一种多脉冲位置调制的比特符号映射方法技术

该发明专利技术公开了一种多脉冲位置调制的比特符号映射方法，属于信号处理领域。本发明专利技术利用N阶M维矩阵各个维度的索引作为MPPM(N,M)码元符号的脉冲位置编号。将整数一一映射到N阶M维矩阵的一个超三角区域，建立起整数与N阶M维矩阵元素的对应关系。从而利用N阶M维矩阵元素与其各维度索引编号之间的对应关系，建立起比特符号与MPPM(N,M)码元符号之间的对应关系。建立起N阶M维矩阵的超三角区域每一个维度上各层映射的整数个数的数学表达式并利用这个数学表达式生成一个查找表T

【技术实现步骤摘要】
一种多脉冲位置调制的比特符号映射方法


[0001]本专利技术属于信号处理领域。

技术介绍

[0002]MPPM(多脉冲位置调制)具有很高的能量效率，广泛应用于光通信、深空通信、随钻遥测传输等领域。通常情况下B与其映射的M个时隙之间难以建立有规律性的对应关系。因此发送端通常采用查询编码表的方式实现比特符号的映射。然而编码表的存储空间复杂度随B的位宽呈几何级数增加。因此，大位宽的比特符号会令编码端的复杂度在某些应用场景不可接受。例如随钻传输系统中，编码端位于环境恶劣的井下，处理器的存储和计算性能均受限。

