[发明专利]基于Anti-Gray映射的4D-QPSK星座设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及数字通信系统，尤其涉及一种基于Anti-Gray映射的4D-QPSK星座设计方法。 

背景技术

数字通信系统，特别是无线通信系统的根本任务是利用有限带宽提供数字信息的告诉、高效的无误传输。调制技术是实现无线通信系统根本任务的有效方法和重要手段。对典型的数字通信系统，数字调制技术主要包括星座映射技术和载波调制技术。所谓星座映射，就是将携带数字信息的二进制比特流映射成适合信道传输的符号。星座映射包含两个要素，即星座图和星座点映射方式。星座图代表星座映射输出符号的所有取值组成的集合，其中，星座图的每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组到星座点的特定映射关系，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。 

目前最为常见的一维星座图主要是PAM(Pulse Amplitude Modulation，脉冲幅度调制)；最为常见的二维星座图主要是QAM(Quadrature Amplitude Modulation，正交幅度调制)、PSK(Phase Shift Keying，相移键控)及APSK(Amplitude-Phase Shift Keying，幅度相位键控)。基于二维星座图的典型映射方式有：首轮迭代性能最佳的格雷(Gray)映射；具有最大分 集度的Anti-Gray映射；衰落信道下16QAM星座的MSP(Modified Set-Partitioning，最优修正分集)映射；最大化最小欧式平方重量的MSEW(Maximum Squared Euclidean Weitht，最大欧式平方重量)映射等。 

为了进一步提高数字通信系统的可靠性，调制映射技术的研究主要集中在两个方面：非规则星座调制和多维映射。但非规则星座调制给调制器的实现带来困难，因而更多学者致力于多维映射的研究。所谓多维(multi-dimension)映射，即是将一组比特映射到一个符号矢量，该符号矢量中的每个元素是一个二维(2-dimension，2D)的复数。通常的二维映射是由输入的连续m个比特映射为一个二维的复数，而多维映射是将m×N个连续比特映射为具有N个元素的符号矢量，通过增加欧式距离以提高性能。 

Simoens等提出了多维映射的思想，并推到了最佳映射的设计准则，给出了BPSK以及QPSK的最佳映射；Tran N.H.以更高的接收复杂度为代价，提出一种新的关于QPSK的多维超立方体映射。然而，已有的4D-QPSK星座都是基于Gray映射构造，Gray映射的特点是相邻星座点的汉明距离为1，在AWGN信道中能获得最优的渐进性能。但在实际的无线通信环境中，由于多径衰落、多普勒效应的影响，使得信息传输更易出错。此时对于星座图设计来说，应使最近欧式距离的星座点的汉明距离最大，使汉明距离为1的比特组具有最大的欧式距离。 

发明内容

为了克服现有技术中存在的问题，本发明构造基于Anti-Gray映射的4 D-QPSK星座，通过增强星座符号间的关联性，改善星座点间的欧氏距离特性，达到提高通信系统可靠性的目的。 

本发明拟确定的基于Anti-Gray映射的4D-QPSK星座设计方法，如图1所示，包括以下步骤：