软调制的方法、装置及计算机可读存储介质与流程

本发明实施例涉及通信领域，尤其涉及一种软调制的方法、装置及计算机可读存储介质。

背景技术：

通常，在turbo均衡之类的接收机中，软调制装置需要利用译码器提供的比特先验信息，计算得到发射符号的均值和方差，并发送至turbo均衡器。

发射符号均值e[s]的计算过程可以如下列公式(a)所示，方差cov[s]的计算过程如下列公式(b)所示:

e[s]＝∑αα·p(s＝α)(a)

cov[s]＝∑α|α|²·p(s＝α)-|e[s]|²(b)

其中：s为发射符号，mc为调制阶数，调制星座符号α由比特映射而成，l(bk)是关于比特bk的先验信息，表示发射符号s为符号α时该比特相应的值，p(s＝α)表示发射符号s为符号α时的概率。并且满足m与调制方式有关，m可以为4、16或者64，(mc-1)≥k≥0。

目前，在根据上述公式(a)、(b)及(c)对发射符号的均值及方差进行计算时，会涉及到多个实数的连续相乘运算。因此，现有的软调制的方法存在复杂度高及计算量大的问题。

技术实现要素：

本发明实施例解决的问题是如何降低软调制方法的计算复杂度及计算量。

为解决上述问题，本发明实施例提供了一种软调制的方法，所述方法包括：接收经过译码和交织后的比特先验信息；根据所述比特先验信息及发射符号的调制方式，确定与不同调制方式所对应的发射符号的均值及方差的方程；根据预设的函数查找表、预设的函数及所述函数查找表与所述函数的映射关系，将所述发射符号的均值及方差的方程转化为仅包括移位和加法的运算公式，并根据所述仅包括移位和加法的运算公式得到所述发射符号的均值及方差。

可选的，所述预设的函数查找表包括：包含tanh()函数与所述预设的函数对应关系的第一查找表；和包含ln()函数与所述预设的函数对应关系的第二查找表。

可选的，所述预设的函数为：f(x,y)＝tanh^-1(tanh(x)·tanh(y))。

可选的，所述函数查找表与所述函数的映射关系，包括：

且当x＞0,y＞0时，其中：参数u＝tanh(x+y)，参数v＝tanh(x)+tanh(y)。

可选的，所述发射符号的均值及方差的方程为：

e[s]＝e[si]+j·e[sq]；

cov[s]＝cov[si]+cov[sq]；

其中：si表示i信号，sq表示q信号，且满足发射符号s＝si+j·sq；e[s]表示发射信号s的均值，cov[s]表示发射信号s的方差，e[si]表示i信号的均值，cov[si]表示i信号的方差，e[sq]表示q信号的均值，cov[sq]表示q信号的方差。

可选的，所述调制方式包括：4-qam、16-qam及64-qam。

可选的，当调制方式为4-qam时，所述将所述发射符号的均值及方差的方程转化为仅包括移位和加法的运算公式，包括：

其中：λk表示比特bk的先验信息，比特映射而成调制星座符号α，mc表示调制阶数，(mc-1)≥k≥0，其中k∈(0，1)。

可选的，当调制方式为16-qam时，所述将所述发射符号的均值及方差的方程转化为仅包括移位和加法的运算公式，包括：

其中：λk表示比特bk的先验信息，比特映射而成调制星座符号α，mc表示调制阶数，(mc-1)≥k≥0，其中，k∈(0，1，2，3)。

可选的，当调制方式为64-qam时，所述将所述发射符号的均值及方差的方程转化为仅包括移位和加法的运算公式，包括：

其中：λk表示比特bk的先验信息，比特映射而成调制星座符号α，mc表示调制阶数，(mc-1)≥k≥0，其中k∈(0，1，2，3，4，5)。

本发明实施例提供了一种软调制的装置，所述装置包括：接收单元，适于接收经过译码和交织后的比特先验信息；方程确定单元，适于根据所述比特先验信息及发射符号的调制方式，确定与不同调制方式所对应的发射符号的均值及方差的方程；方程计算单元，适于根据预设的函数查找表、预设的函数及所述函数查找表与所述函数的映射关系，将所述发射符号的均值及方差的方程转化为仅包括移位和加法的运算公式，并根据所述仅包括移位和加法的运算公式得到所述发射符号的均值及方差。

