專利名稱：通用星座解調(diào)方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字信息傳輸技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種通用星座解調(diào)方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
編碼調(diào)制(Coded Modulation, CM)技術(shù)是一項(xiàng)聯(lián)合有限域的前向差錯控制(Forward Error Control,FEC)編碼和數(shù)字調(diào)制(Digital Modulation)的技術(shù)，是保證信息傳輸/存儲的有效性與可靠性的重要手段之一，是現(xiàn)代數(shù)字信息傳輸/存儲系統(tǒng)中的核心技術(shù)之一。對于典型的數(shù)字傳輸系統(tǒng)，調(diào)制主要包括星座映射以及后處理。其中星座映射將“比特”向量或序列映射成適于傳輸?shù)摹胺枴毕蛄炕蛐蛄校筇幚戆ǘ噍d波調(diào)制和成型濾波等。星座映射包含兩個要素，即星座圖和星座映射方式。星座圖是星座映射所有可能取值的集合，其中每個星座點(diǎn)對應(yīng)一種輸出符號的取值。星座映射方式，簡稱映射方式，表不輸入比特向量到星座點(diǎn)的特定對應(yīng)關(guān)系，通常每個星座點(diǎn)與比特向量一一對應(yīng)。目前最為常用的星座圖為二維星座圖，主要有正交幅度調(diào)制(Quadrature Amplitude Modulation,QAM)、相移鍵控(Phase Shift Keying, PSK)、和幅度相移鍵控(AmpIitude-Phase ShiftKeying，APSK)。在接收端，與發(fā)送端星座映射對應(yīng)的是星座解調(diào)，簡稱解調(diào)。為了提高差錯控制性能，當(dāng)前通常采用軟入軟出解調(diào)方式，即，對于接收的符號信號，結(jié)合信道狀態(tài)信息得到對應(yīng)接收符號的比特軟信息。在接收端,理論上最優(yōu)的解調(diào)算法為最大后驗(yàn)概率(Maximum a Posterior, MAP)算法。假設(shè)等概發(fā)送星座符號，則對數(shù)域上的MAP(Log-MAP)算法對應(yīng)第i比特Bi的外信息Li計(jì)算為
權(quán)利要求
1.一種通用星座解調(diào)方法，其特征在于，包括以下步驟: 51:接收信道中的待解調(diào)星座信號y ； 52:設(shè)發(fā)送的星座信號為X，并通過所述待解調(diào)星座信號y求解星座信號χ的最大似然估計(jì)χ*以及與所述最大似然估計(jì)對應(yīng)的映射比特向量b* ； 53:尋找第i比特為_的星座子集合中與最大似然估計(jì)χ*最近的星座點(diǎn)其中@為所述映射比特向量b*的第i比特好的非； 54:根據(jù)最大似然估計(jì)χ'映射比特向量b*及星座點(diǎn)計(jì)算第i比特的解調(diào)輸出。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S2中，當(dāng)發(fā)送的星座信號χ為2m階的格雷PAM信號時，設(shè)2-階的格雷PAM信號的星座集合為尤={xk:k = 0.l,..., 2m — 1},且滿足.r G Af ,其中，Xk= δ [-(2m-l)+2k],2 5為相鄰星座點(diǎn)間的距離，2m階的格雷PAM信號的星座映射μ:b — χ為二進(jìn)制對稱反轉(zhuǎn)的格雷映射,一表示映射,令= Xk*，k*對應(yīng)的最左最重要比特的二進(jìn)制表示為P O {!^...吣^，其中ο表示一一對應(yīng)，則映射比特向量b*的計(jì)算公式為 b* = (K2)， 其中，0.表不按位模二和； 其中，k*通過以下步驟獲得: All:4 4= y,k 4= Oj <= O，其中，z、k、j均為參數(shù),七表示賦值； A12:若j < m，則執(zhí)行步驟A13，否則執(zhí) 行步驟A15 ； Al3:若 z > O，貝IJ λ:仁 fc + 2ml'j, z 仁 z —χ Ml;否貝 1J，z ^z + 2 卜 X站其中，h為信道狀態(tài)信息； A14:J + 1，跳轉(zhuǎn)至步驟A12 ； A15:k* 4= fc,且停止循環(huán)，并獲得當(dāng)前的k'
