成矩阵
Figure BDA0001706159940000131
任意一个星座点[x y]T的坐标表达式为
Figure BDA0001706159940000132
其中，a和b的取值都为整数。之后，产生矩形星座点坐标的步骤如下：
步骤21：给定QAM的调制阶数M，M＝2n，n＝5,7,9,11,13,…，即n取值为大于等于5的奇数。本发明给出的十字形星座图最低阶数为M＝32.十字形星座图总的行数和列数相等，并且可以表示为
Figure BDA0001706159940000133
十字形星座图四个角空缺的行数和列数相等，并且可以表示为
Figure BDA0001706159940000134
步骤22：计算星座图对应的a值：
假设从星座图的最下面一行到星座图最上面一行的序号标记为i＝1：s，这里也要分两种情况进行说明：
一种是n＝5的情况，这种情况下a值计算方法如下：
如果序号i的取值在[1,p]区间或者在[s-p+1,s]区间，那么对应的那一行a的取值范围可表示为
Figure BDA0001706159940000141
否则，如果序号i的取值既不在[1,p]区间也不在[s-p+1,s]区间，那么对应的那一行a的取值范围可表示为
Figure BDA0001706159940000142
另一种是n＞5的情况，这种情况下a值计算方法如下：
如果序号i的取值在[1,p]区间或者在[s-p+1,s]区间，那么对应的那一行a的取值范围可表示为
Figure BDA0001706159940000143
否则，如果序号i的取值既不在[1,p]区间也不在[s-p+1,s]区间，那么对应的那一行a的取值范围可表示为
Figure BDA0001706159940000144
上述取值步进为1，并且，floor[·]表示取整操作，round[·]表示四舍五入操作。
步骤23：计算星座图对应的b值：
假设从左到右，十字形星座图的每一列都用序号标记为j＝1：s，步进为1；如果序号j在[1,p]区间或者在[s-p+1,s]区间，那么对应的那一列b的取值范围可以表示为
Figure BDA0001706159940000151
否则，如果序号j的取值既不在[1,p]区间也不在[s-p+1,s]区间，那么对应的那一列b的取值范围可以表示为
Figure BDA0001706159940000152
取值的步进为1。
步骤24：根据公式
x＝2a+b+1/2
Figure BDA0001706159940000153
计算各个星座点对应的[x y]值。
步骤25：根据各个星座点对应的[x y]值绘制星座图。
进一步地，附图9还标示出了一种多级编码的比特映射方式，每个星座点用7个比特来表示，每个虚线框内参与编码的比特数为2，剩余的5比特属于MSB，在多级编码中或者不编码，或者只是采用实现简单、编码增益较低的编译码方式。
本实施例只是为了说明本发明可以很好的适用于多级编码系统，当然，不采用多级编码也是可以的。
根据实施例1中给出的误码率公式，在SNRavg＝31dB时，128QAM采用传统QAM星座图的误码率为
Pe1≈1.02×10-7
而采用本发明提出的星座图的误码率为
Pe2≈1.77×10-10
可以看出，在SNR较高时(满足误码率优于10-6的门限)，本发明提出的星座图的误码率优于传统QAM星座图的误码率。
实施例3：星座图旋转实施例
还是以64QAM为例进行说明。首先按照实施例1中给出的矩形星座图生成步骤生成星座图图样，同时根据实施例1中给出的计算公式计算对应的a值和b值：
步骤31：计算星座图对应的a值：
Figure BDA0001706159940000161
步骤32：计算星座图对应的b值：
Figure BDA0001706159940000162
步骤33：根据公式
x＝2a+b+1/2
Figure BDA0001706159940000163
计算各个星座点对应的[x y]值。
步骤34：对[x y]进行旋转角度θ操作(以顺时针旋转为例)
x′＝xcosθ+ysinθ
y′＝ycosθ-xsinθ
步骤35：根据各个星座点对应的[x′ y′]值绘制星座图。
本实施例中以顺时针旋转为例，逆时针旋转也是类似的，只不过旋转的公式稍微有点区别。
旋转之后得到的星座图理论上的编码增益和旋转之前是一致的，对应的误码率的增益也是一致的。同时，旋转之后的星座图也可以选择多级编码或者全编码的形式。
实施例4：星座图水平镜像实施例
前述讨论都是以附图4所示的图样作为基本单元进行组合得到最终想要的星座图图样，本实施例以64QAM为例，给出以附图5所示的图样作为基本单元进行组合得到星座图图样。
实际上，以附图5为基本单元进行组合得到星座图图样有两种产生方式，一种是按照发明内容中给出的步骤进行组合得到最终的星座图图样；另外考虑到附图5实际为附图4的水平镜像，因此，另一种生成星座图图样的方法就是先以附图4为基本单元进行组合得到星座图图样，然后再对得到的星座图图样进行水平镜像操作，就得到了最终想要的星座图图样。
本实施例直接按照发明内容中给出的步骤进行组合得到最终的星座图图样，具体步骤如下：
(111)、选取附图5所示的图样为基本单元。
(112)、QAM调制阶数M＝64，对应n＝6，即M＝26。
