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专利号: 2024115473976
申请人: 南京信息工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于三维非二幂指数倍星座映射的W波段优化方法,其特征在于,方法包括以下步骤:接收二进制比特流数据,对二进制比特流数据进行编码处理,得到编码后的二进制比特流,将编码后的二进制比特流通过三维QAM调制技术进行调制,得到调制的数字信号;

所述将编码后的二进制比特流通过三维QAM调制技术进行调制的过程:

将二进制比特流映射到三维星座图上,每个星座点代表一个唯一的符号,符号由多个比特组成,其中,所述三维星座图为三维非二幂指数倍星座;

所述三维非二幂指数倍星座的结构几何位置设计包括:星座点数的选择与分配和各层星座点位置的确定;

将调制的数字信号输入至数模转换器内,转换为模拟信号,将模拟信号通过上变频器转换为W波段的射频信号,将W波段的射频信号经过W波段射频放大器放大,得到放大后的W波段信号;

将放大后的W波段信号通过下变频器转换回基带或中频的模拟信号,并进行滤波和信号调整,将调整后的基带或中频的模拟信号输入至模数转换器内,转换为数字信号,将数字信号输入至预先构建的三维QAM映射解调器内,输出得到原始比特流。

2.根据权利要求1所述的基于三维非二幂指数倍星座映射的W波段优化方法,其特征在于,所述各层星座点位置的确定在第三层,8个星座点通过连接构成了6个边长为2的等边三角形;而在第二层和第四层,各有5个星座点相连构成3个边长为2的等边三角形,而在第一层和第五层,3个星座点相连构成了边长为2的等边三角形,等边三角形的顶点相互连接,亦使层与层的最小欧氏距离点相连构成一个正四面体,点与点、层与层之间相互连接的结构精确地确定了各星座点的位置。

3.根据权利要求2所述的基于三维非二幂指数倍星座映射的W波段优化方法,其特征在于,所述三维非二幂指数倍星座的星座性能指数CFM计算方式如下:Eavg/2D用于表示n维星座图的平均功率被转换到二维空间时的对应值,其中Eavg表示n维星座图的平均功率,M代表n维星座图中的星座点总数,m代表星座点的索引,取值范围为1到M,xm表示星座点在n维空间中的坐标向量,c用于表示特定的星座点配置,其中包括了所有2

的星座点的位置信息,公式中的||xm||范数用于量化星座点之间的欧氏距离,dmin为星座点间最小欧氏距离。

4.根据权利要求3所述的基于三维非二幂指数倍星座映射的W波段优化方法,其特征在于,所述三维非二幂指数倍星座的概率整形星座映射阶段包括概率分布的设计与非均匀星座映射;

其中,概率分布的设计内的每个信号点x∈χ的概率分布 通过以下表达式定义:其中,Aν是一个调节参数, 是高斯分布的核心部分,表明X是以指数衰减的方式依赖2

于x 的, 是归一化常数Av中的分母部分,对所有X中的值x'进行求和,计算所有的总和,χ表示所有星座点的合集。

5.根据权利要求4所述的基于三维非二幂指数倍星座映射的W波段优化方法,其特征在于,所述非均匀星座映射阶段内设置星座点之间的最小欧氏距离等于正四面体的边长,其中,比特交织器的工作原理如下:二进制比特的填充:将均匀的二进制比特写入交织器的最后四行;

比特信息的读取与判断:按列从下往上读取交织器中的比特信息,对于读取的每四位比特,如果不属于特定集合,则将信息比特继续写入对应列的第一行,否则留下空白;所述特定集合为利用比特交织器产生有Huffman编码特性的星座时,根据Huffman树与每个星座点期望概率得到每个星座点的特定比特组合;

冗余比特的填充:根据映射规则,将冗余比特填入交织器的空白位置,确保每列的比特信息完整;