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，步驟S3中，令〃=χψ W通過以下步驟求得: Bll:L <= 0, 4= O,其中，L、i 均為參數(shù)； B12:若i < m，執(zhí)行步驟B13，否則停止循環(huán)，并獲得當(dāng)前的Af ； B13:若6f = 1，則執(zhí)行步驟B14，否則執(zhí)行步驟B15 ； B14:k-仁 2m—:1—丨一I + LrL 4= L + 2m—―卜％再執(zhí)行步驟 B16 ； B15:k* 4= 2m~l~l + I,再執(zhí)行步驟 B16 ； B16: ；仁i + I,再執(zhí)行步驟B12。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，步驟S2中，若發(fā)送的星座信號χ為22m階的格雷QAM信號，則進(jìn)行相位均衡后，分解為兩路獨(dú)立的2m階的格雷PAM信號，再按照2m階的格雷PAM信號進(jìn)行處理。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S2中，若發(fā)送的星座信號χ為2m階的格雷PSK信號，設(shè)2-階的格雷PSK信號的星座集合為尤={Xk:fc = 0,l,..., 2"1 — I},且滿足,r G Af, 2m階的格雷PSK信號的星座映射μ:b — χ為二進(jìn)制對稱反轉(zhuǎn)的格雷映射，—表示映射，其中，抑=r0= λ/~ ^α.= (2k + l)vr/2m,r0 為 PSK 的幅度，令3;* 二 χ!.,'*, y = P exp (j Φ),貝丨J
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，步驟S3中，令k*對應(yīng)的二進(jìn)制表示為k* O (6^...C—I),其中e表示一一對應(yīng)，=巧，則#通過以下步驟獲得:B21:若 = 00，則/ 仁Tn — 1,1 4= 0,t仁I,其中，L、i均為參數(shù)，仁表示賦值；B22:若6f6f 二 01,則/ 4= Tn............Kl 4= CM:在 I; B23:若CC 二 10,則私 4= 2m-1 — I,L 4= T卜l,1-￠= I; Β24:若 = 11,則相 4= 0,1 4= 2m —1 4 4= I； B25:若i < m，則執(zhí)行步驟B26，否則停止循環(huán)，并獲得當(dāng)前的 B26:若6f = I,則執(zhí)行步驟B27，否則執(zhí)行步驟B28 ； B27:k* 令 2m—' -1 + Lqj ι + 2 (-％再執(zhí)行步驟 B29 ； B28:k* <=+ L,再執(zhí)行步驟 B29 ； B29.λ仁i + I,再執(zhí)行步驟B25。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S2中，當(dāng)發(fā)送的星座信號χ為2mi χ 2ma = Tn階的格雷APSK信號時，設(shè)2mi χ 2 2 = 2m階的格雷APSK信號的星座集合為尤二 P X 4,其中，滬為PSK星座集合， 4為偽PAM星座集合，；T為PSK星座集合和偽PAM星座集合的笛卡爾乘積，P = {exp(jifik): k = (),.■..2"l1-1},其中，j = ,χ/—I, '-Pk = (2At + 1)π/2,Γ 1, Λ = {rf-: k = O,..., Tn- — I}, rk> O, rk = C^J — ln[l — (/<:+ |)2-叫,C為正常數(shù)，APSK格雷星座映射規(guī)則為μ:b^ XE A*,其為PSK 二進(jìn)制對稱反轉(zhuǎn)格雷星座映射/!p: br ^ exp(j^) ￡ P與偽PAM 二進(jìn)制對稱反轉(zhuǎn)格雷星座映射/i,'4: b4 r G -Λ的乘積，即a:.= rexp( ,其中b為m長的比特向量，bp為由b中的Hl1比特組成的比特子向量，bA為由b中剩余的m2比特組成的比特子向量； 令步驟 S2 所述 f = r/,.* exp= P exp (j Φ)，其中 V4 > 0、p >0 分別表示xlPy的幅度，丹 , e [O, 2π), φ e [ο，2π)分別表示χ*和y的相位，則kp = [2mi — W 丌」令<5 = φ — φι'.*ρ, τ j = (1^+1^)/2, j = 1.…，Tn- — I,則％通過以下步驟獲得: A311: 0,j 仁 I; A312 -Μ] < 2n'則執(zhí)行步驟A313，否則停止循環(huán)，并獲得當(dāng)前的巧； Α313:若P cos( δ ) > h τ」，則/ 仁UTx + I,并執(zhí)行步驟A313，否則不執(zhí)行后續(xù)步驟； A314:j ^J + I,執(zhí)行步驟 A312 ； 或者，通過以下步驟獲得:Α321:k*A <= 0,k 4= 2H1-1 J' 4= O； A322:若j < m2，則執(zhí)行步驟A323，否則停止循環(huán)，并獲得當(dāng)前的A323:若 P cos ( δ ) > h τ k，則A:- -φ= k:,大.k + Tn—2—j ,否則，4= k —A324:./ 4= j + 1，執(zhí)行步驟 A322 ； 映射比特向量b*的子向量bf和1 ;分別通過以下計(jì)算公式獲得: w = (K (o;C...C—2) 計(jì)算子向量b—P和b:4時，將公式中的b*分別代入trP和b\,且將( 『..