[发明专利]适用于无线传感器网络的三维64QAM网格编码调制方法及系统有效
申请号: | 201510905689.7 | 申请日: | 2015-12-09 |
公开(公告)号: | CN105553610B | 公开(公告)日: | 2019-01-01 |
发明(设计)人: | 陈分雄;付杰;胡凯;凌承昆;王典洪;颜学杰;袁学剑 | 申请(专利权)人: | 中国地质大学(武汉) |
主分类号: | H04L1/00 | 分类号: | H04L1/00;H04L27/34;H04W84/18 |
代理公司: | 湖北武汉永嘉专利代理有限公司 42102 | 代理人: | 唐万荣 |
地址: | 430074 湖*** | 国省代码: | 湖北;42 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 适用于 无线 传感器 网络 三维 64 qam 网格 编码 调制 方法 系统 | ||
本发明公开了一种适用于无线传感器网络的三维64QAM网格编码调制方法及系统,该方法包括以下步骤:S1、将一个三维64QAM格型星座图的信号空间对称的分解为8个信号子空间,每个信号子空间均为正方体;S2、根据三维64QAM格型星座图的分解方案,使用8状态64QAM网格编码调制器对信号进行调制。本发明能够增大信号空间中星座点间的自由欧氏距离,从而获得一定的解调增益,该方法相比传统的调制技术具有更低的误码率,为能量敏感的无线传感器网络应用提供更加低功耗和可靠无线通信技术。
技术领域
本发明涉及无线传感器网络技术领域,尤其涉及一种适用于无线传感器网络的三维64QAM网格编码调制方法及系统。
背景技术
无线传感器网络是物联网应用中最为核心的技术之一,无线传感器网络在近距离高速网的建设中大有用武之地,可以广泛用于军事通信、地质灾害监测、紧急抢险和灾难救助、环境监测、空间探索以及其他商业应用。无线传感器网络是一种特殊的大规模自组织网络,具自组织、可快速展开、可移动和多跳等特点。无线传感器网络在野外环境一般采用电池供电,且电池的电能主要在于通信功耗,无线传感器网络要求在相同的带宽和通信距离下,尽可能以最低的通信功耗传输信息,对延长无线传感器网络的生命周期是至关重要。且随着无线传感器网络应用普及,传统的二维空间的无线传感器网络技术开始向三维空间拓展。因此,针对传统的无线传感器网络物理层的二维数字调制技术的传输信息能效不高的缺点,将二维数字调制技术扩展到多维数字调制可以提高无线传感器网络传输信息的能效比。
在数字通信的调制星座设计中,任意两个星座点之间的最小欧氏距离表明了调制解调误码抗干扰能力。在平均功率一定的情况下,信号空间中各星座点间的最小欧式距离越大,相应的信号判决区域也随之变大,因此,当信号受到噪声和干扰的损害时,接收信号错误概率也将随之减小。因此构造出信号空间中最小欧式距离尽可能大的调制方式,这样系统的误码率将减小。对于任何一个数字通信系统,调制都是一个必不可少的过程。一个有限的信号序列通常被用来表示二进制信息,这个信号序列称为信号星座图。一个输入的二进制信息通过信号星座图转化为一个对应的实数或复数序列,用于调制载波。多进制相位键控(MPSK,Multilevel Phase Shift Keying)和正交振幅调制(QAM,QuadratureAmplitude Modulation)的信号分布图是现代数字通信系统中最常用的星座图。对于信号星座图来说,最小欧式距离(MED,Minimum Euclidean Distance)是决定一个数字通信系统差错性能的关键参数,传输信号的抗干扰性也随着MED值的增大而增强,系统接收端的误码率也会降低。如果信号星座图包含的信号点数量和信号平均功率固定,星座图的MED值会随着信号所在空间维度的增加而增大,从而带来可观的性能增益。然而,现在所有正在应用的数字通信系统中,信号星座图大部分还均局限在二维空间,也就是说信号点只分布在二维平面内。
鉴于信号点仅分布在二维空间的局限性,本发明提供了三维的信号星座图及其网格编码调制计划。由于在同等条件下,即信号星座图中的信号点数量和平均功率不变,把信号从二维空间分配到高于二维的空间后,星座图的MED值将随之增大,从而能够提高整个数字通信系统的差错性能。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中信号星座图调制方法误码率较高的缺陷,提供一种在信号点数量和平均功率不变的情况下,能够增大信号空间中星座点间的欧氏距离,从而获得解调增益的适用于无线传感器网络的三维64QAM网格编码调制方法及系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
本发明提供一种适用于无线传感器网络的三维64QAM网格编码调制方法,具体步骤为:
S1、将一个三维64QAM格型星座图的信号空间对称的分解为8个信号子空间,每个信号子空间均为正方体;
S2、根据三维64QAM格型星座图的分解方案,使用8状态64QAM网格编码调制器对信号进行调制,该调制器的卷积编码表达式为:
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