[發明專利]一種適用于高階正交幅度調制信號的低復雜度軟輸出解調方法

有效

• 申請號: 201910064767.3
• 申請日: 2019-01-23
• 公開（公告）號: CN109639618B
• 公開（公告）日: 2021-03-02
• 發明（設計）人: 景小榮;文晶晶
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: H04L27/34
• 分類號: H04L27/34;H04L1/00;H04L27/36
• 代理公司: 重慶華科專利事務所 50123
• 代理人: 康海燕

一種適用于高階正交幅度調制信號的低復雜度軟輸出解調方法。首先，利用格雷編碼的QAM信號的對稱性，將其分解為兩路相互正交的同相和正交相脈沖幅度調制(PAM)信號，進而根據二進制搜索算法確定接收信號所處的特定區間，得到硬判決結果，并確定與硬判決結果相對應的格雷編碼比特向量；然后，根據格雷編碼比特的不同取值將硬判決結果劃分到特定的集合中；最后，根據硬判決結果所屬的集合，利用格雷編碼的脈沖幅度調制(PAM)信號的比特翻轉特性，得到計算各個比特軟信息所需最佳信號對應的下標索引。本發明突破了傳統方法計算比特軟信息所需的窮盡搜索，利用QAM信號自身的優良特性，既實現與傳統方法相同的性能，又將計算比特軟信息復雜度大大降低。

技術領域

本發明涉及無線通信技術領域，具體涉及一種適用于高階正交幅度調制信號的低復雜度軟輸出解調方法。

背景技術

隨著通信技術的發展，通信系統對數據傳輸速率要求越來越高，因此，如何實現更高的頻譜利用率是目前無線通信技術研究的熱點之一。多進制正交幅度調制(MultipleQuadrature Amplitude Modulation,MQAM)是一種擁有高效頻譜利用率的調制解調技術，在無線通信領域中備受關注。對于低階正交幅度調制(QAM)信號，基于漢明距離的硬輸出解調可獲得非常不錯的性能，但隨著QAM調制階數的增大，比如256-QAM,由于調制星座圖上信號點間距離急劇縮小，如果繼續采用硬輸出解調，將會導致解調性能急劇惡化，特別是對于信道質量較差的通信場景。因此，對高階正交幅度調制(QAM)的軟輸出解調進行研究并分析其解調性能變得越來越重要。在長期的研究中，多種解調技術被相繼提出，其中最佳的正交幅度調制(QAM)調制軟輸出解調技術當屬對數-最大后驗概率算法(Logarithmic Maximuma Posterior,Log-MAP)。該算法可通過計算最大后驗概率來獲得調制符號中各比特對應的對數似然比(Log-likelihood Ratio，LLR)。然而，當QAM調制階數相對較高時，基于Log-MAP算法的計算復雜度非常高，導致其在實際中難以實現。在此背景下，W.Koch等人提出利用雅克比對數來近似計算各比特的LLR，形成Max-Log-MAP算法，從而消除了Log-MAP算法中高復雜度的指數和對數運算。

由于高階正交幅度調制(QAM)解調技術的發展前景，業界對其進行了大量的研究，其中主要研究集中于軟輸出解調實現算法方面；在研究中出現了多種從不同角度出發的軟輸出解調的新算法，其中包括：非線性函數近似法、判決邊界法和分段線性近似法等等。這些算法通常分成近似法和直接法兩大類。其中近似法的思想是利用合適的函數去擬合各個比特的LLR值曲線，因此具有計算過程簡單的優點，但是近似處理必然會導致軟解調性能的下降。在直接軟解調算法研究方面，Qi Wang等人提出利用二進制反射格雷碼的對稱性，推導出一種直接計算比特LLR所需下標索引的表達式。此外，In-Woong Kang等人又相繼提出一種遞推算法計算比特LLR所需的下標索引。不足的是，直接法雖然能彌補近似法性能下降的缺陷，但是隨著QAM調制階數的增高，在計算各個比特LLR時，其計算量依舊可觀。盡管隨著研究的深入，諸多經典的軟解調算法可以較好地實現性能與復雜度的折中，但軟解調復雜度會隨著調制階數增長的問題，仍然制約著高階正交幅度調制(QAM)軟輸出解調技術在實際通信系統中的應用。

發明內容

針對高階正交幅度調制軟信息計算過程復雜的問題，本發明提供一種適用于高階正交幅度調制信號的低復雜度軟輸出解調方法，突破傳統方法計算比特軟信息所需的窮盡搜索，通過利用QAM信號自身的優良特性，既實現與傳統方法相同的性能，又將計算比特軟信息復雜度大大降低。