[发明专利]星座图受限的扩展编码调制方法、解调解码方法及其系统

说明书

技术领域

本发明涉及数字信息传输技术领域，尤其涉及一种星座图受限的扩展编码调制方法、解调解码方法及其系统。

背景技术

近二十年来，现代通信技术飞速发展，人们对无线通信业务需求的日益增长，数字通信系统，包括典型的无线移动通信系统和地面数字广播系统，其根本任务是利用有限带宽为用户提供各自所需信息高效无误的传输。对典型的功率和带宽均受限制的恶劣传输信道，如宽带无线移动通信和地面数字广播系统的传输信道，编码调制技术是传输可靠性和系统频谱效率的重要保证。

数字调制技术主要包括星座映射技术以及后续处理技术，如多载波调制技术和成型滤波技术。所谓星座映射，就是将携带数字信息的有限域“比特”序列映射成适于传输的“符号”序列。每个符号的取值空间可以是一维实数空间、二维实数空间(即复数空间或复数平面)、或更高维的实数空间(如多天线MIMO系统信号传输对应的空间)。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，星座点映射方式代表输入比特(组)到星座点的特定映射关系，或者星座点到比特(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。目前最为常见以及实用的复数空间的星座图主要有QAM(Quadrature Amplitude Modulation，正交幅度调制)、PSK(Phase Shift Keying，相移键控)、和APSK(Amplitude-PhaseShift Keying，幅度相移键控)调制技术；实数空间的星座图主要为PAM(Pulse Amplitude Modulation，脉冲幅度调制)。对接收端的解码解调系统，对应星座映射的是星座解映射，简称解映射。通常，星座解映射依据星座图和星座点映射方式，结合信道状态信息得到对应接收符号的一个或多个比特的比特软信息。

信道编码与调制结合，构成了编码调制系统，是数字通信系统发射端的的核心模块之一，对应的编码调制技术也是数字通信系统的核心技术。与编码调制系统相对应，解调和信道解码的结合构成数字通信系统接收端的解调解码系统，对应的解调解码技术也是数字通信系统的核心技术。事实上，信道编码是针对无记忆信道设计和优化的，为了适应接收端的信道解码，提高编码调制系统的分集阶数，最常见的手段是采用交织技术使得输入解调器和解码器的信息体现出近似无记忆特性。

编码调制技术的基础理论是香农信息论，衡量编码调制技术的一个根本指标是：给定频谱效率和差错控制目标的条件下，所需信噪比门限距离信息论界的差距。频谱效率通常以星座图K维实数空间的每一维能传输的有效信息比特表示，例如，对于不加信道编码的传统64QAM系统，其频谱效率为3比特每维度。差错控制目标通常以比特错误率或者码字错误率(又称误块率)表示。信息论界通常以达到无误传输所需的最低信噪比表示。同时信息论中指出，选用相同频谱效率的不同调制星座图下，其输出不服从高斯分布，因此星座图约束下的信息传输速率与信道容量之间存在差距，称这种损失为Shaping损失。相应地，使得星座图限制下的输出更接近高斯分布而带来的增益称为Shaping增益，而减小Shaping损失的技术被称为Shaping技术。