[发明专利]一种非2的整数幂阶的QAM调制设计方法

说明书

技术领域

本发明属于通信领域，具体涉及一种非2的整数幂阶的QAM调制方式设计方法。

背景技术

自适应调制是一种根据信道条件灵活选择数字调制方式的技术，用以在通信环境不稳定的情况下选择最优的通信方式。系统可以根据通信信道条件以及系统对通信质量的要求选择适当的调制方式，在信道条件好的情况下发送更多的信息，在信道条件不好的情况下发送较少的信息以保证通信质量。自适应调制可以增加系统的频谱利用率和数据传输率，在近年来出现的各种系统中——尤其是正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM）系统和多输入多输出系统（multiple input multiple output，MIMO）中得到了越来越广泛的应用。

根据自适应调制系统的特点，要求通信系统中存在多种相互之间性能间隔较小的调制方式，通信系统权衡通信信道条件和接收端对通信质量的要求，选择适当的调制方式。对于传统的三种调制体系——多进制移相键控（M-ary Phase Shift Keying，MPSK）、多进制移频键控（M-ary Frequency Shift Keying，MFSK）、多进制幅度键控（M-ary Amplitude Shift Keying，MASK）存在着在调制阶数增大后性能不佳的问题，这是由于其单一变量调制的特点决定的，所以其并不满足自适应调制系统的要求。对于双变量的正交幅度调制（Quadrature Amplitude Modulation，QAM）而言，在相同的信道条件下，为了使调制阶数为2ⁿ和调制阶数为2ⁿ⁺¹的调制系统达到相同的误码率，其所要求的信干比(Signal Interference Ratio，SIR)的差异约为3dB，这个性能间隔对于自适应调制系统而言太大了。如何缩小自适应调制系统中各种调制方式之间的性能间隔，就成了一个重要的研究课题。

最近几年，面对各种通信方式性能间隔过大的问题，在实际应用中主要通过将调制方式结合各种参数的信道编码形成性能间隔比较小的编码调制系统，整体考量调制和信道编码部分，如何根据信道编码的特点将调制技术与其很好的结合成了重要的研究方向。在文献“吴毅凌,李红滨,赵玉萍.一种新的2²ⁿ⁺¹阶QAM星座图设计”中，作者针对信道编码的特点，提出了一种新的QAM星座图设计方法，获得了更好地性能，体现了信道编码和调制结合的理念。虽然信道编码种类多，和调制方式结合后会大大减小各种通信体系的性能间隔，但各种编码方式适用条件和参数选择的限制还是无法完全解决自适应调制系统性能间隔比较大的问题。

在文献“Anh Tuan Le and Kiyomichi Araki,A group of modulation schemes for adaptive modulation”中，作者提出了一种阶数为3×2^n-1的QAM调制，在特定误比特率下该调制系统对SIR的要求和可达传输码速率均介于阶数为2ⁿ和阶数为2ⁿ⁺¹的QAM调制之间，可以缩小调制方式之间的性能间隔。其实现过程是将3×2^n-1个星座点分为点数为2ⁿ和2^n-1的两部分，当第一个发送的符号是点数为2^n-1那组星座点之一时，第二个发送的符号就是点数为2ⁿ那组当中的点，若第一个发送的符号为点数为2ⁿ那组当中的点时，第二个发送的符号是星座图中全部的3×2^n-1个点之一，从而通过连续选择星座点实现2²ⁿ⁺¹种星座点组合，每种星座点组合映射一个长度为2n+1的0、1序列，即通过发送两个连续符号来表示2n+1比特的信息，实现连续两个星座点的组合与一个比特序列的一一对应，其调制码率为（n+0.5）比特/符号，通过分析与仿真均可表明其误比特率性能介于阶数为2ⁿ和阶数为2ⁿ⁺¹的QAM调制之间。阶数为3×2^n-1的QAM调制有效地补充了自适应调制系统。尽管如此，该设计也只是设计出了调制阶数为3×2^n-1的QAM调制，各种调制方式之间的性能间隔依旧有1.5dB左右。