■ ).和(ο, C，…C—2)中的k*分別代入4和嶺進(jìn)行計(jì)算。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，將步驟S3中的.τ ,6Γ表示為極坐標(biāo)的形式x:J)f = exp(j^kh); 當(dāng)對bp進(jìn)行解調(diào)時，令A(yù)f對應(yīng)的二進(jìn)制表示為e (ftf...6$、),其中e表示一一對應(yīng)，則句>; :采用如下步驟獲得: B31:若= 00,則句>.0仁2m — I,I ^ ο, :仁I,其中，L、i均為參數(shù)，令表示賦值； B32:Wj>lPb\p = 01,則略ο 2m l',L 4= Ο, <= I； Β33:若})ΚΡ = 10,則略,ο 2"卜.12"卜V: -￠= I； B34:若= IlMkp^ <= O,I ^ 2"卜 , φ= I； Β35:若i < m，則執(zhí)行步驟B36，否則停止循環(huán)，并獲得當(dāng)前的 B36:若= I,則執(zhí)行步驟B37，否則執(zhí)行步驟B38 ； B37:k}>j 4= 1 — I + Lqj 令[+ 2 卜1-%再執(zhí)行步驟 B39 ； B38:k]3J <= 2'" 1 + L,再執(zhí)行步驟 B39 ； B39:* 4= i + I,再執(zhí)行步驟B35 ；采用權(quán)利要求7所述步驟A311至A314或者步驟A321至A324找出，其中僅將夾角設(shè)為J = φ — ,，并將步驟中的巧普換為即可； 當(dāng)對bA進(jìn)行解調(diào)時，則句.1;=衫”且I/采用如下步驟獲得: C31:L 4= 04 <= O,其中，L、i均為參數(shù)； C32:若i < m，執(zhí)行步驟C33，否則停止循環(huán)，并獲得當(dāng)前的fcl/; C33:若bf1 = I,則執(zhí)行步驟C34，否則執(zhí)行步驟C35 ； C34:k%d 4=-1 + L,l ^ ￡.+ 2 卜U，再執(zhí)行步驟 C36 ； C35 4= T1 '1^ + I.,再執(zhí)行步驟 C36 ； C36:t 4= i + I,再執(zhí)行步驟C32。
9.如權(quán)利要求3、4、6、8中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，步驟S4中，通過以下公式計(jì)算第i比特的解調(diào)輸出，
10.一種通用星座解調(diào)系統(tǒng)，其特征在于，包括: 信號接收模塊，用于接收信道中的待解調(diào)星座信號I ; 似然估計(jì)模塊，用于設(shè)發(fā)送的星座信號為X，并通過所述待解調(diào)星座信號I求解星座信號X的最大似然估計(jì)X*以及與所述最大似然估計(jì)對應(yīng)的映射比特向量b* ； 最近星座點(diǎn)尋找模塊，用于尋找第i比特為@的星座子集合中與最大似然估計(jì)X*最近的星座點(diǎn)-^，其中％為所述映射比特向量b*的第i比特6『的非； 解調(diào)模塊，用于根據(jù)最大似然估計(jì)X'映射比特向量b*及星座點(diǎn)十算第i比特的解調(diào)輸出。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種通用星座解調(diào)方法及系統(tǒng)，涉及數(shù)字信息傳輸技術(shù)領(lǐng)域，該方法包括S1接收信道中的待解調(diào)星座信號y；S2設(shè)發(fā)送的星座信號為x，并通過所述待解調(diào)星座信號y求解星座信號x的最大似然估計(jì)x*以及與所述最大似然估計(jì)對應(yīng)的映射比特向量b*；S3尋找第i比特為的星座子集合中與最大似然估計(jì)x*最近的星座點(diǎn)S4根據(jù)最大似然估計(jì)x*、映射比特向量b*及星座點(diǎn)計(jì)算第i比特的解調(diào)輸出。本發(fā)明基于星座映射的對稱結(jié)構(gòu)，通過快速搜索解調(diào)所需星座點(diǎn)，從而在保證通信系統(tǒng)差錯控制性能的前提下，有效降低了解調(diào)的復(fù)雜度。
文檔編號H04L27/227GK103209151SQ20121000772
公開日2013年7月17日 申請日期2012年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月11日
發(fā)明者謝求亮, 王昭誠, 楊知行 申請人:北京數(shù)字電視國家工程實(shí)驗(yàn)室有限公司, 清華大學(xué)