(113)、n＝6为偶数，且n＞2，这种情况下，以基本单元为矩阵的基本元素，按照k×k矩阵的排列方式进行组合，其中，
Figure BDA0001706159940000171
组合的时候要保证每个基本单元的正六边形的边缘要相互重合，按照此种方式得到的星座图的图样如附图10所示。
至此，就利用附图5所示的基本单元产生出了64QAM星座图图样，并且，在附图10中给出星座点在直角坐标系中的位置，对于附图10和附图8可以发现，两者互为水平镜像。
通过镜像得到的星座图理论上的编码增益和旋转之前是一致的，对应的误码率的增益也是一致的，即相对传统的QAM星座图的性能增益是一致的。同时，镜像之后的星座图也可以选择多级编码或者全编码的形式。
进一步地，本发明给出的星座图图样，并不局限于上述发明步骤所给出的图样，基于上述发明步骤所产生的图样进行任意角度旋转、镜像、缩放以及移位操作，或者上述几种操作的组合所得到的所有星座图图样，都在本发明保护之列。
进一步地，本发明给出的星座图排列图样，并不局限于采用上述步骤生成，其他诸如使用存储方式等生成类似星座图排列图样的方法，都在本发明保护之列。
进一步地，星座图图样在具体应用时，都是要结合直角坐标系一起使用，本发明没有具体指定如何将星座图图样放置在直角坐标系中，但是，无论在坐标系中如何放置图样，只要星座图图样能够采用本发明给出的方法产生，那么都在本发明保护之列。
根据本发明实施例提供的方案，通过进一步压缩星座点，提高星座图的密度，在信噪比不变的情况下可以有效的提升通信传输的误码率性能。
尽管上文对本发明进行了详细说明，但是本发明不限于此，本技术领域技术人员可以根据本发明的原理进行各种修改。因此，凡按照本发明原理所作的修改，都应当理解为落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于格的星座图排列的方法，其特征在于，包括：
根据正交振幅调制QAM的调制阶数M，确定绘制星座图的排列方式；
以预置基本单元为矩阵的基本元素，按照所述绘制星座图的排列方式进行组合处理，得到所述QAM的星座图图样；其中，所述根据正交振幅调制QAM的调制阶数M，确定绘制星座图的排列方式，包括：
若所述调制阶数M是阶数为2的奇数次幂，则确定绘制星座图的排列方式为l×l矩阵的排列方式；若所述调制阶数M是阶数为2的偶数次幂，则确定绘制星座图的排列方式为k×k矩阵的排列方式；所述
Figure FDA0003467426170000011
所述
Figure FDA0003467426170000012
n为2的偶数次幂的幂数且大于等于4；所述奇数次幂的幂数大于等于7；M等于2的预定数目次幂，所述预定数目为等于2或大于3的整数。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据正交振幅调制QAM的调制阶数M，确定绘制星座图的排列方式，还包括：
根据正交振幅调制QAM的调制阶数M，判断所述调制阶数M是阶数为2的奇数次幂还是阶数为2的偶数次幂。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述以预置基本单元为矩阵的基本元素，按照所述绘制星座图的排列方式进行组合处理，得到所述QAM的星座图图样包括：
以预置基本单元为矩阵的基本元素，按照所述绘制星座图的l×l矩阵的排列方式进行组合处理，得到包含四个多余组合图样的所述QAM的组合单元T图样；
根据正交振幅调制QAM的调制阶数M，确定所述QAM的组合单元T图样中的多余组合图样；
将所述组合单元T图样中的四个所述多余组合图样进行删除，得到所述QAM的星座图图样；
其中，所述多余组合图样是以预置基本单元为矩阵的基本元素，按照t×t矩阵的排列方式进行组合处理所得到的；其中，
Figure FDA0003467426170000021
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述以预置基本单元为矩阵的基本元素，按照所述绘制星座图的排列方式进行组合处理，得到所述QAM的星座图图样包括：
以预置基本单元为矩阵的基本元素，按照所述绘制星座图的k×k矩阵的排列方式进行组合处理，得到所述QAM的星座图图样。
5.根据权利要求1-4任一所述的方法，其特征在于，还包括将所述QAM的星座图图样绘制到直角坐标系中的操作步骤，其具体包括：
根据正交振幅调制QAM的调制阶数M，确定所需要生成的所述QAM星座图的行数和列数；
根据所述QAM的星座图的行数和列数，计算所述QAM的星座图中每个星座点在直角坐标系中的坐标值；
根据所述每个星座点在直角坐标系中的坐标值进行绘制，得到所述QAM的星座图图样。
6.一种基于格的星座图排列的装置，其特征在于，包括：
确定模块，用于根据正交振幅调制QAM的调制阶数M，确定绘制星座图的排列方式；
处理模块，用于以预置基本单元为矩阵的基本元素，按照所述绘制星座图的排列方式进行组合处理，得到所述QAM的星座图图样；
其中，所述确定模块包括：确定单元，用于当所述调制阶数M是阶数为2的奇数次幂，则确定绘制星座图的排列方式为l×l矩阵的排列方式，以及当所述调制阶数M是阶数为2的偶数次幂，则确定绘制星座图的排列方式为k×k矩阵的排列方式；其中，所述
