專利名稱：星座點(diǎn)映射方式的搜索方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及迭代解映射解碼技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種星座點(diǎn)映射方式的搜索方法。
背景技術(shù)：
編碼調(diào)制技術(shù)是數(shù)字通信系統(tǒng)的核心技術(shù)之一，自從aiarmon創(chuàng)立信息論為數(shù)字通信系統(tǒng)提供了最為基礎(chǔ)的指導(dǎo)以來，如何設(shè)計(jì)逼近aiarmon極限的編碼調(diào)制系統(tǒng)一直是信息和通信領(lǐng)域的研究與工程人員夢寐以求的目標(biāo)。最為典型的編碼調(diào)制系統(tǒng)包括由G. Ungerboeck提出網(wǎng)格編碼調(diào)制(Trellis Coded Modulation，TCM)，參見文獻(xiàn) G. Ungerboeck,"Channel coding with multilevel phase signals. "IEEE Trans. Inform. Theory, no. 28，pp55_67，1982，以及 Ε. Zehavi 提出的比特交織編碼調(diào)制(Bit-Interleaved Coded Modulation，BICM)，參見文獻(xiàn) Ε· Zehavi，“8PSK trellis codes for a Rayleigh channel, ” IEEE Trans. Commun. ,vol. 40, no. 5,pp. 873-884, May 1992。TCM 通過最大化歐氏距離，使得其在加性白高斯噪聲(Additive White Gaussian Noise，AWGN)信道下性能表現(xiàn)優(yōu)異，但是在衰落信道下并不理想；而BICM則剛好相反，其在AWGN信道下較TCM有所損失， 但在衰落信道下有不俗的表現(xiàn)。這是因?yàn)锽ICM通過比特交織，增加了衰落信道下的分集增益，但并沒有增大歐氏距離。接收端迭代解映射和解碼的BICM系統(tǒng)，即BICM-ID系統(tǒng)(BICM with Iterative Demapping and Decoding, BICM-ID)由 Xiaodong Li 等人禾口 ten Brink 等人獨(dú)立提出，參見文獻(xiàn) Χ. Li and J. A. Ritcey，“Bit-interleaved coded modulaion with iterativedecoding using soft feedback,，，Electronics Letters,vol. 34,no. 10, pp. 942-943,May 1998 禾口 S.ten Brink,J. Speidel, and R. -H. Yan, "Iterative demapping and decoding for multilevel modulation,"inGlobecom'98,1998,pp. 579-584。BICM-ID 系統(tǒng)通過將解碼輸出的外信息反饋回來作為解映射的先驗(yàn)信息，進(jìn)行迭代解映射解碼，從而在AWGN信道下獲得了與TCM同樣優(yōu)秀的誤碼性能。傳統(tǒng)BICM-ID的總體框架圖如

圖1所示，在發(fā)射端，信源經(jīng)過信道編碼、比特交織、 再進(jìn)行星座映射之后發(fā)送給信道；在接收端，BICM-ID的最大特征在于將信道解碼的輸出外信息再交織然后反饋回解映射模塊。傳統(tǒng)BICM-ID系統(tǒng)存在較高誤碼平臺(tái)，這是因?yàn)椋幢憬庥成淠K獲得了理想的先驗(yàn)信息，解映射也不能輸出理想的外信息；而通常來講，BICM-ID系統(tǒng)所采用的信道編碼碼字為差錯(cuò)控制能力較弱的碼字，而較少選擇差錯(cuò)控制能力強(qiáng)大的Turbo或者低密度奇偶校驗(yàn)(LowDensity Parity Check, LDPC)碼，其結(jié)果是，解映射不能輸出理想外信息，而信道碼字的差錯(cuò)控制能力有限，從而存在較高誤碼平臺(tái)。為了消除這一誤碼平臺(tái)，有人提出了 Doping 技術(shù)，參見文獻(xiàn) S. Pfletschinger and F. Sanzi, "Error floor removal for bit-interleaved codedmodulation with iterative detection,，，IEEE Trans. Wireless Commun.，vol. 5，no. 11，Nov. 2006。采用 Doping 技術(shù)的 BICM-ID 系統(tǒng)框圖如圖 2 所示。相比傳統(tǒng)BICM-ID系統(tǒng)，采用Doping技術(shù)的BICM-ID系統(tǒng)在發(fā)射端星座點(diǎn)映射之前加入了一個(gè)Doping編碼。出于復(fù)雜度的考慮，所采用的Doping碼字通常采用2狀態(tài)的遞歸卷積碼， 其編碼器如圖3所示，每P個(gè)信息比特中有一個(gè)比特被編碼比特取代，其中P稱為Doping率。外信息傳遞(Extrinsic Information iTransferiEXIT)圖是設(shè)計(jì)和分析迭代系統(tǒng)的有力工具。EXIT圖通過分析迭代系統(tǒng)中外信息的交互，從而判斷系統(tǒng)的收斂特性，參見文
