专利名称：基于迭代译码和判决反馈的m-apsk信噪比估计方法
技术领域：
本发明涉及卫星通信技术领域，具体涉及一种用于提高卫星通信的传输速率和频谱利用率的基于迭代译码和判决反馈的M-APSK信噪比估计方法。
背景技术：
随着高速数据业务需求的增加，卫星通信的发展趋势也将采用自适应编码调制技术，自适应编码调制技术(ACM)是通过改变编码码率和调制的阶数，使系统在功率恒定时提高传输速率，但自适应调制技术需要要求较高精度的信噪比估计算法，且估计的精度对调制编码方式的选择影响重大，如图I所示的自适应编码调制技术的整体框图，由变码率译码器的译码结果输入编码调制方案选择器后，通过反馈信道，控制发送端的编码器及调制器。目前，比较可行的编码方案有Turbo码、LDPC码等，调制方式有M_PSK、M_QAM和M-APSK调制等，在设计适合卫星信道的调制星座时，要求频谱利用率高，尽量减少信号幅度的起 伏，APSK(幅相键控)调制能使星座形状呈圆形、圆周个数少的调制方式，成为极具潜力的调制方式，APSK调制对信号的幅度和相位同时产生影响，用多个同心圆环上的不同相位的点表示信息比特。显然，相同进制数的APSK调制的信号可以由不同的圆环和相位组合方式获得，较好星座排布方式能够使系统在相同的发射功率下获得更低的误码率，如图2所示，为经优化为16APSK调制星座图，APSK调制的可分为内外若干个同心圆环，因此，现有技术中大容量的卫星系统多采用基于APSK调制方式的自适应编码调制技术方案，但是其的关键技术之一是信噪比精确估计，针对APSK调制信号信噪比估计的解决方案不多，均存在各自的缺点，具体如下I)基于数据辅助方法(Data-Aided，DA)，在DVB-S2标准中采用在有效载荷之前插入导频信号辅助信噪比估计和信道增益估计，具有较强的实用性、估计性能好，但是插入的导频信号，不但增加了系统开销，还降低了传输效率；2)非数据辅助方法(Non-Data-Aided, NDA),如最大似然算法和矩方法(Memontethod，MM)，最大似然算法低信噪比下性能较差，矩方法高信噪比下性能较差；3)适合多进制振幅移相键控信号信噪比估计的迭代算法，文中定义为MLA算法(当先验信息为零时定义为ML算法)，在给定先验信息的条件下，由经过平坦衰落的多进制振幅移相键控信号的概率分布出发，根据迭代最大期望(Expectation Maximum, EM)准则，由信号最大似然函数的对数期望求导得到信噪比参数和数据的关系，引入数据可信度更新信噪比参数，从而推导出迭代信噪比估计算法，在高信噪比下性能优于矩方法，该方法利用译码得到的发送信息比特的先验信息来辅助实现最大似然信噪比估计，但该算法复杂度很大，且由于基于先验信息的信噪比估计与先验信息可信度密切相关，对同样的调制星座图，不同的星座标识和译码器会影响到估计性能，算法实现与接收机其它模块密切相关，需要预先对验信息建模，实用性较差；4)基于判决反馈的集分分割信噪比估计算法，即利用判决输出比特将接收信号星座图进行分割成若干个独立的PSK星座图，再通过M2M4矩方法实现信噪比估计，能够解决M2M4算法对非恒包络调制信号的信噪比估计问题，但由于基于解调硬判决输出的结果在信噪比较低时误码较大，导致星座图分割错误较大，严重影响低信噪下的估计精度。
发明内容
本发明的目的为了克服现有技术中的现有技术中针对APSK调制信号信噪比估计的解决方法，系统开销大，传输效率低或、实用较差、信噪的估计精度较差等问题。本发明采用迭代估计的思想，利用迭代译码输出信息比特进行逆调制和星座图分割，然后采用数据辅助算法完成信噪比的估计，从而解决星座图分割错误较大问题，提高信噪比估计精度，同时避免最大似然估计法带来的实现性和复杂性问题，具有良好的应用前景。为了解决上述技术问题，本发明的解决方案是一种基于迭代译码和判决反馈的M-APSK信噪比估计方法，其特征在于包括以下步骤，步骤(I)将传送信号r (η)利用变码率译码器迭代译码得到反馈结果b (η)，将反馈结果Mn)根据调制阶数再调制得到接收信号c (k)，并找出接收信号c (k)在星座图上的相对位置，将其分为m个圆环；步骤(2)根据步骤(I)的m个圆环的半径构成恒包络的PSK信号，计算得到各接收信号c(k)的调制相位么及所处的圆环1，将相同圆环上的接收信号分别作为一个符号集合，且接收信号分为m个符号集合，统计得到第I个集合的接收信号样本数目为N (I)，满足
权利要求
1.基于迭代译码和判决反馈的M-APSK信噪比估计方法，其特征在于包括以下步骤， 步骤(I)将传送信号r (η)利用变码率译码器迭代译码得到反馈结果b (η)，将反馈结果b(n)根据调制阶数再调制得到接收信号c (k)，并找出接收信号c (k)在星座图上的相对位置，将其分为m个圆环； 步骤(2)根据步骤(I)的m个圆环的半径构成恒包络的PSK信号，计算得到各接收信号c(k)的调制相位也及所处的圆环1，将相同圆环上的接收信号分别作为一个符号集合，且接收信号分为m个符号集合，统计得到第I个集合的接收信号样本数目为N (I)，满足
2.根据权利要求书I所述的基于迭代译码和判决反馈的M-APSK信噪比估计方法，其特征在于步骤(I)所述传送信号r(η)为发送信号和噪声的叠加，所述各接收接收信号C(k)为调制后的信号，不包含噪声，其中η的范围为I到N，N为接收信号的总样本数。
3.根据权利要求书I所述的基于迭代译码和判决反馈的M-APSK信噪比估计方法，其特征在于所述变码率译码器采用Turbo码译码。
4.根据权利要求书I所述的基于迭代译码和判决反馈的M-APSK信噪比估计方法，其特征在于所述步骤(3)计算各圆环幅度的均值A1的步骤如下， .O分别各圆环上的接收信号c (k)进行解旋转，计算旋转后各接收信号c (k)的幅值；2)各圆环幅度的均值A1为各接收信号c (k)的幅值的平均值，根据公式(5)得到，
全文摘要
本发明公开了一种基于迭代译码和判决反馈的M-APSK信噪比估计方法，首先将传送信号利用变码率译码器得到反馈结果，再调制得到不含噪声的接收信号，并找出接收信号在星座图上的相对位置，将其分为若干个圆环，然后通过解旋转获得各个圆环接收信号，计算出各个圆环接收信号的幅度均值，并根据幅度均值计算出有用信号总功率和传送信号总功率，从而计算出信噪比的估计值。本发明采用迭代估计的思想，利用迭代译码输出信息比特进行逆调制和星座图分割，然后采用数据辅助算法完成信噪比的估计，从而解决星座图分割错误较大问题，提高信噪比估计精度，同时避免最大似然估计法带来的实现性和复杂性问题，具有良好的应用前景。
文档编号H04L27/36GK102882652SQ20121037984
公开日2013年1月16日 申请日期2012年10月9日 优先权日2012年10月9日
发明者吴久银, 童新海, 徐勇, 陈伏州, 李智深 申请人:南京六九零二科技有限公司, 中国人民解放军理工大学