一种基于gpp和simd技术的高速调制方法
【专利摘要】一种基于GPP和SIMD技术的高速调制方法，是将输入的k个比特流信息流进行并行调制，并以调制后星座点坐标的实部数据（I路）和虚部数据（Q路）形式输出；k为调制系数，调制方式为BPSK时，k=1；调制方式为QPSK时，k=2；调制方式为22n-QAM时，k=2n。本发明根据不同的调制系数k采取不同的处理方式，基本流程为：先将各路输入的比特信息分别进行并行的“映射”操作，再使用并行的“加”或“异或”操作，将各路映射后的比特信息结合在一起，产生I路和Q路输出。相比于传统的查表调制方法，本发明提高了数据处理并行度；同时对所有通用调制方式设计了定点数算法，节省了浮点数的运算时间和存储空间，简化计算流程；且时间复杂度和空间复杂度随着调制系数的变化呈线性增长，具有扩展性。
【专利说明】—种基于GPP和SIMD技术的高速调制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基于通用处理器GPP (General Purpose Processor)和单指令多数据流SIMD (Single Instruction Multiple Data)技术的高速调制方法,属于无线通信中的调制解调【技术领域】。
【背景技术】[0002]调制技术是对信号源的信息进行处理并叠加到载波上，使其变换为适宜于信道传输的形式的过程。信源的信息通常包含直流分量和频率较低的频率分量，被称为基带信号。基带信号往往不能作为传输信号，因此必须把基带信号转变为一个与基带相比较、其频率非常高的信号，即载波，以适合于信道传输。
[0003]调制技术伴随着通信技术的进步而不断发展。数字通信系统在淘汰模拟通信系统的同时，也带来了数字调制技术。当代数字通信系统对传输效率要求越来越高，迫切需要专门研究和尽快开发出一些抗干扰性强、误码性能好、频谱利用率高的数字调制技术。因此，3G系统或4G系统或其他通信系统中使用的调制方式基本相同或趋同。比如:二相相移键控调制BPSK (Binary Phase Shift Keying)使用于宽带码分多址WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access)通信系统、码分多址 2000 系列 CDMA2000(Code Division Multiple Access2000)通信系统和802.1ln通信系统中；四相相移键控调制QPSK使用于WCDMA通信系统、CDMA2000通信系统、时分-同步码分多址TD-SCDMA (TimeDivision-Synchronous Code Division Multiple Access)通信系统、长期演进 LTE (LongTerm Evolution)通信系统和802.1ln通信系统中；16进制正交振幅调制16-QAM使用于TD-SCDMA通信系统、LTE通信系统和802.1ln通信系统中；64进制正交振幅调制64-QAM在LTE通信系统和802.1ln通信系统中。上述各种调制方式都是通用的调试方式，作为此类调制方式的扩展，任意22n-QAM都具有类似的星座图形状和映射关系，其中η为大于I的自然数。
[0004]上述通用调制方式的调制过程为:每产生I个星座点(星座点由I路数据和Q路数据组成)，需要使用k个输入的比特信息(k为调制系数，各调制方式的k值是不同的:BPSK时，取值为I ;QPSK时，取值为2 ； 16-QAM时，取值为4 ；64-QAM时，取值为6 ；22n-QAM时，取值为2n。跟据这些比特信息进行映射，分别得到I路输出和Q路输出的值。
[0005]下面以BPSK、QPSK, 16_QAM、64_QAM 为例，进行说明:
[0006]BPSK调制的星座图映射关系如图1所示，每产生I个星座点，需要输入I个比特信
息、即Iv其映射关系的公式为:;
【权利要求】
