专利名称：通用星座解调方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及数字信息传输技术领域，特别涉及一种通用星座解调方法及系统。
背景技术：
编码调制(Coded Modulation, CM)技术是一项联合有限域的前向差错控制(Forward Error Control,FEC)编码和数字调制(Digital Modulation)的技术，是保证信息传输/存储的有效性与可靠性的重要手段之一，是现代数字信息传输/存储系统中的核心技术之一。对于典型的数字传输系统，调制主要包括星座映射以及后处理。其中星座映射将“比特”向量或序列映射成适于传输的“符号”向量或序列，后处理包括多载波调制和成型滤波等。星座映射包含两个要素，即星座图和星座映射方式。星座图是星座映射所有可能取值的集合，其中每个星座点对应一种输出符号的取值。星座映射方式，简称映射方式，表不输入比特向量到星座点的特定对应关系，通常每个星座点与比特向量一一对应。目前最为常用的星座图为二维星座图，主要有正交幅度调制(Quadrature Amplitude Modulation,QAM)、相移键控(Phase Shift Keying, PSK)、和幅度相移键控(AmpIitude-Phase ShiftKeying，APSK)。在接收端，与发送端星座映射对应的是星座解调，简称解调。为了提高差错控制性能，当前通常采用软入软出解调方式，即，对于接收的符号信号，结合信道状态信息得到对应接收符号的比特软信息。在接收端,理论上最优的解调算法为最大后验概率(Maximum a Posterior, MAP)算法。假设等概发送星座符号，则对数域上的MAP(Log-MAP)算法对应第i比特Bi的外信息Li计算为
权利要求
1.一种通用星座解调方法，其特征在于，包括以下步骤: 51:接收信道中的待解调星座信号y ； 52:设发送的星座信号为X，并通过所述待解调星座信号y求解星座信号χ的最大似然估计χ*以及与所述最大似然估计对应的映射比特向量b* ； 53:寻找第i比特为_的星座子集合中与最大似然估计χ*最近的星座点其中@为所述映射比特向量b*的第i比特好的非； 54:根据最大似然估计χ'映射比特向量b*及星座点计算第i比特的解调输出。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2中，当发送的星座信号χ为2m阶的格雷PAM信号时，设2-阶的格雷PAM信号的星座集合为尤={xk:k = 0.l,..., 2m — 1},且满足.r G Af ,其中，Xk= δ [-(2m-l)+2k],2 5为相邻星座点间的距离，2m阶的格雷PAM信号的星座映射μ:b — χ为二进制对称反转的格雷映射,一表示映射,令= Xk*，k*对应的最左最重要比特的二进制表示为P O {!^...吣^，其中ο表示一一对应，则映射比特向量b*的计算公式为 b* = (K2)， 其中，0.表不按位模二和； 其中，k*通过以下步骤获得: All:4 4= y,k 4= Oj <= O，其中，z、k、j均为参数,七表示赋值； A12:若j < m，则执行步骤A13，否则执 行步骤A15 ； Al3:若 z > O，贝IJ λ:仁 fc + 2ml'j, z 仁 z —χ Ml;否贝 1J，z ^z + 2 卜 X站其中，h为信道状态信息； A14:J + 1，跳转至步骤A12 ； A15:k* 4= fc,且停止循环，并获得当前的k'
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤S3中，令〃=χψ W通过以下步骤求得: Bll:L <= 0, 4= O,其中，L、i 均为参数； B12:若i < m，执行步骤B13，否则停止循环，并获得当前的Af ； B13:若6f = 1，则执行步骤B14，否则执行步骤B15 ； B14:k-仁 2m—:1—丨一I + LrL 4= L + 2m—―卜％再执行步骤 B16 ； B15:k* 4= 2m~l~l + I,再执行步骤 B16 ； B16: ；仁i + I,再执行步骤B12。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤S2中，若发送的星座信号χ为22m阶的格雷QAM信号，则进行相位均衡后，分解为两路独立的2m阶的格雷PAM信号，再按照2m阶的格雷PAM信号进行处理。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2中，若发送的星座信号χ为2m阶的格雷PSK信号，设2-阶的格雷PSK信号的星座集合为尤={Xk:fc = 0,l,..., 2"1 — I},且满足,r G Af, 2m阶的格雷PSK信号的星座映射μ:b — χ为二进制对称反转的格雷映射，—表示映射，其中，抑=r0= λ/~ ^α.= (2k + l)vr/2m,r0 为 PSK 的幅度，令3;* 二 χ!.,'*, y = P exp (j Φ),贝丨J
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤S3中，令k*对应的二进制表示为k* O (6^...C—I),其中e表示一一对应，=巧，则#通过以下步骤获得:B21:若 = 00，则/ 仁Tn — 1,1 4= 0,t仁I,其中，L、i均为参数，仁表示赋值；B22:若6f6f 二 01,则/ 4= Tn............Kl 4= CM:在 I; B23:若CC 二 10,则私 4= 2m-1 — I,L 4= T卜l,1-￠= I; Β24:若 = 11,则相 4= 0,1 4= 2m —1 4 4= I； B25:若i < m，则执行步骤B26，否则停止循环，并获得当前的 B26:若6f = I,则执行步骤B27，否则执行步骤B28 ； B27:k* 令 2m—' -1 + Lqj ι + 2 (-％再执行步骤 B29 ； B28:k* <=+ L,再执行步骤 B29 ； B29.