映射至星座图:按列从下往上读取交织器的比特信息,并根据映射规则将信息映射到星座图上。

6.基于三维非二幂指数倍星座映射的W波段优化系统,其特征在于,包括:编码调制模块,用于接收二进制比特流数据,对二进制比特流数据进行编码处理,得到编码后的二进制比特流,将编码后的二进制比特流通过三维QAM调制技术进行调制,得到调制的数字信号;

所述编码调制模块将编码后的二进制比特流通过三维QAM调制技术进行调制的过程:将二进制比特流映射到三维星座图上,每个星座点代表一个唯一的符号,符号由多个比特组成,其中,所述三维星座图为三维非二幂指数倍星座;

或者编码调制模块三维非二幂指数倍星座的结构几何位置设计包括:星座点数的选择与分配和各层星座点位置的确定;

信号放大模块,用于将调制的数字信号输入至数模转换器内,转换为模拟信号,将模拟信号通过上变频器转换为W波段的射频信号,将W波段的射频信号经过W波段射频放大器放大,得到放大后的W波段信号;

转换解调模块,用于将放大后的W波段信号通过下变频器转换回基带或中频的模拟信号,将基带或中频的模拟信号输入至模数转换器内,转换为数字信号,将数字信号输入至预先构建的三维QAM映射解调器内,输出得到原始比特流。

7.根据权利要求6所述的基于三维非二幂指数倍星座映射的W波段优化系统,其特征在于,所述各层星座点位置的确定在第三层,8个星座点通过连接构成了6个边长为2的等边三角形;而在第二层和第四层,各有5个星座点相连构成3个边长为2的等边三角形,而在第一层和第五层,3个星座点相连构成了边长为2的等边三角形,等边三角形的顶点相互连接,亦使层与层的最小欧氏距离点相连构成一个个正四面体,点与点、层与层之间相互连接的结构精确地确定了各星座点的位置;

其中,三维非二幂指数倍星座的星座性能指数CFM计算方式如下:

Eavg/2D用于表示n维星座图的平均功率被转换到二维空间时的对应值,其中,Eavg表示n维星座图的平均功率,M代表n维星座图中的星座点总数,m代表星座点的索引,取值范围为1到M,xm表示星座点在n维空间中的坐标向量,c用于表示特定的星座点配置,其中包括了所有2

的星座点的位置信息,公式中的||xm||范数用于量化星座点之间的欧氏距离,dmin为星座点间最小欧氏距离;

三维非二幂指数倍星座的概率整形星座映射阶段包括概率分布的设计与非均匀星座映射;

其中,概率分布的设计内的每个信号点x∈χ的概率分布 通过以下表达式定义:其中,Aν是一个调节参数, 是高斯分布的核心部分,表明X是以指数衰减的方式依赖2

于x 的, 是归一化常数Av中的分母部分,对所有X中的值x'进行求和,计算所有的总和,χ表示所有星座点的合集;

非均匀星座映射阶段内设置星座点之间的最小欧氏距离等于正四面体的边长,其中,比特交织器的工作原理如下:二进制比特的填充:将均匀的二进制比特写入交织器的最后四行;

比特信息的读取与判断:按列从下往上读取交织器中的比特信息,对于读取的每四位比特,如果不属于特定集合,则将信息比特继续写入对应列的第一行,否则留下空白;所述特定集合为利用比特交织器产生有Huffman编码特性的星座时,根据Huffman树与每个星座点期望概率得到每个星座点的特定比特组合;

冗余比特的填充:根据映射规则,将冗余比特填入交织器的空白位置,确保每列的比特信息完整;

映射至星座图:按列从下往上读取交织器的比特信息,并根据映射规则将信息映射到星座图上。

8.一种终端设备,包括存储器、处理器及存储在存储器中并能够在处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述存储器中存储有能够在处理器上运行的计算机程序,所述处理器加载并执行计算机程序时,采用了权利要求1至5中任一项所述的基于三维非二幂指数倍星座映射的W波段优化方法。