S. ten Brink,"Convergencebehavior of iteratively decoded parallel concaenaed codes,，，IEEE Trans. Commun.，vol. 49，no. 10，pp. 1727-1737，Oct. 2001。從 EXIT 圖分析的角度來看，傳統(tǒng)BICM-ID系統(tǒng)中的解映射曲線(demapper curve)不能到達(dá)(1，1)這一點(diǎn)，即，在理想先驗(yàn)信息的輸入下，輸出也得不到理想的外信息。采用Doping技術(shù)之后的 BICM-ID系統(tǒng)的Doped解映射曲線(doped demapper curve)則可以到達(dá)(1,1)這一點(diǎn)，從而可以消除或者降低誤碼平臺(tái)。星座點(diǎn)映射方式是BICM-ID系統(tǒng)最為至關(guān)重要的參數(shù)，也是一個(gè)公開的難題，尋找與外碼相匹配的星座點(diǎn)映射方式一直是這個(gè)領(lǐng)域最為核心的問題。在學(xué)術(shù)界，諸多文章討論了這一問題，其中最具啟發(fā)性的為二元交換算法(Binary Switch Algorithm，BSA)，參見文獻(xiàn) F. Schreckenbach, N. Gortz, J. Hagenauer, and G. Bauch, "Optimization of symbol mappings for bit-interleaved coded modulation with iterativedecoding, ” IEEE Commun. Letters, vol. 7,no. 12，pp. 593-595，Dec. 2003。BSA 的核心思想在于設(shè)計(jì)一個(gè)費(fèi)用函數(shù)(Cost Function)，通過交換星座點(diǎn)對(duì)應(yīng)的標(biāo)號(hào)(Label)值，搜索使得費(fèi)用函數(shù)取值最小(或最大)的星座點(diǎn)映射方式(簡稱映射方式，或Labeling)。BSA本質(zhì)上是一種貪婪算法，費(fèi)用函數(shù)的設(shè)計(jì)是其能否取得優(yōu)秀性能的關(guān)鍵。上述文章指出，AWGN信道下的成對(duì)錯(cuò)誤概率與下式有著密切關(guān)系。
權(quán)利要求
1.一種星座點(diǎn)映射方式的搜索方法，其特征在于，該方法包括步驟S1.初始化信道條件、費(fèi)用函數(shù)、以及星座點(diǎn)映射方式；S2.根據(jù)所述費(fèi)用函數(shù)，采用二元交換算法搜索星座點(diǎn)映射方式；S3.對(duì)步驟S2所得到的星座點(diǎn)映射方式進(jìn)行迭代解映射解碼的外信息傳遞圖分析；S4.根據(jù)步驟S3的分析結(jié)果，判斷所述星座點(diǎn)映射方式是否滿足設(shè)定要求，如果是，則執(zhí)行步驟S5，否則，執(zhí)行步驟S6 ；S5.輸出所述星座點(diǎn)映射方式，結(jié)束搜索；S6.根據(jù)步驟S3的分析結(jié)果，自適應(yīng)地調(diào)整所述費(fèi)用函數(shù)，并返回執(zhí)行步驟S2。
2.如權(quán)利要求1所述的星座點(diǎn)映射方式的搜索方法，其特征在于，所述費(fèi)用函數(shù)為
3.如權(quán)利要求2所述的星座點(diǎn)映射方式的搜索方法，其特征在于，所述設(shè)定要求為在所述外信息傳遞圖中，解映射曲線或修正的解映射曲線位于反轉(zhuǎn)的外碼曲線之上。
4.如權(quán)利要求3所述的星座點(diǎn)映射方式的搜索方法，其特征在于，所述修正的解映射曲線為采用Doping技術(shù)的BICM-ID中的Doped解映射曲線、或采用低密度奇偶校驗(yàn)碼的迭代解映射解碼系統(tǒng)中將解映射與內(nèi)碼重復(fù)碼看作一個(gè)整體時(shí)表現(xiàn)出的外信息傳遞曲線。
5.如權(quán)利要求3所述的星座點(diǎn)映射方式的搜索方法，其特征在于，所述步驟S6中自適應(yīng)地調(diào)整所述費(fèi)用函數(shù)的方法為根據(jù)所述步驟S3的分析結(jié)果，找出解映射曲線或修正的解映射曲線中不滿足所述設(shè)定要求的部分，并找出最接近此部分的先驗(yàn)信息條件，增加所述先驗(yàn)信息條件下費(fèi)用值Di對(duì)應(yīng)的權(quán)重入”
6.如權(quán)利要求5所述的星座點(diǎn)映射方式的搜索方法，其特征在于，增加所述先驗(yàn)信息條件下費(fèi)用值對(duì)應(yīng)的權(quán)重的方法為將所述費(fèi)用值對(duì)應(yīng)的權(quán)重增加一正常數(shù)或者乘以大于 1的常數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種星座點(diǎn)映射方式的搜索方法，該方法包括步驟S1.初始化信道條件、費(fèi)用函數(shù)、以及星座點(diǎn)映射方式；S2.根據(jù)所述費(fèi)用函數(shù)，采用二元交換算法搜索星座點(diǎn)映射方式；S3.對(duì)步驟S2所得到的星座點(diǎn)映射方式進(jìn)行迭代解映射解碼的外信息傳遞圖分析；S4.根據(jù)步驟S3的分析結(jié)果，判斷所述星座點(diǎn)映射方式是否滿足設(shè)定要求，如果是，則執(zhí)行步驟S5，否則，執(zhí)行步驟S6；S5.輸出所述星座點(diǎn)映射方式，結(jié)束搜索；S6.根據(jù)步驟S3的分析結(jié)果，自適應(yīng)地調(diào)整所述費(fèi)用函數(shù)，并返回執(zhí)行步驟S2。基于本發(fā)明的方法所搜索到的星座點(diǎn)映射方式的迭代解映射解碼系統(tǒng)擁有逼近Shannon極限的傳輸性能。
文檔編號(hào)H04L1/06GK102315900SQ20101022392
公開日2012年1月11日 申請日期2010年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月1日
發(fā)明者宋健, 彭克武, 楊知行, 潘長勇, 謝求亮 申請人:清華大學(xué)