基于增强型六维64PSK星座的正交频分复用方法技术

本发明专利技术涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种基于增强型六维64PSK星座的正交频分复用方法。该方法将基于二维星座映射的正交频分复用技术扩充到六维信号空间，在相同平均功率下，该带有增强型六维64PSK星座的正交频分复用技术能够增大信号空间中信号点间的最小欧氏距离，从而获得较高的解调增益和频带利用率。实验验证了该方法相比传统的正交频分复用技术具有更低的误码率，从而为未来的无线传感器网络物理层协议设计提供了更加高速和可靠的正交频分复用技术。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于增强型六维64PSK星座的正交频分复用方法，属于无线通信

技术介绍
无线传感器网络一直是通信中一个很重要的部分,但是功率和带宽极大的影响了它的应用和发展。功率利用率描述了在低功率情况下能够使得数字信号正确传输的能力。无线信道中的各种噪声和干扰使得原本就很脆弱的信号更是面目全非，那么非常有必要提高在低功率下能够更有效的正确传输信号的手段，相应的编码调制方案应运而生。在比较不同通信系统的有效性时，不能单看它们的传输速率，还应考虑所占用的频带带宽，因为两个传输速率相等的系统其传输效率并不一定相同。所以,真正衡量数据通信系统有效性指标的是频带利用率。然而对于二进制编码方案，它的频带利用率是有上限的，想要提高频带利用率，就需要高阶调制方案。编码技术能获得较低的误码率，提高通信系统的可靠性，然而在编码性能不断提高的同时，也需要使用不同的调制方式提高带宽的有效性。目前通信系统中采用的调制方式主要有两类：一类是无记忆调制，调制器将数字序列映射成一组相应的波形信号,这些波形的差别在于幅度、相位或频率,或者两个或多个信号参数的组合，比如振幅调制键控，频率调制键控。另一类是有记忆调制，这些调制信号在连续符号间隔发送的信号之间有相关性，这种信号相关性的引入通常是为了形成与信道的频谱特性相适应的发送信号频谱。
技术实现思路
为了解决现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于增强型六维64PSK星座的正交<br>频分复用方法，最大化信号序列间的最小欧氏距离，在不扩展带宽或者不增加信号集的平均能量的条件下获得一定编码增益，同时将传统的OFDM技术从一维快速傅立叶变换和快速傅立叶逆变换来对信息数据进行调制和解调扩充到二维傅立叶变换，从而进一步提高无线传感器网络频带利用率，实现了多维高阶的多载波调制和解调。本专利技术为解决其技术问题所采用的技术方案是：提供了一种基于增强型六维64PSK星座的正交频分复用方法，包括调制方法和解调方法，调制方法具体包括以下步骤：(1)调制方法包括以下步骤：(1-1)对于一串比特流输入信息xb，对其进行串/并转换，以将其分成N个由6个比特码元组成的并联比特流，各个并联比特流用xb,k表示，0≤k≤N-1；(1-2)对于并联xb,k，将其6个比特码元中的前3个比特码元映射到用三维直角坐标系表示的三维8PSK信号调制星座图中：当前3个码元分别为000、011、101、110、001、010、100和111时，分别将其映射为三维8PSK信号调制星座图中的信号点符号A(0，-0.82，0.58)、B(0，0.82，0.58)、C(-0.82，0，-0.58)、D(0.82，0，-0.58)、E(-0.82，0，0.58)、F(0.82，0，0.58)、G(0，-0.82，-0.58)和H(0，0.82，-0.58)，信号点符号A、B、C、D、E、F、G和H构成B0(3)星座，且B0(3)星座为单位球的内接正六面体；将B0(3)星座划分为两个正四面体C0(3)和C1(3)，其中正四面体C0(3)对应B0(3)星座中的符号子集{A，B，C，D本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于增强型六维64PSK星座的正交频分复用方法，其特征在于：包括调制方法和解调方法，其中，(1)调制方法包括以下步骤：(1‑1)对于一串比特流输入信息xb，对其进行串/并转换，以将其分成N个由6个比特码元组成的并联比特流，各个并联比特流用xb,k表示，0≤k≤N‑1；(1‑2)对于并联xb,k，将其6个比特码元中的前3个比特码元映射到用三维直角坐标系表示的三维8PSK信号调制星座图中：当前3个码元分别为000、011、101、110、001、010、100和111时，分别将其映射为三维8PSK信号调制星座图中的信号点符号A(0，‑0.82，0.58)、B(0，0.82，0.58)、C(‑0.82，0，‑0.58)、D(0.82