[发明专利]一种降低联合编码调制系统误比特率的星座映射方法

权利要求书

1.一种降低联合编码调制系统误比特率的星座映射方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：建立联合编码调制系统模型，随机生成一长串二进制数作为信源发出的信号，发射端首先采用低密度奇偶校验码LDPC编码器对信源发出的信号进行编码，编码后的信号再经过比特交织器增大码字间的欧式距离，对交织后的信号进行高阶APSK星座映射，映射后的信号通过无线信道传输到接收端，接收端对接收到的信号进行软解调软译码联合迭代，迭代后的信号送到信宿，完成系统模型的搭建；

步骤2：将步骤1搭建的联合编码调制系统模型作为仿真平台，将步骤1中发射端比特交织器完成交织后的输出信号作为高阶APSK星座映射的输入信号，它是一串二进制比特信号，每log₂M个比特信号映射到高阶APSK星座图中的一个星座点，其中M表示阶数；利用新型蝙蝠算法优化高阶APSK星座映射，初始化种群和参数，参数包括蝙蝠算法最大重复执行次数、种群大小、脉冲发射率、频率、响度、更新频率、栖息地选择概率P∈[0,1]、多普勒补偿率、惯性权重和收缩膨胀系数；

步骤3：随机产生D维搜索空间的N个解，其中D是解空间的维数，N是解的个数，每一个解用x_ij表示，i∈[1,2,...,N]，j∈[1,2,...,D]，其中i是第几个解的序号下脚标，j是解空间第几个维数的序号下脚标，x_ij由相对半径比和每个星座点的相位值组成，x_ij由下式得到：

x_ij＝x_jmin+(x_jmax-x_jmin)*rand(0,1)

式中rand(0,1)是服从均匀分布的随机数，x_jmax和x_jmin分别表示搜索空间中第j个值的上下界，由具体的搜索目标决定，这一步骤会产生多个解；

步骤4：将步骤3产生的多个解中的每一个解x_ij代入下式，得到误比特率P_b

式中变量y指代h_ij表示x_ij中信号点i和j之间的汉明距离，N₀为噪声功率谱密度，d_ij表示信号点间的欧氏距离，这一步骤中每一个解都对应一个误比特率值；

步骤5：选取步骤4中的误比特率P_b最小值，将其对应的那一个解作为全局最优解，用表示；

步骤6：在0到1之间随机采样，比较采样值和步骤2中栖息地选择概率P的大小，更新步骤3中的解x_ij，根据大小关系采用不同的更新方法；

步骤7：在0到1之间随机采样，如果该采样值大于步骤2中的脉冲发射率，将步骤5中的全局最优解代入下式，得到局部新解

其中randn(0,σ²)是均值为0，方差为σ²的高斯分布，ε为一个无穷小数，t为执行次数，表示第t次执行步骤7时第i个解的响度，表示第t次执行步骤7时所有解的平均响度；

步骤8：将步骤5得到的全局最优解步骤6中更新后的解x_ij、以及步骤7得到的局部新解代入步骤4中的公式，得到上述各解的误比特率的值P_b；

步骤9：更新步骤5中的全局最优解，即选取步骤8中误比特率的最小值，将其对应的那一个解作为更新后的全局最优解；

步骤10：更新步骤7中的响度，将步骤7中的响度代入下式进行更新：α∈(0,1)是常数，表示更新后的响度，更新后的响度以备下一次执行步骤7时使用；

步骤11：更新步骤7中的脉冲发射率，将步骤7中的脉冲发射率代入下式进行更新：r_i^t+1＝r_i⁰(1-e^-γt)，r_i^t+1是更新后的脉冲发射率，r_i⁰是步骤2中参数初始化设置时的脉冲发射率，γ＞0是常数，更新后的脉冲发射率以备下一次执行步骤7时使用；

步骤12：重复执行步骤5到11直到达到步骤2中设定的最大重复执行次数，输出步骤9中更新后的全局最优解，完成高阶APSK星座映射图的优化。

2.根据权利要求1所述的一种降低联合编码调制系统误比特率的星座映射方法，其特征在于：

所述步骤6更新步骤3中的解x_ij，具体更新方法如下：

随机生成一个0到1之间的随机数用rand(0,1)表示，如果rand(0,1)＜P，其中P表示栖息地选择概率，更新方法为：

其中表示第t次执行步骤5时的一个解，表示第t次执行步骤5时所有解的平均值，N为步骤3中解的个数，θ为收缩膨胀系数，u_ij∈[0,1]服从均匀分布；

如果rand(0,1)≥P，更新方法为：

f_ij＝f_min+(f_max-f_min)*rand(0,1)

其中f_ij表示第i个解第j个值对应的频率，f′_ij表示多普勒效应自适应补偿后的频率，f_min、f_max为频率的最小值和最大值，可视具体搜索环境而定，c(c＝340m/s)为空气中的声速，v∈[0,1]为飞行速度，表示第t次执行步骤6时的飞行速度，表示第t次执行步骤6时全局最优解对应的飞行速度，表示第t+1次执行步骤6时的飞行速度，表示第t+1次执行步骤6的第i个解的第j个值，C_i∈[0,1]表示多普勒效应补偿率，ε为一个无穷小数，w＝rand(0,1)表示惯性权重。