[发明专利]基于广义互信息的多维信号调制电路的设计方法及其应用

权利要求书

1.一种基于广义互信息的多维信号调制电路的设计方法，其特征包括：

步骤1、定义多维可传输符号集合记为S＝{s₁,s₂,...,s_i,...,s_M}，s_i表示第i个可传输符号；i∈[1,M]，定义与所述可传输符号集合S相对应的二进制映射比特序列集合记为B＝{b₁,b₂,...,b_i,...,b_M}，b_i表示第i个可传输符号s_i所对应的二进制映射比特序列，且b_i的长度为m＝log₂M；

步骤2、根据给定的信道噪声方差δ²，以最大化广义互信息GMI为优化目标，并使得多维可传输符号集合S在多维空间中每一个象限的传输符号均与第一象限传输符号形成轴对称关系，从而利用式(1)对由所述可传输符号集合S与所述二进制映射比特序列集合B所组成的多维度调制格式集合{S,B}进行优化，得到优化后的最优调制传输符号集合S^*和最优二进制映射比特序列集合B^*；

式(1)中，G(δ²,S,B)是计算广义互信息GMI的函数；

步骤2.1、定义当前迭代次数为I，最大迭代次数为I_max，初始化I＝1；

随机初始化第I次迭代的多维度调制格式集合为{S^I,B^I}，并计算第I次迭代的广义互信息GMI的值g^I；

步骤2.2、从第I次迭代的多维可传输符号集合S^I中第一象限的随机任意一对可传输符号组合并在所述多维空间中进行移动，其他象限的可传输符号组合按照轴对称关系进行相应移动，再将移动后的可传输符号组合代入函数G(δ²,S^I+1,B)中，计算得到第I+1次迭代的广义互信息GMI的值g^I+1；

步骤2.3、判断g^I+1＞g^I是否成立，若成立，则保留第I+1次迭代的多维可传输符号集合S^I+1，否则，保留第I次迭代的多维可传输符号集合S^I；

步骤2.4、将I+1赋值给I，并判断I＞I_max是否成立，若成立，则将所保留的多维可传输符号集合作为最优多维度调制格式集合{S^*,B^*}；否则，返回步骤2.2；

步骤3、计算所述最优多维度调制格式{S^*,B^*}与多进制正交振幅调制格式{S^QAM,B^QAM}之间的逻辑关系，从而根据所述逻辑关系，利用数字逻辑门电路实现基于QAM调制的多维信号调制电路的设计，其中，S^QAM表示QAM调制的可传输符号集合，B^QAM表示QAM调制的二进制映射比特序列集合。

2.一种基于广义互信息的多维信号调制电路的应用，其特征是，根据所设定的传输效率，利用权利要求1所述的设计方法，得到多维信号调制电路并应用于发送端编码调制模块中，所述发送端编码调整模块还包括编码单元、串并转换分组单元、QAM调制单元；其中，所述传输效率为k比特每多维符号；

所述编码单元获取原始传输比特数据流{u₁,u₂,...,u_p,...,u_K}并进行纠错码的编码以及交织编码后，得到传输码字{b₁,b₂,...,b_q,...,b_N}，u_p表示第p个二进制比特，b_q表示编码后的第q个二进制比特；p∈[1,K]，q∈[1,N]；

所述串并转换分组单元对所述传输码字{b₁,b₂,...,b_q,...,b_N}进行串并转换后得到k路的长度为n＝N/k的并行输入序列；

所述多维信号调制电路对k路的并行输入序列转换为m路的并行数据后分组输出，其中m路中任意一路的并行数据记为{c₁,c₂,...,c_e,...,c_n}，c_e表示m路中任意一路的并行数据中第e个二进制比特；e∈[1,n]；

所述QAM调制单元对分组输出的并行数据进行正交振幅调制处理，得到多维的几何整形符号序列。