[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

说明书

本发明属于通讯技术领域。特别是涉及一种降低联合编码调制系统中的误比特率的星座映射方法。本发明主要解决目前采用高阶APSK调制的联合编码调制系统中误比特率高的问题。本发明降低联合编码调制系统中误比特率的星座映射方法，包括以下步骤：首先建立联合编码调制系统模型；将发送端交织完成的输出信号作为高阶APSK星座映射的输入信号，并用新型蝙蝠算法初始化参数；随机产生多组解；计算每一组解的误比特率，取误比特率最小值对应的一组解为最优解；开始迭代，产生新解；在最优解周围产生局部解；更新当前全局最优解，达到最大迭代次数，输出最优解。

技术领域

本发明属于通讯技术领域。特别是涉及一种降低联合编码调制系统中的误比特率的星座映射方法。

背景技术

在卫星通信领域制定的标准中，如卫星数字化视频广播第二代标准 DVB-S2、空间数据系统咨询委员会等，普遍使用振幅移相键控APSK调制，这是因为卫星通信信道的非线性特性要求设计的星座结构能够使信号幅度的起伏较小，而APSK调制的频谱利用率高、信号幅度起伏小的特点恰恰满足卫星通信的要求。目前APSK调制中普遍使用的是均匀的伪格雷映射方案，由于不同的星座结构对调制性能有着很大的影响，这一传统映射方案有待优化以进一步提升系统性能。近年来，国内外对星座映射优化方法的研究有以下两方面。

一方面，大多数研究都旨在降低联合编码调制系统的地板效应，如D.Torrieri 等人提出的TV映射方法，该方法虽然降低了地板效应，但是它的代价是在瀑布区域的性能损失严重；Hassan M等人提出的预编码方法，好处是降低了地板效应，其不足之处是没有从整体上降低比特错误概率。

另一方面，在卫星通信视频广播领域，MatteoAnedda等人提出了一种以最小化比特错误数为优化目标，基于遗传算法的64APSK映射优化方法，Jon Barrueco等人提出了以信道容量为优化目标，基于粒子群算法的非均匀QAM星座映射优化方法。这两种方法的弊端在于都是基于全局最优解搜索算法，不论是以信道容量还是比特错误数为优化目标，都需要较多的计算量，复杂度略高。 L.Jordanova等人针对DVB-S2标准中的16APSK映射方法提出了备选方法，简单记作(6,10)-16APSK星座映射方法，其内环分布6个星座点，外环分布10个星座点，误比特率性能略优于DVB-S2标准中的方案。

蝙蝠算法通过模拟蝙蝠回声定位与检测的原理，做了一些近似和理想化处理，使用迭代方式进行优化，初始化为一组随机解，然后通过迭代搜寻最优解，且在最优解周围通过随机飞行产生局部解。X.B.Meng等人提出了一种新型蝙蝠算法，嵌入了自适应局部搜索策略，增强了种群的多样性。值得注意的是，此前蝙蝠算法只是被用在控制理论中，没有用在星座优化中。

发明内容

为解决采用高阶APSK调制的联合编码调制系统中误比特率高的问题，本发明提出一种降低联合编码调制系统误比特率的星座映射方法。

为解决上述问题，本发明提供一种降低联合编码调制系统误比特率的星座映射方法，并通过如下步骤实现：

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；