1.一种基于通用处理器GPP和单指令多数据流SMD技术的高速调制方法，其特征在于:首先设置调制参数k和k个输入比特信息流Btl, B1,...,B1^1，其中，每个输入比特信息流各自包含t个输入比特信息，用于进行调制生成t个星座点:即输出的t个调制后星座点坐标的I路实部数据和Q路虚部数据；然后，根据不同的调制系数k采取相应的不同处理方式:先将各路输入的比特信息分别进行并行的“映射”操作，再使用并行的“加”或“异或”操作，将各路映射后的比特信息结合在一起，产生I路和Q路输出；式中，k和t均为自然数，且t=MX s，自然数M和s分别是SMD封装数据的长度和个数； < 为k个输入比特信息流中的任意一个比特信息，其涵义是第a个输入比特信息流中的第d个比特信息，a和d的取值范围分别为[0，k-l]和[0，t-l];在序号为a的输入比特信息流Ba中，存储有产生每个星座点所对应的比特信息序列中的第a个比特信息，且Bii = {Ε?α,Ε?...χ-1}；而且，每个输入比特信息流的第d个比特信息构成的信息序列?…,私，就是产生第d个星座点的I路和Q路的输出所对应的比特信息序列；其中，I路输出为Itl, I1,...，It-1； Q路输出为Q0, Q1,, Qt-!;然后，将k个字长为t的输入比特信息流分别封装成为s个字长为M的SMD格式数据。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:所述方法包括下列操作步骤: 步骤1，根据输入的调制参数k判断要进行的调制模式: 当 k=l 时，选取二相相移键控调制 BPSK (Binary Phase Shift Keying)； 当 k=2 时,选取四相相移键控调制 QPSK (Quadrature Phase Shift Keying)； 当 k>2 时，选取 2k 正交幅度调制 2k-QAM (Quadrature Amplitude Modulation),其中，k为大于2的偶数自然数； 步骤2，根据不同的调制方式，执行相应的调制操作内容: 当调制方式为BPSK时，执行高速二相相移键控调制BPSK调制方法； 当调制方式为QPSK时，执行高速四相相移键控调制QPSK调制方法； 当调制方式为任意的2k-QAM时，执行高速正交振幅调制QAM调制方法。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于:所述步骤2在执行高速BPSK调制方法时，需要设置1个输入比特信息流Btl,并对其执行并行的“映射” SMD指令，完成下述调制操作内容: 依次对B。中的s个SMD封装数据分别执行“映射” SIMD指令，该“映射” SMD指令的X输入的SMD封装数据为:Ef'C..』;;.-1;其中，r为执行“映射” SIMD指令的操作次数序号，其取值范围为[0，s-l]映射” SIMD指令的Y输入的SIMD封装数据为:_1，1，0，...，0 ;完成该“映射” SIMD指令操作后，得到的输出Z为最终输出数据流中的I路输出=Iriwi, IrM+1, Ιλ+η，而最终输出数据流中的Q路输出为全O。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于:所述步骤2在执行高速QPSK调制方法时，需要设置2个输入比特信息流Btl和B1，并分别对其执行并行的“映射”SMD指令，完成下述调制操作内容: (21)依次对B。中的s个SMD封装数据分别执行“映射” SMD指令，该“映射” SMD指令的X输入的SMD封装数据为:巧f/+°,￡r+1，_..，^C+W—1，其中，u为执行“映射” SIMD指令的操作次数序号，其取值范围为[0，s-l]映射” SIMD指令的Y输入的SIMD封装数据为:_1，1,0,...,0 ;则完成该“映射” SIMD指令操作后，得到的输出Z为最终输出数据流中的 I 路出:IuM+。，IuM+1，...，IuM+M-1 ;(22)依次对B1中的s个SMD封装数据分别执行“映射” SMD指令，该“映射” SMD指令的X输入的SMD封装数据为
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于:所述步骤2在执行高速QAM调制方法、且k=2n时，需要设置2n个输入比特信息流Btl, B1, B2,, B2n^1,并分别对其执行并行的“映射” SIMD指令，完成下述调制操作内容: (2a)依次对B。中的s个SMD封装数据分别执行“映射” SMD指令，该“映射” SMD指令的X输入的SMD封装数据为:
【文档编号】H04L27/00GK103731386SQ201410001171
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2014年1月2日 优先权日:2014年1月2日
【发明者】牛凯, 丁忆南, 贺志强 申请人:北京邮电大学