技术实现思路

[0003]本专利技术解决现有技术中存在多脉冲位置调制方法在某些应用场景不可接受的问题。
[0004]本专利技术技术方案为：一种多脉冲位置调制的比特符号映射方法，该方法包括：数到多维矩阵的超三角区域映射和MPPM比特符号映射查表；
[0005]其中，
[0006]一：整数到多维矩阵的超三角区域映射的方法为：
[0007]MPPM(N,M)表示在N个时隙里传输M个脉冲来表示信息，其中，M≥2；对于MPPM(N,M)，构造一个N阶M维的矩阵其每个维度分别记为：R1，R2，
……
，R
M
；把从的整数依次映射到T的一个三角区域；第1个维度从下标1开始映射，第2维从下标2开始映射，第M维从下标M开始映射，下标1、下标2、下标M中的“下标”表示M维矩阵中的元素在每个维度上的索引序号，是一个1～N的整数；
[0008]一个2维的三角区域看作由多个1维矩阵层叠而成，在第2个维度上，下标为2～N时，每个下标映射的1维区域的元素个数依次为：1，2，3，4
……
；
[0009]一个3维矩阵看作由多个2维矩阵层叠而成；在第3个维度上，当下标3～N时，每个下标映射的二维三角区域的元素个数依次为：1，3，6，
……
；
[0010]以此类推，m维的矩阵看作由m
‑
1维的矩阵层叠而成；在第m维度上，下标i＝m,m+1,...,N，每个下标映射的m－1维超三角区域的元素个数为：
[0011][0012]这样，对于N阶M维的超矩阵其映射整数的超三角区域的元素个数与MPPM(N,M)的码元符号总数相等，即
[0013][0014]在整数与MPPM(N,M)的个码元符号之间建立起了一一映射关系；即，建立起了K比特的比特符号B与MPPM(N,M)的前2
K
个码元符号之间的一一映射关系，其中，个码元符号之间的一一映射关系，其中，表示向下取整；利用这个一一映射关系，简化MPPM(N,M)的比特符号映射；
[0015]二：MPPM比特符号映射查表方法为：
[0016]利用建立M
max
行，N
max
列的查找表T
LUT
；T
LUT
的空间复杂度小于编码表；利用T
LUT
实现N≤N
max
，M≤M
max
的MPPM(N,M)的比特符号映射；设将K比特符号B映射为MPPM(N,M)的M个脉冲位置[p1,p2,...,p
M
]；
[0017]首先，初始化：[p1,p2,...,p
M
]＝0，B＝待编码的K比特符号；
[0018]然后查表计算[p1,p2,...,p
M
]的方法为：
[0019]将T
LUT
的第M行中第1个大于B的元素索引赋值给R
m
，p
M
＝R
m
；
[0020]然后将m从M递减到2，依次进行如下计算；
[0021]R
m
＝T
LUT
的第m－1行中第1个大于B
‑
T
LUT
(m,R
m
‑
1)的元素索引；
[0022]p
m
‑1＝R
m
。
[0023]本专利技术利用N阶M维矩阵各个维度的索引作为MPPM(N,M)码元符号的脉冲位置编号。将整数一一映射到N阶M维矩阵的一个超三角区域，建立起整数与N阶M维矩阵元素的对应关系。从而利用N阶M维矩阵元素与其各维度索引编号之间的对应关系，建立起比特符号与MPPM(N,M)码元符号之间的对应关系。建立起N阶M维矩阵的超三角区域每一个维度上各层映射的整数个数的数学表达式并利用这个数学表达式生成一个查找表T
LUT
。T
LUT
的空间复杂度远小于常规的MPPM(N,M)编码表。基于T
LUT
建立了MPPM(N,M)比特符号映射的查找表算法；使多脉冲位置调制技术应用的范围更广。采用本专利技术方法时：1、存储器开销小，可以在存储受限的系统如单片机系统中应用；2、计算量小，可以在功率受限的系统如低功耗处理器中应用；3、比特符号到码元符号的映射有规律，可以轻易扩展到任意的位宽和任意的M、N组合。
附图说明
[0024]图1为比特符号001映射的MPPM(5,2)码元符号。
[0025]图2为MPPM(5,2)映射的整数。
[0026]图3为MPPM(5,3)映射的整数。
具体实施方式
[0027]MPPM(多脉冲位置调制)的编码原理
[0028]MPPM(N,M)的编码原理是把比特符号的传输时间划分为N个等长的时隙。每个比特符号只有M个时隙发送脉冲信号，其余时隙保持静默。
[0029]定义1：时隙是一个时长为T
S
的时间区间，编号为i的时隙记作：
[0030]s
i
∈[t0+(i
‑
1)T
S
,t0+iT
S
),i＝1,2,...,N，
[0031]t0+(i
‑
1)T
S
是时隙的起始边界，t0+iT
S
是时隙的结束边界。N个连续的时隙构成一个比特符号的MPPM码元s
AC
＝[s1,s2,...,s
N
]。t0是码元的起始边界。
[0032]定义2多脉冲位置调制(MPPM:Multipulse Pulse Position Modulation)：如果在
N个时隙里传输M(M≥2)个脉冲来表示信息，则这种调制方式被称为多脉冲位置调制，记作MPPM(N,M)。MPPM(N,M)共有个码元符号，可以表示个不同的信息符号(比特符号)。这里即N中选M的组合数。
[0033]以MPPM(5,2)为例，其码元符号共有10个，可以用其中8个表示3比特信息。
[0034]表1中时隙编码为1的位置表示该时隙发送脉冲，例如10100表示的脉冲信号如图1。不同位宽的码字的组合码配置如
[0035]，M为脉冲本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多脉冲位置调制的比特符号映射方法，该方法包括：数到多维矩阵的超三角区域映射和MPPM比特符号映射查表；其中，一：整数到多维矩阵的超三角区域映射的方法为：MPPM(N,M)表示在N个时隙里传输M个脉冲来表示信息，其中，M≥2；对于MPPM(N,M)，构造一个N阶M维的矩阵其每个维度分别记为：R1，R2，
……
，R
M
；把从的整数依次映射到T的一个三角区域；第1个维度从下标1开始映射，第2维从下标2开始映射，第M维从下标M开始映射，下标1、下标2、下标M中的“下标”表示M维矩阵中的元素在每个维度上的索引序号，是一个1～N的整数；一个2维的三角区域看作由多个1维矩阵层叠而成，在第2个维度上，下标为2～N时，每个下标映射的1维区域的元素个数依次为：1，2，3，4
……
；一个3维矩阵看作由多个2维矩阵层叠而成；在第3个维度上，当下标3～N时，每个下标映射的二维三角区域的元素个数依次为：1，3，6，
……
；以此类推，m维的矩阵看作由m
‑
1维的矩阵层叠而成；在第m维度上，下标i＝m,m+1,...,N，每个下标映射的m－1维超三角区域的元素个数为：这样，对于N阶M维的超矩阵其映射整数的超三角区域的元素个数与MPPM(N,M)的码元符号总数相等，即在整数与MPPM(N,M)的个码元符号之间建立起了一一映射关系；即，建立起了K比特的比特符号B与MPPM(N,M)的前2
K
个码元符号之...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈伟，李秀丰，张旭，顾庆水，伍瑞卿，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：