專利名稱：格雷編碼m-qam調制的并行軟比特信息計算的實現(xiàn)方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種格雷編碼M-QAM調制的并行軟比特信息計算的實現(xiàn)方法，屬于無 線通信技術領域。
背景技術：
在有限的頻譜資源上實現(xiàn)高速率和大容量的無線通信，是當今無線通信領域的研 究熱點。為了達到上述目的，需要頻譜效率極高的技術?；诟窭拙幋a的多進制正交幅度 調制(M-QAM調制)是一種振幅和相位相結合的高階調制方式，具有較高的頻譜利用率，被 廣泛應用于現(xiàn)代無線通信系統(tǒng)中。采用格雷編碼的星座圖映射方式，使得每兩個相鄰碼元 之間只有一位碼元不同，當信噪比較大的時候，大部分錯誤都是錯成相鄰的點，此時錯一個 符號基本就是錯一個比特，與高效的編碼方式結合，可以降低通信系統(tǒng)的誤碼率。
傳統(tǒng)的M-QAM調制，在接收端解調的時候，信號需要經(jīng)過均衡后，采用星座點最 小歐氏距離搜索的方法，計算量大，在硬件系統(tǒng)中實現(xiàn)復雜?，F(xiàn)有的發(fā)送端采用格雷編碼 M-QAM調制，接收端采用軟判決解調的無線調制解調方法涉及到除法均衡，計算復雜，不利 于硬件實現(xiàn)。因而在實際系統(tǒng)中實現(xiàn)復雜度低的格雷編碼M-QAM調制的并行軟比特信息計 算，是實現(xiàn)無線通信系統(tǒng)的一項重要技術。

發(fā)明內容
針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供一種格雷編碼M-QAM調制的并行軟比特信息計 算的實現(xiàn)方法。 文 獻F. Tosato and P. Bisaglia， "Simplified soft-output dem即per for binary interleavedCOFDM with application to HIPERLAN/2， ，， in Proc. IEEE ICC' 02， vol. 2， pp. 664-668， 2002，提出了格雷編碼M-QAM調制的對數(shù)似然比LLR(Log-Likelihood Ratio)簡化計算算法。由于M-QAM信號的IQ可分離，I路和Q路的并行軟比特信息計算的 實現(xiàn)方法相同，下面僅以I路為例進行說明。映射到I軸的1og2(M)/2個比特的LLR值表 示為
—Re(z.)...............A = l
=
/if.
1
2
+ d
上式中的^ =2,///,，為均衡后的符號，Hi為信道估計值，k為比特位，《k為相應 比特的判決區(qū)域寬度的一半，表示為
映射到Q軸的log2 (M) /2個比特的LLR值表示方法同I軸。在上述算法中用到除
/，&
3
=
法均衡的符號，硬件實現(xiàn)除法運算復雜，計算量大。由于|//,.|2 =//,/^，對上述算法進行相應
的修改，將LLR的計算改為乘法形式，便于硬件的實現(xiàn)，即 Re(//,*z,).................."1
、-—"-il""l巧l2……h(huán)i 基于上述分析，本發(fā)明在硬件中實現(xiàn)改進的LLR計算，進行相關M-QAM逆映射解 調，軟比特信息的正負代表硬判決的結果，值的大小用來指示硬判決的可靠性。本發(fā)明以軟 比特信息計算為設計重點，實現(xiàn)格雷編碼M-QAM調制的并行軟比特信息計算，復雜度大大 減少。 —種格雷編碼M-QAM調制的并行軟比特信息計算的實現(xiàn)方法，具體實現(xiàn)步驟如
下


號；



發(fā)送端的信號處理步驟如下
1) 發(fā)送端信號經(jīng)過編碼，得到編碼后的信號，然后對其進行格雷編碼M-QAM調制；
2) 對格雷編碼M-QAM調制后的信號進行功率歸一化，得到功率歸一化的調制信
3)發(fā)送功率歸一化的調制信號。 接收端的信號處理步驟如下
1) 對接收端接收到的經(jīng)過信道之后的信號進行信道估計，得到信道沖激響應；
2) 根據(jù)信道沖激響應對接收的信號進行并行軟比特信息計算，實現(xiàn)M-QAM軟解 調，得到軟解調信號； 3)將解調符號輸出，送入譯碼模塊。 上述實現(xiàn)方法是采用XILINX公司的系統(tǒng)建模工具System Generator for DSP，在 XILINX Virtex-4FPGA上實現(xiàn)的。 步驟2)的實現(xiàn)方法為(注圖示可以最多進行到256QAM調制，但不影響本發(fā)明的 一般性，可根據(jù)個人系統(tǒng)要求進行擴展) a)將接收的信號Zi與信道沖激響應相乘，得到《=; b)根據(jù)《^ = VI7/2"1 ，k = 2，計算得到du，存到存儲器中，跟據(jù)設定的M值從存 儲器中取出與M相應的du ; c)將《2與信道估計估計得到的信道沖激響應的模的平方相乘得到修正值《 A2; d)對修正值duHi2進行右移一位得到k = 3對應的duHi2，右移兩位得到k = 4對 應的44&2 ; e)對步驟a)得到的信號《分離，得到？,的實部和虛部，實部和虛部信號處理方法 相同； f)本級軟比特信息計算的實現(xiàn)方法為將上一級軟比特信息取絕對值取反，與相 應的修正值相加，得到本級的軟比特信息。第一個比特的軟信息如下丄丄",,/, = Re( ^) 根據(jù)第一個比特的軟信息，計算第二個比特的軟信息
丄丄《,/2 二-LL^, +々2|《
根據(jù)調制階數(shù)M，依次計算所需比特的軟信息值。
g)得到的軟比特信息值，截取其高位，作為判決的比特值，然后將判決后的比特組
合。 h)跟據(jù)調制階數(shù)M對步驟g)比特組合得到的數(shù)據(jù)進行截取1ogjM)/2個比特，然 后按照I路在高位，Q路在低位的形式組合數(shù)據(jù)，得到最終的解調符號。 上述提到的M-QAM調制功率歸一化參數(shù)如下表所示 表1M-QAM調制功率歸一化參數(shù)
調制方式 '歸一化參數(shù)
BPSK1
4QAM
16QAM
64QAM
256QAM1/勿0 本發(fā)明的主要優(yōu)點是 1)將傳統(tǒng)的除法均衡去掉，解決了除法均衡復雜度高的問題，便于硬件的實現(xiàn)；
2)將傳統(tǒng)的星座點最小歐氏距離搜索的解調方法，改為通過并行計算軟比特信息 進行格雷編碼M-QAM的逆映射，計算量大大減少，實現(xiàn)容易； 3)M-QAM調制階數(shù)M可編程，只需要從程序外部設定即可，便于更改調制方法，進 行相關的性能對比。 本發(fā)明解決了傳統(tǒng)的M-QAM解調在硬件中實現(xiàn)復雜度高、計算量大的問題，且具 有一般性，設計靈活，調制階數(shù)M可以設定，具有可編程的優(yōu)點。本發(fā)明可以用在第四代無 線通信關鍵技術MM0， 0F匿等。目前，實驗室正在開發(fā)MM0-0F匿實時平臺，本發(fā)明已經(jīng)應 用于此平臺，使得硬件平臺避免了復雜的除法設計，相比傳統(tǒng)M-QAM調制，本發(fā)明大大降低 了硬件使用資源，便于硬件實現(xiàn)。