可选的，所述预设的函数查找表包括：包含tanh()函数与所述预设的函数对应关系的第一查找表；和包含ln()函数与所述预设的函数对应关系的第二查找表。

可选的，所述预设的函数为：f(x,y)＝tanh^-1(tanh(x)·tanh(y))。

可选的，所述函数查找表与所述函数的映射关系，包括：

且当x＞0,y＞0时，

其中：参数u＝tanh(x+y)，参数v＝tanh(x)+tanh(y)。

可选的，所述发射符号的均值及方差的方程为：

e[s]＝e[si]+j·e[sq]；

cov[s]＝cov[si]+cov[sq]；

其中：si表示i信号，sq表示q信号，且满足发射符号s＝si+j·sq；e[s]表示发射信号s的均值，cov[s]表示发射信号s的方差，e[si]表示i信号的均值，cov[si]表示i信号的方差，e[sq]表示q信号的均值，cov[sq]表示q信号的方差。

可选的，所述调制方式包括：4-qam、16-qam及64-qam。

可选的，所述方程计算单元，适于当调制方式为4-qam时，将所述发射符号的均值及方差的方程转化为如下仅包括移位和加法的运算公式：

其中：λk表示比特bk的先验信息，比特映射而成调制星座符号α，mc表示调制阶数，(mc-1)≥k≥0，其中k∈(0，1)。

可选的，所述方程计算单元，适于当调制方式为16-qam时，将所述发射符号的均值及方差的方程转化为如下仅包括移位和加法的运算公式：

其中：λk表示比特bk的先验信息，比特映射而成调制星座符号α，mc表示调制阶数，(mc-1)≥k≥0，其中k∈(0，1，2，3)。

可选的，所述方程计算单元，适于当调制方式为64-qam时，将所述发射符号的均值及方差的方程转化为如下仅包括移位和加法的运算公式：

其中：λk表示比特bk的先验信息，比特映射而成调制星座符号α，mc表示调制阶数，(mc-1)≥k≥0，其中k∈(0，1，2，3，4，5)。

本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，所述计算机指令运行时执行以上任一种所述软调制的方法的步骤。

本发明实施例提供了一种软调制的装置，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有能够在所述处理器上运行的计算机指令，所述处理器运行所述计算机指令时执行以上任一种所述的软调制的方法的步骤。

与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下优点：

上述的方案，由于可以根据预设的函数查找表、预设的函数及所述函数查找表与所述函数的映射关系，将所述发射符号的均值及方差的方程转化为仅包括移位和加法的运算公式，故软调制的过程，也即发射符号的均值和方差的获取过程无需涉及多个实数连续相乘的运算，因此可以降低软调制过程的计算复杂度及计算量。

附图说明

图1是本发明实施例中的一种软调制的方法的流程图；

图2是本发明实施例中的一种软调制的装置的结构示意图；

图3是本发明实施例中的一种迭代接收机的结构示意图。

具体实施方式

如上，现有的软调制的方法存在复杂度高及计算量大的问题。

为解决上述问题，本发明实施例根据预设的函数查找表、预设的函数及所述函数查找表与所述函数的映射关系，将所述发射符号的均值及方差的方程转化为仅包括移位和加法的运算公式，故软调制的过程，也即发射符号的均值和方差的获取过程无需涉及多个实数连续相乘的运算，因此可以降低软调制过程的计算复杂度及计算量。

为使本发明实施例的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明实施例的具体实施例做详细的说明。

图1示出了本发明实施例中的一种软调制的方法的流程图，如图1所示，所述方法可以按照如下步骤：

步骤s11：接收经过译码和交织后的比特先验信息。

在具体实施中，turbo迭代接收机中的软调制处理即是从交织器获取译码后的比特先验信息，计算出发射符号的均值和方差后，然后送给turbo均衡器。

步骤s12：根据所述比特先验信息及发射符号的调制方式，确定与不同调制方式所对应的发射符号的均值及方差的方程。

在具体实施中，假设将发射的m-qam符号s分为相互正交的调幅信号i信号和q信号，则可以得到公式(1)：

s＝si+j·sq(1)

并且，任意调制星座符号α可由比特映射而成，则mc为调制阶数，其中，m为m-qam中的m。比如对16-qam符号s，则m＝16。对64-qam符号s，则m＝64。λk是译码器给出的关于比特bk的先验信息。则略去功率归一化因子，m可以为4、16或者64，(mc-1)≥k≥0。

则根据格雷映射关系，可以得到公式(2)及公式(3)：

并且根据最大似然比的定义，可以到公式(4)：

l(bk)＝ln(p[bk＝1]/p[bk＝-1])(4)

