基于联合后验概率的四维旋转星座解映射方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于无线通信技术领域，涉及基于联合后验概率的四维旋转星座解映射方 法。
【背景技术】
[0002] 传统的QAM星座映射中，I分量（实部）与Q分量（虚部）各携带整个符号的一 半信息。当一个星座符号遭受一个衰落事件，那么I与Q分量将同时衰落，如果遇到一个深 度衰落，那么该符号基本上不可能被恢复。如果对每一个星座符号做一定角度的旋转，使得 I与Q分量都含有对应符号的全部信息，那么接收端正确解调的概率会大大增加，该方法即 第二代数字视频广播标准（DVB-T2)中采用的二维旋转星座。四维旋转星座的出发点是将 一个符号的信息分布到四个维度上（包含相邻两个符号的实部与虚部），这样一个符号的 四个分量同时处于深衰落的概率是二维旋转两个分量同时处于深衰落的一半，因此可以提 供一个更好的信道分集。
[0003] 2012年DVB蓝皮书A160中下一代手持广播系统物理层规范《Next Generation broadcasting system to Handheld, physical layer specification (DVB-NGH)》中弓I 入一 种四维旋转星座以提高系统分集增益，该方法是通过将相邻两个符号的实部虚部组成一个 四维向量并与一个4x4正交矩阵相乘得到旋转之后相邻两符号的实部虚部来实现。在目前 已有的与该方法相关的文献中并没有明确提出其对应的解映射方法，因此，本发明针对该 四维旋转星座提出一种基于联合后验概率的四维旋转解映射方法。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供基于联合后验概率的四维旋转星座解映射方法，解决了传 统的QAM星座映射中，因实部与虚部各携带整个符号的一半信息，当一个星座符号遭受一 个衰落事件，那么实部与虚部分量将同时衰落，如果遇到一个深度衰落，那么该符号基本上 不可能被恢复的问题。
[0005] 本发明所采用的技术方案是按照以下步骤进行：
[0006] 步骤1 :发送端对输入比特流中的连续4个比特b2tl、b2k，2、bmu、b 2k+1，2进行正交 相移键控（QPSK)星座映射，得到相邻第k对调制信号x2k，x 2k+1;
[0007] k = 0, 1，…，Ncells/2_1，Ncells为前向纠错（FEC)码块长度；
[0008] 步骤2 :对调制信号做四维星座旋转，将第k对调制信号x2k，&+1的实部虚部相结 合并与正交旋转矩阵P相乘得到相应的旋转信号y 2k，y2k+1;
[0009] 步骤3 :对旋转信号y2k，y2k+1进行I/Q分量交织，得到第k个发送信号s k与第 k+Nralls/2 个发送信号 :
[0010] Sk= Re (y 2k) + j Im (y2k+1)，
[0011] sk+Ncclls/2 = Re (v2i+1) + j Im {y2l),
[0012] 其中，Re(·)表示取括号内复数的实部，Im(·)表示取括号内复数的虚部；
[0013] 步骤4 :接收端接收到第k个信号rk与第k+N eells/2个信号Au/2之后，估
[0014] 计出信道系数4、4+Λ^/2，计算得到估计符号4;
[0015] 接收信号rk、&AU/2为：
[0016] rk=hksk+nk
[001 7] rk+NcelJl = K-+NalJ2Sk+Ncelis/2 + nk+Ncells/2
[0018] 其中，hk、是实际的信道衰落系数，nk、％+λ& /2是高斯白噪声；
[0019] 步骤5 :同时对估计信道衰落系数4、4+AW2与估计符号之、&+AW2做1/Q分量 解交织，得到第k对相邻的估计旋转信号j^、兔,_ +1的各个分量λ#，九#，5^+1，+1 以及相应的彳目道系数，&,2^1，t，2A+l，计算方法如下：
[0020] Λ,2?- =Re(^)，j)y 2i =Im(Iivw2)，
[0021] 九2料=Re (Lw2),夕即,+1 = Im(&)，
[0022] g12k =K^S〇,ik =Κ+ΝαΙιμ 7
[0023] S 1,2k 1-1 - ^k+Ncell/2i §Q,2k+i - ；
[0024] 步骤6 :计算每个发送比特的对数似然比LLR ;
[0025] 步骤7 :求出发送比特的对数似然比之后，通过硬判决方式解出最终估计的比特 7[曰息 b2k，i，t^k，2, b2k+1，i，b2k+1，2，方法如下：
