逼近高斯信道容量的M-APSK调制与解调方法

在数字通信系统中,均匀星座分布的离散信号经过功率受限、噪声功率谱密度一定的AWGN信道传输后,最大信息速率无法达到高斯信道容量。为了更好地提高传输速率使其逼近信道容量,信号星座的非均匀分布设计是非常必要的。为此,提出了一种基于Box-Muller变换,在星座点数趋近无穷时满足高斯分布的M-APSK信号星座构建方法,并通过仿真对其信道容量可实现性进行了验证。实验结果表明,与矩形M-QAM信号相比,该信号在调制阶数较高时星座容量指标得到了可观的提升。在此基础上,根据该星座分布的特点,设计了基于格雷编码和简化Max-LogLLR算法的调制解调方案,明显降低了系统复杂度。通过对系统复杂度、误比特率进行Matlab仿真,验证了所提方案的相关性能。

逼近高斯信道容量的M-APSK调制星座优化设计

如何在现有条件下满足飞跃提升的通信需求,如5G标准下高速的数据传输速率是无线通信领域的一项重要研究课题,必然地,高阶调制方式越发成为主流趋势。与应用最广泛的M-QAM调制相比,现有的M-APSK调制方式因其非线性信道敏感程度低的特点被广泛应用于卫星通信场景中。传统APSK星座构造方案主要集中在缩小APSK与高斯信道容量之间的差距或最大化信号点间的最小欧氏距离上,因此统筹考虑两大指标,基于高斯信道容量可实现的基础上对M-APSK的星座分布进行优化设计,提出了一种整形函数,通过增大最小欧氏距离改善了误码率指标,给出了相应的理论证明,并通过数据仿真给出了充分验证,一定程度上丰富了M-APSK调制方式的理论内容,拓宽了其研究范围。

一种基于M-APSK调制的物理层安全方案

提升安全性能一直是大多数无线通信系统中必须考察的关键问题。然而,传统的加密/解密过程涉及密钥分发/协商协议的高复杂性和大信令开销。为此,许多物理层安全方案被提出并受到广泛关注。其中,通过预先设计对发送信号做角度变换来避免预设密钥的方法性能良好,因此具有可旋转特性、性能表现良好的一种M-APSK信号星座被引起关注。鉴于此,提出了一种物理层安全方案,以M-APSK信号为研究对象,基于可变的信道相位选择调制类型来保护传输的数据,提高对窃听者的免疫能力。最后,通过仿真验证较好地证明了该方案的安全性能,具有一定的实用价值。