于是任意比特bk为1的概率如公式(5)所示：

任意比特bk为1的概率如公式(6)所示：

对于第k个比特bk，其对应的均值e[bk]满足公式(7)：

并且，每个比特之间相互独立。

在具体实施中，所述调制方式具体可以包括：4-qam、16-qam及64-qam。

因此相应地，根据上述公式(1)～(7)，当符号s是经过4-qam调制时，其分解得到的i信号的均值e[si]、i信号的方差q信号的均值e[sq]、q信号的方差及符号s的协方差cov[s]分别满足公式(8)～(12)：

当符号s是经过16-qam调制时，其分解得到的i信号的均值e[si]、i信号的方差q信号的均值e[sq]、q信号的方差i信号的协方差cov[si]、q信号的协方差cov[sq]、符号s的协方差cov[s]分别满足公式(13)～(19)：

cov[s]＝cov[si]+cov[sq](19)

当符号s是经过64-qam调制时，其分解得到的i信号的均值e[si]、i信号的方差均值的平方(e[si])²分别满足公式(20)～(22)：

同理q信号的均值e[sq]、q信号的方差均值的平方(e[sq])²、符号s的协方差cov[s]分别满足公式(23)～(26)：

步骤s13：根据预设的函数查找表、预设的函数及所述函数查找表与所述函数的映射关系，将所述发射符号的均值及方差的方程转化为仅包括移位和加法的运算公式，并根据所述仅包括移位和加法的运算公式得到所述发射符号的均值及方差。

在具体实施中，所述预设的函数查找表可以包括：包含tanh()函数与所述预设的函数对应关系的第一查找表，以及包含ln()函数与所述预设的函数对应关系的第二查找表。

在具体实施中，所述预设的函数f(x,y)可以为公式(27)所示：

f(x,y)＝tanh^-1(tanh(x)·tanh(y))(27)

那么函数f(x,y)满足公式(28)：

tanh(f(x,y))＝tanh(x)·tanh(y)(28)

于是基于同样的原理，嵌套后可以得到公式(29)：

tanh(a)tanh(b)tanh(c)＝tanh(a)(tanh(b)tanh(c))＝

tanh(a)·tanh(f(b,c))＝tanh(f(a,f(b,c)))(29)

并且需要说明的是，tanh()函数本身满足公式(30)及(31)示出的性质:

且tanh()函数是奇函数。则不妨假定x,y＞0，那么将公式(28)代入后得到函数f(x,y)满足公式(32)：

当x＜0,y＜0时，函数f(x,y)满足公式(33)：

f(x,y)＝f(-x,-y)；(33)

当x＞0,y＜0时，函数f(x,y)满足公式(34)：

f(x,y)＝-f(x,-y)；(34)

当x＜0,y＞0时，函数f(x,y)满足公式(35)：

f(x,y)＝-f(-x,y)；(35)

当x＝0或者y＝0时，函数f(x,y)满足公式(36)：

f(x,y)＝0(36)

由此可见，所述函数查找表与所述函数f(x,y)满足公式(32)～(36)给出的映射关系，因此，只要针对tanh()和ln()两个函数制作查找表，即可快速计算f(x,y)和tanh()的连续乘法。其中tanh()的自变量范围0～4，ln()的自变量范围0～2。

在具体实施中，当调制方式为4-qam时，可以将公式(32)～(36)代入至公式(8)～(12)，实现将所述发射符号的均值及方差的方程转化为仅包括移位和加法的运算公式(37)～(41)：

其中：λk表示比特bk的先验信息，比特映射而成调制星座符号α，mc表示调制阶数，(mc-1)≥k≥0，其中k∈(0，1)。

同理，在本发明另一实施例中，当调制方式为16-qam时，可以将公式(32)～(36)代入至公式(13)～(19)，实现将所述发射符号的均值及方差的方程转化为仅包括移位和加法的运算公式(42)～(46)：

其中：λk表示比特bk的先验信息，比特映射而成调制星座符号α，mc表示调制阶数，(mc-1)≥k≥0，其中k∈(0，1，2，3)。

在本发明一实施例中，当调制方式为64-qam时，可以将公式(32)～(36)代入至公式(20)～(26)，从而实现将所述发射符号的均值及方差的方程转化为仅包括移位和加法的运算公式，具体的仅包括移位和加法的运算公式如公式(47)～(54)所示：

其中：λk表示比特bk的先验信息，比特映射而成调制星座符号α，mx表示调制阶数，(mc-1)≥k≥0，其中k∈(0，1，2，3，4，5)。

综上，本发明实施例中通过设置tanh(x)和ln(x)两个函数的查找表，进而建立f(x,y)与两个查找表的映射关系，然后根据不同的调制方式，相应地查找表来消除计算符号的均值和方差过程中涉及到的乘法运算，比如通过tanh()函数和ln()函数的查找表简化形如tanh(x)*tanh(y)的乘法运算，以及通过嵌套的方式化简诸如tanh(x)*tanh(y)*…*tanh(z)形式的连续乘法运算，可以使得计算过程只有移位和加法运算，因此本发明实施例中的软调制方法运算量低，具备低复杂度的优势。