Figure FDA0003467426170000031
所述
Figure FDA0003467426170000032
n为2的偶数次幂的幂数且大于等于4；所述奇数次幂的幂数大于等于7；M等于2的预定数目次幂，所述预定数目为等于2或大于3的整数。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述确定模块还包括：
判断单元，用于根据正交振幅调制QAM的调制阶数M，判断所述调制阶数M是阶数为2的奇数次幂还是阶数为2的偶数次幂。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述处理模块包括：
第一处理单元，用于以预置基本单元为矩阵的基本元素，按照所述绘制星座图的l×l矩阵的排列方式进行组合处理，得到包含四个多余组合图样的所述QAM的组合单元T图样，并根据正交振幅调制QAM的调制阶数M，确定所述QAM的组合单元T图样中的多余组合图样，以及将所述组合单元T图样中的四个所述多余组合图样进行删除，得到所述QAM的星座图图样；
第二处理单元，用于以预置基本单元为矩阵的基本元素，按照所述绘制星座图的k×k矩阵的排列方式进行组合处理，得到所述QAM的星座图图样；
其中，所述多余组合图样是以预置基本单元为矩阵的基本元素，按照t×t矩阵的排列方式进行组合处理所得到的；其中，
Figure FDA0003467426170000033
9.一种基于格的星座图排列的设备，其特征在于，所述设备包括：处理器，以及与所述处理器耦接的存储器；所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的基于格的星座图排列的程序，所述基于格的星座图排列的程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至5中任一项所述的基于格的星座图排列的方法的步骤。
10.一种计算机存储介质，其特征在于，存储有基于格的星座图排列的程序，所述基于格的星座图排列的程序被处理器执行时实现如权利要求1至5中任一项所述的基于格的星座图排列的方法的步骤。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112367117B (zh) * 2020-10-29 2021-08-17 北京邮电大学 一种信号处理方法、装置、电子设备及存储介质

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1878150A1 (en) * 2005-05-04 2008-01-16 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Signal space expansion for a 16 qam scheme
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
EP1897316A1 (en) * 2005-06-29 2008-03-12 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method for using a symbol mapper using a symbol mapping scheme to generate modulation symbols according to a different symbol mapping scheme and a method for generating a symbol mapping scheme
CN101938450A (zh) * 2009-06-30 2011-01-05 联芯科技有限公司 高阶qam的snr测量方法及装置
CN101944976A (zh) * 2010-10-11 2011-01-12 复旦大学 一种基于格雷映射的优化网格编码调制系统编码设计方法
CN102025470A (zh) * 2009-09-22 2011-04-20 中兴通讯股份有限公司 基于qam调制的混合自动重传方法和发送方法及系统
CN102437978A (zh) * 2010-09-29 2012-05-02 中兴通讯股份有限公司 数字微波均衡方法和装置
US8422579B1 (en) * 2012-05-08 2013-04-16 Douglas Howard Morais Quadrature amplitude modulation via modified-square signal point constellation
CN104471890A (zh) * 2013-06-18 2015-03-25 华为技术有限公司 一种利用高维星座图传输数据的方法和设备
CN105959082A (zh) * 2016-04-22 2016-09-21 东南大学 基于多进制编码与高阶调制的联合编码调制方法、装置
CN107147606A (zh) * 2017-05-05 2017-09-08 哈尔滨工业大学 一种广义空间调制中格基规约辅助的线性检测方法
