1.一种基于16进制三维格子星座图映射的数字通信系统，其特征在于，包括以下步骤:

(1)在二维XY平面内设计一QPSK星座图，对QPSK星座图进行扩展和平移，得到16进制三维格子星座图，所述16进制三维格子星座图为规则格子形状的16进制三维格子星座图或次规则格子形状的16进制三维格子星座图，所述16进制三维格子星座图均具有非常数包络结构；

(2)将信源产生的二进制比特流输入串并转换模块，经串并转换模块转换后，每4比特信息为一组，再输入三维信号映射器，在所述三维信号映射器中利用步骤(1)设计的16进制三维格子星座图转换为三维信号，每个三维信号表示为一个三维列向量形式；

(3)将步骤(2)得到的三维信号输入调制器进行调制，再通过信道发送至接收端的解调器；

(4)将解调器解调的三维信号输入三维信号解映射器，所述三维信号解映射器利用步骤(1)设计的16进制三维格子星座图将解调器送来的三维信号通过最大似然方法解调，再送入并串转换模块中还原得到原始的二进制比特流，并到达信宿；

其中，所述规则格子形状的16进制三维格子星座图通过以下方法得到：

(1.1)将QPSK星座图在二维平面通过平移和扩展得到八点的星座图，相邻信号点间的距离不变，并保持原来的格子结构，所述八点星座图的坐标为{(3d/2,d/2)，(d/2,d/2)，(-d/2,d/2)，(-3d/2,d/2)，(-3d/2,-d/2)，(-d/2,-d/2)，(d/2,-d/2)，(3d/2,-d/2)}；

(1.2)将步骤(1.1)得到的星座图在三维空间沿着Z轴向上和向下分别平移到d/2和-d/

2的位置，构成一个16进制的具有格子结构的非常数包络星座图，坐标为{(3d/2，d/2,d/2)，(d/2,d/2,d/2)，(-d/2,d/2,d/2)，(-3d/2,d/2,d/2)，(-3d/2,-d/2,d/2)，(-d/2,-d/2,d/

2)，(d/2,-d/2,d/2)，(3d/2,-d/2,d/2)，(3d/2，d/2,-d/2)，(d/2,d/2,-d/2)，(-d/2,d/2,-d/2)，(-3d/2，d/2,-d/2)，(-3d/2,-d/2,-d/2)，(-d/2,-d/2,-d/2)，(d/2,-d/2,-d/2)，(3d/

2,-d/2,-d/2)}；

(1.3)将步骤(1.2)得到的非常数包络星座图分别在三维空间的XY平面和YZ平面上以圆点为中心旋转90度亦可得到具有规则格子形状的三维16进制格子星座图；

所述次规则格子形状的16进制三维格子星座图通过以下方法得到：

(1.1)将QPSK星座图在二维平面通过平移和扩展得到九点的星座图，相邻信号点间的距离不变，并保持原来的格子结构，所述九点星座图的坐标如下{(0,0)，(d,0)，(d,d)，(0,d)，(-d,d)，(-d,0)，(-d,-d)，(0,-d)，(d,-d)}；

(1.2)将步骤(1.1)得到的星座图在三维空间沿着Z轴向上和向下分别平移到d/2和-d/

2位置，构成一个18进制的具有格子结构的非常数包络星座图，坐标为{(0,0,d/2)，(d,0,d/

2)，(d,d,d/2)，(0,d,d/2)，(-d,d,d/2)，(-d,0,d/2)，(-d，-d,d/2)，(0,-d,d/2)，(d,-d,d/

2),(0,0,-d/2)，(d,0,-d/2)，(d,d,-d/2)，(0,d,-d/2)，(-d,d,-d/2)，(-d,0,-d/2)，(-d,-d,-d/2)，(0,-d,-d/2)，(d,-d,-d/2)}；

(1.3)将步骤(1.2)的18进制的具有格子结构的非常数包络星座图中移除两个具有最大功率的信号点，得到16进制具有格子结构的非常数包络星座图，其中可移除的信号点坐标为{(d,d,d/2)，(-d,d,d/2)，(-d,-d,d/2)，(d,-d,d/2)，(d,d,-d/2)，(-d,d,-d/2)，(-d,-d,-d/2)，(d,-d,-d/2)}；

(1.4)将步骤(1.3)得到的非常数包络星座图分别在三维空间的XY平面和YZ平面上以圆点为中心旋转90度亦可得到具有次规则格子形状的三维16进制格子星座图。

2.根据权利要求1所述的基于16进制三维格子星座图映射的数字通信系统，其特征在于，所述步骤(1)中，在二维XY平面内设计一QPSK星座图，设相邻信号点间的距离为d，所述QPSK星座图的坐标为{(d/2,d/2),(-d/2,d/2)，(-d/2，-d/2)，(d/2，-d/2)}。

3.根据权利要求2所述的基于16进制三维格子星座图映射的数字通信系统，其特征在于，所述步骤(1)中，规则格子形状的16进制三维格子星座图的信号点分布在两个同心球面上，从内向外每个球面上信号点的个数分别8、8,所述次规则格子形状的16进制三维格子星座图信号点分布在三个同心球面上，从内向外每个球面上信号点的个数分别2、8、6。

4.根据权利要求1所述的基于16进制三维格子星座图映射的数字通信系统，其特征在于，所述步骤(3)中，调制器将输入的三维信号以三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三个相互正交的信号，三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。

5.根据权利要求4所述的基于16进制三维格子星座图映射的数字通信系统，其特征在于，所述三个相互正交的信号叠加后表示为:s(t)＝xφx(t)+yφy(t)+zφz(t)

式中:φx(t)、φy(t)和φz(t)分别表示与调制系数x、y和z相乘的正交基函数，x、y和z分别表示三维信号在X轴、Y轴和Z轴上的坐标。

6.根据权利要求1所述的基于16进制三维格子星座图映射的数字通信系统，其特征在于，所述步骤(4)中，所述信道发送的信号被解调器接收，在所述解调器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三维信号的坐标。

7.根据权利要求1所述的基于16进制三维格子星座图映射的数字通信系统，其特征在于，所述步骤(3)中，调制器包括二维反傅里叶变换模块和第二并串转换模块，输入调制器的信号经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，所述输入调制器的信号为每N个三维信号组成一个频域三维正交频分复用信号，N表示三维正交频分复用信号的子载波数，再经过第二并串转换模块处理后送入信道传输至解调器，解调器包括第二串并转换模块和二维傅里叶变换模块，所述第二串并转换模块接收信号并转换为原时域三维正交频分复用信号，再经二维傅里叶变换模块处理，即得到原始的频域三维正交频分复用信号，所述频域三维正交频分复用信号表示为: