1.一种基于四维信号星座图映射与解映射的数字通信方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将来自信源的二进制序列通过映射模块处理得到四维信号,所述四维信号包含两个具有复数形式的信号,所述四维信号的第一维和第三维为两个复数形式信号的实数部分,所述四维信号的第二维和第四维为两个复数形式信号的虚数部分,二进制序列通过映射模块处理后输入发送处理模块进行发送;
(2)发送处理模块发送的信号经过信道后输入接收处理模块,所述接收处理模块将接收的信号处理后输入解映射模块,所述解映射模块将输入的信号恢复为原始的二进制序列。
2.根据权利要求1所述的基于四维信号星座图映射与解映射的数字通信方法,其特征在于,所述步骤(1)中,映射模块包括串并转换模块、四维信号映射模块和四维信号映射重组模块,所述二进制序列输入串并转换模块,经串并转换模块转换后,每b=log2M比特分为一组作为四维星座图中对应信号点的索引信号,M表示四维信号星座图的尺寸;将索引信号输入四维信号映射模块进行处理,每个索引信号与四维星座图中的信号点一一对应,映射后得到的四维列向量输入四维信号映射重组模块,所述四维信号映射重组模块将四维列向量组成两个具有复数形式的信号。
3.根据权利要求2所述的基于四维信号星座图映射与解映射的数字通信方法,其特征T
在于,所述四维信号映射模块的输出信号可以用一个四维列向量表示为S=(x,y,z,k) ,x、y、z、k表示信号点在星座图中的坐标,并均具有实数形式,T表示转置;所述四维列向量经四T维信号映射重组模块后的输出信号表示为S=(x+jy,z+jk) ,
4.根据权利要求1所述的基于四维信号星座图映射与解映射的数字通信方法,其特征在于,所述步骤(2)中,解映射模块包括四维信号映射解重组模块、四维信号解映射模块和并串转换模块,所述接收处理模块将接收的四维信号输入四维信号映射解重组模块,所述四维信号映射解重组模块将两个复数信号的实数部分分别作为解调四维向量的第一维和第三维,两个复数信号的虚数部分分别作为解调四维向量的第二维和第四维,从而得到解T调后的四维列向量S’=(x’,y’,z’,k’) ;再将解调后的四维列向量输入四维信号解映射模块,利用最大似然方法,通过比较距离,查找与四维星座图中最近的信号点作为解调信号,得到该四维信号点对应的索引信号,再输入并串转换模块,所述并串转换模块将索引信号恢复为原始的二进制序列。
5.根据权利要求1所述的基于四维信号星座图映射与解映射的数字通信方法,其特征在于,所述步骤(1)中,发送处理模块将输入的四维信号以四维列向量中的坐标作为调制系数乘以相应的正交基函数得到四个相互正交的信号,四个相互正交的信号叠加得到基带信号,再经频率为f的载波进行上变频处理即可发送至信道。
6.根据权利要求5所述的基于四维信号星座图映射与解映射的数字通信方法,其特征在于,所述四个相互正交的信号叠加后表示为:s(t)=xφx(t)+yφy(t)+zφz(t)+kφk(t)
式中:φx(t)、φy(t)、φz(t)和φk(t)分别表示与调制系数相乘的正交基函数,x和z具有实数形式,y和k具有虚数形式。
7.根据权利要求5所述的基于四维信号星座图映射与解映射的数字通信方法,其特征在于,发送的信号被接收处理模块接收,在接收处理模块中进行下变频和低通滤波处理,得到原基带信号,所述基带信号再通过相干解调得到四维信号坐标,并以复数信号形式输出,所述基带信号通过相乘器和积分器进行相干解调。
8.根据权利要求1所述的基于四维信号星座图映射与解映射的数字通信方法,其特征在于,所述步骤(1)中,发送处理模块包括一第二并串转换模块,输入发送处理模块的四维信号经第二并串转换模块处理后进行传输,再经频率为f的载波进行上变频处理即可发送至信道;所述四维信号经第二并串转换模块转换为依次发送的两个复数信号,以每个复数信号的实部和虚部作为调制系数乘以相应的正交基函数得到基带信号,所述基带信号表示为:s(t)=xφx(t)+yφy(t)
式中:φx(t)和φy(t)分别表示同相基函数和正交基函数,x具有实数形式,y具有虚数形式。
9.根据权利要求8所述的基于四维信号星座图映射与解映射的数字通信方法,其特征在于,发送的信号被接收处理模块接收,在接收处理模块中进行下变频和低通滤波处理,得到基带信号,所述基带信号再通过相干解调得到二维信号,每两个二维信号经第二串并转换模块处理后得到原四维信号,所述基带信号通过相乘器和积分器进行相干解调。
10.根据权利要求1所述的基于四维信号星座图映射与解映射的数字通信方法,其特征在于,所述步骤(1)中,发送处理模块包括二维反傅里叶变换模块和第三并串转换模块,输入发送处理模块的信号经过二维反傅里叶变换模块进行调制,把频域的信号调制到时域,所述输入发送处理模块的信号为每N个四维信号组成一个频域四维正交频分复用信号,N表示四维正交频分复用信号的子载波数,再经过第三并串转换模块处理后送入信道传输至接收处理模块,所述接收处理模块包括第三串并转换模块和二维傅里叶变换模块,所述第三串并转换模块接收信号并转换为原时域四维正交频分复用信号,再经二维傅里叶变换模块处理,即得到原始的频域四维正交频分复用信号,所述频域四维正交频分复用信号表示为:式中:每一列表示一个四维信号,每个子载波包含两个复数信号。