CN107800511A (zh) * 2016-09-05 2018-03-13 中兴通讯股份有限公司 一种多级编码调制系统映射方法及装置

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5233629A (en) * 1991-07-26 1993-08-03 General Instrument Corporation Method and apparatus for communicating digital data using trellis coded qam
JP5420275B2 (ja) * 2009-03-03 2014-02-19 株式会社Ｎｔｔドコモ 符号多重伝送方法、送信装置及び受信装置

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1878150A1 (en) * 2005-05-04 2008-01-16 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Signal space expansion for a 16 qam scheme
EP1897316A1 (en) * 2005-06-29 2008-03-12 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method for using a symbol mapper using a symbol mapping scheme to generate modulation symbols according to a different symbol mapping scheme and a method for generating a symbol mapping scheme
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
CN101938450A (zh) * 2009-06-30 2011-01-05 联芯科技有限公司 高阶qam的snr测量方法及装置
CN102025470A (zh) * 2009-09-22 2011-04-20 中兴通讯股份有限公司 基于qam调制的混合自动重传方法和发送方法及系统
CN102437978A (zh) * 2010-09-29 2012-05-02 中兴通讯股份有限公司 数字微波均衡方法和装置
CN101944976A (zh) * 2010-10-11 2011-01-12 复旦大学 一种基于格雷映射的优化网格编码调制系统编码设计方法
US8422579B1 (en) * 2012-05-08 2013-04-16 Douglas Howard Morais Quadrature amplitude modulation via modified-square signal point constellation
CN104471890A (zh) * 2013-06-18 2015-03-25 华为技术有限公司 一种利用高维星座图传输数据的方法和设备
CN105959082A (zh) * 2016-04-22 2016-09-21 东南大学 基于多进制编码与高阶调制的联合编码调制方法、装置
CN107800511A (zh) * 2016-09-05 2018-03-13 中兴通讯股份有限公司 一种多级编码调制系统映射方法及装置
CN107147606A (zh) * 2017-05-05 2017-09-08 哈尔滨工业大学 一种广义空间调制中格基规约辅助的线性检测方法

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
An Energy Efficient QAM Modulation with Multidimensional Signal Constellation;Tomasz G. Markiewicz;《INTERNATIONAL JOURNAL OF ELECTRONICS AND TELECOMMUNICATIONS》;20161231;全文 *
R1-080161 "Mapping of bits onto signal point constellation for LCR TDD 64-QAM modulation";ZTE;《3GPP tsg_ran\WG1_RL1》;20080108;全文 *
RP-170439 "TR38.803 v2.0.0 on TR for Study on New Radio Access Technology: RF and co-existence aspects";NTT DOCOMO INC.;《3GPP tsg_ran\TSG_RAN》;20170227;全文 *
一种基于格理论构造高维星座图的方法;吴昊;《电子学报》;20140930;全文 *
一种新的2~(2n+1)阶QAM星座图设计;吴毅凌等;《电子与信息学报》;20100615(第06期);全文 *

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