λ仁i + I,再执行步骤B25。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2中，当发送的星座信号χ为2mi χ 2ma = Tn阶的格雷APSK信号时，设2mi χ 2 2 = 2m阶的格雷APSK信号的星座集合为尤二 P X 4,其中，沪为PSK星座集合， 4为伪PAM星座集合，；T为PSK星座集合和伪PAM星座集合的笛卡尔乘积，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为正常数，APSK格雷星座映射规则为μ:b^ XE A*,其为PSK 二进制对称反转格雷星座映射/!p: br ^ exp(j^) ￡ P与伪PAM 二进制对称反转格雷星座映射/i,'4: b4 r G -Λ的乘积，即a:.= rexp( ,其中b为m长的比特向量，bp为由b中的Hl1比特组成的比特子向量，bA为由b中剩余的m2比特组成的比特子向量； 令步骤 S2 所述 f = r/,.* exp= P exp (j Φ)，其中 V4 > 0、p >0 分别表示xlPy的幅度，丹 , e [O, 2π), φ e [ο，2π)分别表示χ*和y的相位，则kp = [2mi — W 丌」令<5 = φ — φι'.*ρ, τ j = (1^+1^)/2, j = 1.…，Tn- — I,则％通过以下步骤获得: A311: 0,j 仁 I; A312 -Μ] < 2n'则执行步骤A313，否则停止循环，并获得当前的巧； Α313:若P cos( δ ) > h τ」，则/ 仁UTx + I,并执行步骤A313，否则不执行后续步骤； A314:j ^J + I,执行步骤 A312 ； 或者，通过以下步骤获得:Α321:k*A <= 0,k 4= 2H1-1 J' 4= O； A322:若j < m2，则执行步骤A323，否则停止循环，并获得当前的A323:若 P cos ( δ ) > h τ k，则A:- -φ= k:,大.k + Tn—2—j ,否则，4= k —A324:./ 4= j + 1，执行步骤 A322 ； 映射比特向量b*的子向量bf和1 ;分别通过以下计算公式获得: w = (K (o;C...C—2) 计算子向量b—P和b:4时，将公式中的b*分别代入trP和b\,且将( 『..■ ).和(ο, C，…C—2)中的k*分别代入4和岭进行计算。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，将步骤S3中的.τ ,6Γ表示为极坐标的形式x:J)f = exp(j^kh); 当对bp进行解调时，令Af对应的二进制表示为e (ftf...6$、),其中e表示一一对应，则句>; :采用如下步骤获得: B31:若= 00,则句>.0仁2m — I,I ^ ο, :仁I,其中，L、i均为参数，令表示赋值； B32:Wj>lPb\p = 01,则略ο 2m l',L 4= Ο, <= I； Β33:若})ΚΡ = 10,则略,ο 2"卜.12"卜V: -￠= I； B34:若= IlMkp^ <= O,I ^ 2"卜 , φ= I； Β35:若i < m，则执行步骤B36，否则停止循环，并获得当前的 B36:若= I,则执行步骤B37，否则执行步骤B38 ； B37:k}>j 4= 1 — I + Lqj 令[+ 2 卜1-%再执行步骤 B39 ； B38:k]3J <= 2'" 1 + L,再执行步骤 B39 ； B39:* 4= i + I,再执行步骤B35 ；采用权利要求7所述步骤A311至A314或者步骤A321至A324找出，其中仅将夹角设为J = φ — ,，并将步骤中的巧普换为即可； 当对bA进行解调时，则句.1;=衫”且I/采用如下步骤获得: C31:L 4= 04 <= O,其中，L、i均为参数； C32:若i < m，执行步骤C33，否则停止循环，并获得当前的fcl/; C33:若bf1 = I,则执行步骤C34，否则执行步骤C35 ； C34:k%d 4=-1 + L,l ^ ￡.+ 2 卜U，再执行步骤 C36 ； C35 4= T1 '1^ + I.,再执行步骤 C36 ； C36:t 4= i + I,再执行步骤C32。
9.如权利要求3、4、6、8中的任一项所述的方法，其特征在于，步骤S4中，通过以下公式计算第i比特的解调输出，
10.一种通用星座解调系统，其特征在于，包括: 信号接收模块，用于接收信道中的待解调星座信号I ; 似然估计模块，用于设发送的星座信号为X，并通过所述待解调星座信号I求解星座信号X的最大似然估计X*以及与所述最大似然估计对应的映射比特向量b* ； 最近星座点寻找模块，用于寻找第i比特为@的星座子集合中与最大似然估计X*最近的星座点-^，其中％为所述映射比特向量b*的第i比特6『的非； 解调模块，用于根据最大似然估计X'映射比特向量b*及星座点十算第i比特的解调输出。
全文摘要
本发明公开了一种通用星座解调方法及系统，涉及数字信息传输技术领域，该方法包括S1接收信道中的待解调星座信号y；S2设发送的星座信号为x，并通过所述待解调星座信号y求解星座信号x的最大似然估计x*以及与所述最大似然估计对应的映射比特向量b*；S3寻找第i比特为的星座子集合中与最大似然估计x*最近的星座点S4根据最大似然估计x*、映射比特向量b*及星座点计算第i比特的解调输出。本发明基于星座映射的对称结构，通过快速搜索解调所需星座点，从而在保证通信系统差错控制性能的前提下，有效降低了解调的复杂度。
文档编号H04L27/227GK103209151SQ20121000772
公开日2013年7月17日 申请日期2012年1月11日 优先权日2012年1月11日
发明者谢求亮, 王昭诚, 杨知行 申请人:北京数字电视国家工程实验室有限公司, 清华大学