专利名称：格雷编码m-qam调制的并行软比特信息计算的实现方法
技术领域：
本发明涉及一种格雷编码M-QAM调制的并行软比特信息计算的实现方法，属于无 线通信技术领域。
背景技术：
在有限的频谱资源上实现高速率和大容量的无线通信，是当今无线通信领域的研 究热点。为了达到上述目的，需要频谱效率极高的技术。基于格雷编码的多进制正交幅度 调制(M-QAM调制)是一种振幅和相位相结合的高阶调制方式，具有较高的频谱利用率，被 广泛应用于现代无线通信系统中。采用格雷编码的星座图映射方式，使得每两个相邻码元 之间只有一位码元不同，当信噪比较大的时候，大部分错误都是错成相邻的点，此时错一个 符号基本就是错一个比特，与高效的编码方式结合，可以降低通信系统的误码率。
传统的M-QAM调制，在接收端解调的时候，信号需要经过均衡后，采用星座点最 小欧氏距离搜索的方法，计算量大，在硬件系统中实现复杂。现有的发送端采用格雷编码 M-QAM调制，接收端采用软判决解调的无线调制解调方法涉及到除法均衡，计算复杂，不利 于硬件实现。因而在实际系统中实现复杂度低的格雷编码M-QAM调制的并行软比特信息计 算，是实现无线通信系统的一项重要技术。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种格雷编码M-QAM调制的并行软比特信息计 算的实现方法。 文 献F. Tosato and P. Bisaglia， "Simplified soft-output dem即per for binary interleavedCOFDM with application to HIPERLAN/2， ，， in Proc. IEEE ICC' 02， vol. 2， pp. 664-668， 2002，提出了格雷编码M-QAM调制的对数似然比LLR(Log-Likelihood Ratio)简化计算算法。由于M-QAM信号的IQ可分离，I路和Q路的并行软比特信息计算的 实现方法相同，下面仅以I路为例进行说明。映射到I轴的1og2(M)/2个比特的LLR值表 示为
—Re(z.)...............A = l
=
/if.
1
2
+ d
上式中的^ =2,///,，为均衡后的符号，Hi为信道估计值，k为比特位，《k为相应 比特的判决区域宽度的一半，表示为
映射到Q轴的log2 (M) /2个比特的LLR值表示方法同I轴。在上述算法中用到除
/，&
3
=
法均衡的符号，硬件实现除法运算复杂，计算量大。由于|//,.|2 =//,/^，对上述算法进行相应
的修改，将LLR的计算改为乘法形式，便于硬件的实现，即 Re(//,*z,).................."1
、-—"-il""l巧l2……hi 基于上述分析，本发明在硬件中实现改进的LLR计算，进行相关M-QAM逆映射解 调，软比特信息的正负代表硬判决的结果，值的大小用来指示硬判决的可靠性。本发明以软 比特信息计算为设计重点，实现格雷编码M-QAM调制的并行软比特信息计算，复杂度大大 减少。 —种格雷编码M-QAM调制的并行软比特信息计算的实现方法，具体实现步骤如
下
号；
发送端的信号处理步骤如下
1) 发送端信号经过编码，得到编码后的信号，然后对其进行格雷编码M-QAM调制；
2) 对格雷编码M-QAM调制后的信号进行功率归一化，得到功率归一化的调制信
3)发送功率归一化的调制信号。 接收端的信号处理步骤如下
1) 对接收端接收到的经过信道之后的信号进行信道估计，得到信道冲激响应；
2) 根据信道冲激响应对接收的信号进行并行软比特信息计算，实现M-QAM软解 调，得到软解调信号； 3)将解调符号输出，送入译码模块。 上述实现方法是采用XILINX公司的系统建模工具System Generator for DSP，在 XILINX Virtex-4FPGA上实现的。 步骤2)的实现方法为(注图示可以最多进行到256QAM调制，但不影响本发明的 一般性，可根据个人系统要求进行扩展) a)将接收的信号Zi与信道冲激响应相乘，得到《=; b)根据《^ = VI7/2"1 ，k = 2，计算得到du，存到存储器中，跟据设定的M值从存 储器中取出与M相应的du ; c)将《2与信道估计估计得到的信道冲激响应的模的平方相乘得到修正值《 A2; d)对修正值duHi2进行右移一位得到k = 3对应的duHi2，右移两位得到k = 4对 应的44&2 ; e)对步骤a)得到的信号《分离，得到？,的实部和虚部，实部和虚部信号处理方法 相同； f)本级软比特信息计算的实现方法为将上一级软比特信息取绝对值取反，与相 应的修正值相加，得到本级的软比特信息。第一个比特的软信息如下丄丄",,/, = Re( ^) 根据第一个比特的软信息，计算第二个比特的软信息