圖1為本發(fā)明的應用系統(tǒng)框圖。 圖2為I路并行計算軟比特信息實現(xiàn)框圖。 圖3為16-QAM格雷編碼調制的實施例。
具體實施例方式下面給出本發(fā)明的一個具體的實施例。需要說明下面給出的參數(shù)不影響本發(fā)明
的一般性。
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實施例 —種格雷編碼16-QAM調制的并行軟比特信息計算的實現(xiàn)方法，具體實現(xiàn)步驟如 下 發(fā)送端的信號處理步驟如下 1)發(fā)送端信號經(jīng)過碼率為1/2，生成多項式為g。二 1338，gl = 1718的巻積碼編碼，
得到編碼后的信號，然后對其進行格雷編碼16-QAM調制(如圖3所示)； 2)對格雷編碼16-QAM調制后的信號進行功率歸一化，得到功率歸一化的調制信
號； 3)發(fā)送功率歸一化的調制信號。
接收端的信號處理步驟如下 1)對接收端接收到的經(jīng)過信道之后的信號進行信道估計，得到信道沖激響應；
2)根據(jù)信道沖激響應對接收的信號進行并行軟比特信息計算，實現(xiàn)16-QAM軟解 調，得到軟解調信號； 3)將解調符號輸出，送入譯碼模塊。 上述實現(xiàn)方法是通過XILINX公司的系統(tǒng)建模工具System Generator for DSP，在 XILINX Virtex-4 FPGA上實現(xiàn)的。
權利要求
一種格雷編碼M-QAM調制的并行軟比特信息計算的實現(xiàn)方法，其特征在于，具體實現(xiàn)步驟如下發(fā)送端的信號處理步驟如下1)發(fā)送端信號經(jīng)過編碼，得到編碼后的信號，然后對其進行格雷編碼M-QAM調制；2)對格雷編碼M-QAM調制后的信號進行功率歸一化，得到功率歸一化的調制信號；3)發(fā)送功率歸一化的調制信號。接收端的信號處理步驟如下1)對接收端接收到的經(jīng)過信道之后的信號進行信道估計，得到信道沖激響應；2)根據(jù)信道沖激響應對接收的信號進行并行軟比特信息計算，實現(xiàn)M-QAM軟解調，得到軟解調信號；3)將解調符號輸出，送入譯碼模塊。
2. 如權利要求1所述的格雷編碼M-QAM調制的并行軟比特信息計算的實現(xiàn)方法，其特 征在于，上述實現(xiàn)方法是采用XILINX公司的系統(tǒng)建模工具System Generator forDSP，在 XILINX Virtex-4FPGA上實現(xiàn)的。
全文摘要
格雷編碼M-QAM調制的并行軟比特信息計算的實現(xiàn)方法，屬于無線通信技術領域。具體實現(xiàn)步驟如下發(fā)送端的信號處理步驟如下發(fā)送端信號經(jīng)過編碼，得到編碼后的信號，然后對其進行格雷編碼M-QAM調制；對格雷編碼M-QAM調制后的信號進行功率歸一化，得到功率歸一化的調制信號；發(fā)送功率歸一化的調制信號。接收端的信號處理步驟如下對接收端接收到的經(jīng)過信道之后的信號進行信道估計，得到信道沖激響應；根據(jù)信道沖激響應對接收的信號進行并行軟比特信息計算，實現(xiàn)M-QAM軟解調，得到軟解調信號；將解調符號輸出，送入譯碼模塊。上述實現(xiàn)方法是采用XILINX公司的系統(tǒng)建模工具System Generator for DSP，在XILINX Virtex-4 FPGA上實現(xiàn)的。
文檔編號H04L1/00GK101764773SQ20091025580
公開日2010年6月30日 申請日期2009年12月30日 優(yōu)先權日2009年12月30日
發(fā)明者孫健, 岑楠, 袁東風 申請人:山東大學