，0，‑0.58)、E(‑0.82，0，0.58)、F(0.82，0，0.58)、G(0，‑0.82，‑0.58)和H(0，0.82，‑0.58)，信号点符号A、B、C、D、E、F、G和H构成B0(3)星座，且B0(3)星座为单位球的内接正六面体；将B0(3)星座划分为两个正四面体C0(3)和C1(3)，其中正四面体C0(3)对应B0(3)星座中的符号子集{A，B，C，D}，C1(3)对应B0(3)星座中的信号点符号子集{E，F，G，H}；前3个比特码元映射后得到信号点符号即第k个子载波的第一个发送符号Rk(1)，其坐标用(xk，yk，zk)表示；将6个比特码元中的后3个码元根据前3个码元进行映射：如果前3个比特码元映射为符号子集{A，B，C，D}中的符号，则后3个比特码元按照以下方式映射：当后3个比特码元分别为000、001、010、011、100、101、110和111时，分别映射为三维8PSK信号调制星座图中的信号点符号a(0，0.86，0.51)、b(0.86，0，0.51)、c(0，‑0.86，0.51)、d(‑0.86，0，0.51)、e(‑0.61，0.61，‑0.51)、f(0.61，0.61，‑0.51)、g(0.61，‑0.61，‑0.51)和h(‑0.61，‑0.61，‑0.51)；信号点符号a、b、c、d、e、f、g和h构成B1(3)星座，B1(3)星座为一种三维的8PSK星座；如果前3个比特码元映射为符号子集{E，F，G，H}中的符号，则后3个比特码元按照以下方式映射：当后3个比特码元分别为000、001、010、011、100、101、110和111时，分别映射为三维8PSK信号调制星座图中的信号点符号a1(‑0.61，0.61，0.51)、b1(0.61，0.61，0.51)、c1(0.61，‑0.61，0.51)、d1(‑0.61，‑0.61，0.51)、e1(‑0.86，0，‑0.51)、f1(0，0.86，‑0.51)、g1(0.86，0，‑0.51)和h1(0，‑0.86，‑0.51)；信号点符号a1、b1、c1、d1、e1、f1、g1和h1构成B2(3)星座，则B2(3)星座由B1(3)星座中各信号点绕Z轴旋转45°得到；后3个比特码元映射后得到信号点符号即第k个子载波的第二个发送符号Rk(2)，其坐标用(uk，vk，wk)表示；根据第一个发送符号Rk(1)和第二个发送符号Rk(2)，得到第k个子载波Sk，其坐标表示为(xk，yk，zk，uk，vk，wk)；(1‑3)对每个比特流xb,k重复步骤(1‑2)，得到N个子载波，各个子载波的坐标组成矩阵S：S=(S0TS1T...SN-1T)=x0x1...xN-1y0y1...yN-1z0z1...zN-1u0u1...uN-1v0v1...vN-1w0w1...wN-1]]>(1‑4)通过以下公式对矩阵S进行二维傅里叶逆变换得到发送符号矩阵s：s=16NW6-1(S·WN-1)]]>其中，W6‑1是6×6的二维傅里叶逆变换，WN‑1是N×N的二维傅里叶逆变换，则矩阵s中的每个元素通过以下公式得到：s(m2,m1)=16NΣq2=05Σq1=0N-1S(q2,q1)e[j2π(m2q26+m1q1N)]=16NΣq2=05ej2πm2q2/6[Σq1NS(q2,q1)ej2πm1q1/N]]]>其中，j为虚数单位，0≤m1≤N‑1，0≤m2≤5，q1和q2为矩阵S的列号和行号；(2)解调方法包括以下步骤：(2‑1)在高斯信道下接收发送符号，得到接收符号r＝s+n，n为高斯噪声；r用(r0Tr1T···rN‑1T)表示，(2‑2)通过以下公式接收符号r进行二维傅里叶变换：R(q2,q1)=Σm2=05Σm1=0N-1r(m2,m1)e[-j2π(q2m26+q1m1N)=Σm2=05e-j2&...

【技术特征摘要】
1.一种基于增强型六维64PSK星座的正交频分复用方法，其特征在于：包括调制
方法和解调方法，其中，
(1)调制方法包括以下步骤：
(1-1)对于一串比特流输入信息xb，对其进行串/并转换，以将其分成N个由6个比特
码元组成的并联比特流，各个并联比特流用xb,k表示，0≤k≤N-1；
(1-2)对于并联xb,k，将其6个比特码元中的前3个比特码元映射到用三维直角坐标系
表示的三维8PSK信号调制星座图中：当前3个码元分别为000、011、101、110、001、
010、100和111时，分别将其映射为三维...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈分雄，付杰，袁学剑，王典洪，刘乔西，颜学杰，王勇，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：湖北;42