[0026] 如果>0,那么比特 b21u= I ;如果 <0,那么比特 b21u= 0 ;
[0027] 如果>0,那么比特b2k 2= 1 ;如果<0,那么比特ba，2= 〇 ;
[0028] 如果 >0,那么比特 b2k+i i= !;如災 ΖΧ/?Λ: N <0,那么比特 ba+i,i= 〇 ;
[0029] 如果>〇,那么比特 b2k+1，2= 1 ;如果 <0,那么比特 b2k+1，2= 0。
[0030] 进一步，所述步骤1中正交相移键控（QPSK)星座映射方式为：
【主权项】
1.基于联合后验概率的四维旋转星座解映射方法，其特征在于按照以下步骤进行： 步骤1 :发送端对输入比特流中的连续4个比特b2tl、b2k，2、t^k+u、b2k+1，2进行正交相移 键控（QPSK)星座映射，得到相邻第k对调制信号x2k，x2k+1; k= 0, 1，…，Ncells/2-l，Ncells为前向纠错（FEC)码块长度； 步骤2 :对调制信号做四维星座旋转，将第k对调制信号x2k，x2k+1的实部虚部相结合并 与正交旋转矩阵P相乘得到相应的旋转信号y2k，y2k+1; 步骤3 :对旋转信号y2k，y2k+1进行I/Q分量交织，得到第k个发送信号sk与第k+Nm11s/2 个发送信号
其中，Re(0表示取括号内复数的实部，Im(〇表示取括号内复数的虚部； 步骤4 :接收端接收到第k个信号rk与第k+Neells/2个信号之后，估计出信道系 数^，计算得到估计符号&_、; 接收信号rk、G+AW2为：
其中，hk、乂-+iV"",/2是实际的彳目道发落系数，nk、+iV"",/2是尚斯白噪声； 步骤5 :同时对估计信道衰落系数毛、4+AW2与估计符号4、做1/Q分量解交 织，得到第k对相邻的估计旋转信号j^、兔i+1的各个分量A,2i-，％,2A-，九_，j\^+1以及相 应的信道系数么以，表^，么,2(t+1，4m+i，计算方法如下：
步骤6 :计算每个发送比特的对数似然比LLR; 步骤7 :求出发送比特的对数似然比之后，通过硬判决方式解出最终估计的比特信息b2k，i，b2k，2,b2k+i. 1，b2k+i，2,方法如下： 如果>0,那么比特b2lu=i;如果那么比特b2lu=o; 如果>0,那么比特b2k,2= 1 ;如果U&2i.2<0,那么比特b2k,2= 0 ; 如果ZXi^i+u>0'那么比特1 ;如果那么比特ba+u: 0 ; 如果辽\1+。>0,那么比特b2k+1，2= 1 ;如果<〇,那么比特b2k+1，2= 0。
2. 按照权利要求1所述基于联合后验概率的四维旋转星座解映射方法，其特征在于： 所述步骤1中正交相移键控（QPSK)星座映射方式为：
3. 按照权利要求1所述基于联合后验概率的四维旋转星座解映射方法，其特征在于： 所述步骤2中，信号x2k的实部表示为xI;2k，虚部表示为xQ，2k，将信号x2k+1的实部表示为 XI，2k+l， 虚部表示为XQ，2k+l; 将第k对调制信号x2k，x2k+1的实部虚部相结合并乘以旋转矩阵P，得到旋转星座符号y2k，y2k+i的各个分量yI，2k，yQ，2k，yi，2k+l，yQ，2k+l:
将旋转之后的分量重新组合，得到第k对旋转星座符号y2k，y2k+1: y2k - y 2k? y2k+l-yI, 2k+l+j>i<yQ,2k+l? 其中j为虚数单位。
4. 按照权利要求1所述基于联合后验概率的四维旋转星座解映射方法，其特征在于： 所述步骤4中，4 =l4+?/3 = ，通过迫零检测算法得到估计符号Hu"为
【专利摘要】本发明公开了基于联合后验概率的四维旋转星座解映射方法，发送端对输入比特流进行正交相移键控星座映射，得到相邻第k对调制信号；将第k对调制信号的实部虚部相结合并与正交旋转矩阵P相乘得到相应的旋转信号；对旋转信号进行I/Q分量交织，接收端计算出信道系数和估计符号，做I/Q分量解交织，得到旋转信号的各个分量以及相应的信道系数，计算每个发送比特的对数似然比LLR；通过硬判决方式解出最终估计的比特信息。本发明的有益效果是将一个符号的信息分布到四个维度上，接收端正确解调的概率会大大增加。
【IPC分类】H04L1-00
【公开号】CN104579572
【申请号】CN201510021023
【发明人】宫丰奎, 陈翔, 杨娜, 张南
【申请人】西安电子科技大学
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2015年1月15日