为使得本领域技术人员更好地理解和实现本发明，图2示出了本发明实施例中的一种软调制的装置20的结构示意图，如图2所示，所述装置可以包括：接收单元21、方程确定单元22及方程计算单元23，其中：

所述接收单元21，适于接收经过译码和交织后的比特先验信息；

所述方程确定单元22，适于根据所述比特先验信息及发射符号的调制方式，确定与不同调制方式所对应的发射符号的均值及方差的方程；

所述方程计算单元23，适于根据预设的函数查找表、预设的函数及所述函数查找表与所述函数的映射关系，将所述发射符号的均值及方差的方程转化为仅包括移位和加法的运算公式，并根据所述仅包括移位和加法的运算公式得到所述发射符号的均值及方差。

综上，本发明实施例的方程计算单元23可以根据预设的函数查找表、预设的函数及所述函数查找表与所述函数的映射关系，将所述发射符号的均值及方差的方程转化为仅包括移位和加法的运算公式，故软调制的过程，也即发射符号的均值和方差的获取过程无需涉及多个实数连续相乘的运算，因此可以降低软调制过程的计算复杂度及计算量。

在具体实施中，所述预设的函数查找表包括：包含tanh()函数与所述预设的函数对应关系的第一查找表；包含ln()函数与所述预设的函数对应关系的第二查找表。

在具体实施中，所述预设的函数为：f(x,y)＝tanh^-1(tanh(x)·tanh(y))。

在具体实施中，所述函数查找表与所述函数的映射关系，包括：

且当x＞0,y＞0时，

其中：参数u＝tanh(x+y)，参数v＝tanh(x)+tanh(y)。

在具体实施中，所述发射符号的均值及方差的方程为：

e[s]＝e[si]+j·e[sq]；

cov[s]＝cov[si]+cov[sq]；

其中：si表示i信号，sq表示q信号，且满足发射符号s＝si+j·sq；e[s]表示发射信号s的均值，cov[s]表示发射信号s的方差，e[si]表示i信号的均值，cov[si]表示i信号的方差，e[sq]表示q信号的均值，cov[sq]表示q信号的方差。

在具体实施中，所述调制方式包括：4-qam、16-qam及64-qam。本领域技术人员根据实际需要，也可以将本发明实施例中的方法适用于其他的调制方式。

在本发明一实施例中，所述方程计算单元23，可以适于当调制方式为4-qam时，将所述发射符号的均值及方差的方程转化为如下仅包括移位和加法的运算公式：

其中：λk表示比特bk的先验信息，比特映射而成调制星座符号α，mc表示调制阶数，(mc-1)≥k≥0，其中k∈(0，1)。

在具体实施中，所述方程计算单元23，适于当调制方式为16-qam时，将所述发射符号的均值及方差的方程转化为如下仅包括移位和加法的运算公式：

其中：λk表示比特bk的先验信息，比特映射而成调制星座符号α，mc表示调制阶数，(mc-1)≥k≥0，其中k∈(0，1，2，3)。

在具体实施中，所述方程计算单元23，适于当调制方式为64-qam时，将所述发射符号的均值及方差的方程转化为如下仅包括移位和加法的运算公式：

其中：λk表示比特bk的先验信息，比特映射而成调制星座符号α，mc表示调制阶数，(mc-1)≥k≥0，其中k∈(0，1，2，3，4，5)。

为使得本领域技术人员更好地理解和实现本发明，图3示出了本发明实施例中的一种迭代接收机的结构示意图，如图3所示，所述迭代接收机可以包括：信道估计装置31、turbo均衡器32、解交织器33、译码器34、交织器35及上述的任一种软调制的装置20。

在具体实施中，turbo均衡器32以信道估计装置31和软调制的装置20的输出为输入，并输出关于发送比特的似然比，该似然比经过解交织器33的解交织、译码器34的译码和交织器35的交织之后成为软调制的装置20的输入。

为便于理解，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，所述计算机指令运行时执行本发明上述实施例提供的任一种软调制方法的步骤。

并且，本发明实施例还提供了一种软调制的装置，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有能够在所述处理器上运行的计算机指令，所述处理器运行所述计算机指令时执行本发明上述实施例提供的任一种所述的软调制的方法的步骤。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于以计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：rom、ram、磁盘或光盘等。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。