丄丄《,/2 二-LL^, +々2|《
根据调制阶数M，依次计算所需比特的软信息值。
g)得到的软比特信息值，截取其高位，作为判决的比特值，然后将判决后的比特组
合。 h)跟据调制阶数M对步骤g)比特组合得到的数据进行截取1ogjM)/2个比特，然 后按照I路在高位，Q路在低位的形式组合数据，得到最终的解调符号。 上述提到的M-QAM调制功率归一化参数如下表所示 表1M-QAM调制功率归一化参数
调制方式 '归一化参数
BPSK1
4QAM
16QAM
64QAM
256QAM1/勿0 本发明的主要优点是 1)将传统的除法均衡去掉，解决了除法均衡复杂度高的问题，便于硬件的实现；
2)将传统的星座点最小欧氏距离搜索的解调方法，改为通过并行计算软比特信息 进行格雷编码M-QAM的逆映射，计算量大大减少，实现容易； 3)M-QAM调制阶数M可编程，只需要从程序外部设定即可，便于更改调制方法，进 行相关的性能对比。 本发明解决了传统的M-QAM解调在硬件中实现复杂度高、计算量大的问题，且具 有一般性，设计灵活，调制阶数M可以设定，具有可编程的优点。本发明可以用在第四代无 线通信关键技术MM0， 0F匿等。目前，实验室正在开发MM0-0F匿实时平台，本发明已经应 用于此平台，使得硬件平台避免了复杂的除法设计，相比传统M-QAM调制，本发明大大降低 了硬件使用资源，便于硬件实现。
图1为本发明的应用系统框图。 图2为I路并行计算软比特信息实现框图。 图3为16-QAM格雷编码调制的实施例。
具体实施例方式下面给出本发明的一个具体的实施例。需要说明下面给出的参数不影响本发明
的一般性。
5
实施例 —种格雷编码16-QAM调制的并行软比特信息计算的实现方法，具体实现步骤如 下 发送端的信号处理步骤如下 1)发送端信号经过码率为1/2，生成多项式为g。二 1338，gl = 1718的巻积码编码，
得到编码后的信号，然后对其进行格雷编码16-QAM调制(如图3所示)； 2)对格雷编码16-QAM调制后的信号进行功率归一化，得到功率归一化的调制信
号； 3)发送功率归一化的调制信号。
接收端的信号处理步骤如下 1)对接收端接收到的经过信道之后的信号进行信道估计，得到信道冲激响应；
2)根据信道冲激响应对接收的信号进行并行软比特信息计算，实现16-QAM软解 调，得到软解调信号； 3)将解调符号输出，送入译码模块。 上述实现方法是通过XILINX公司的系统建模工具System Generator for DSP，在 XILINX Virtex-4 FPGA上实现的。
权利要求
一种格雷编码M-QAM调制的并行软比特信息计算的实现方法，其特征在于，具体实现步骤如下发送端的信号处理步骤如下1)发送端信号经过编码，得到编码后的信号，然后对其进行格雷编码M-QAM调制；2)对格雷编码M-QAM调制后的信号进行功率归一化，得到功率归一化的调制信号；3)发送功率归一化的调制信号。接收端的信号处理步骤如下1)对接收端接收到的经过信道之后的信号进行信道估计，得到信道冲激响应；2)根据信道冲激响应对接收的信号进行并行软比特信息计算，实现M-QAM软解调，得到软解调信号；3)将解调符号输出，送入译码模块。
2. 如权利要求1所述的格雷编码M-QAM调制的并行软比特信息计算的实现方法，其特 征在于，上述实现方法是采用XILINX公司的系统建模工具System Generator forDSP，在 XILINX Virtex-4FPGA上实现的。
全文摘要
格雷编码M-QAM调制的并行软比特信息计算的实现方法，属于无线通信技术领域。具体实现步骤如下发送端的信号处理步骤如下发送端信号经过编码，得到编码后的信号，然后对其进行格雷编码M-QAM调制；对格雷编码M-QAM调制后的信号进行功率归一化，得到功率归一化的调制信号；发送功率归一化的调制信号。接收端的信号处理步骤如下对接收端接收到的经过信道之后的信号进行信道估计，得到信道冲激响应；根据信道冲激响应对接收的信号进行并行软比特信息计算，实现M-QAM软解调，得到软解调信号；将解调符号输出，送入译码模块。上述实现方法是采用XILINX公司的系统建模工具System Generator for DSP，在XILINX Virtex-4 FPGA上实现的。
文档编号H04L1/00GK101764773SQ20091025580
公开日2010年6月30日 申请日期2009年12月30日 优先权日2009年12月30日
发明者孙健, 岑楠, 袁东风 申请人:山东大学