[发明专利]一种适用于高阶正交幅度调制信号的低复杂度软输出解调方法

说明书

一种适用于高阶正交幅度调制信号的低复杂度软输出解调方法。首先，利用格雷编码的QAM信号的对称性，将其分解为两路相互正交的同相和正交相脉冲幅度调制(PAM)信号，进而根据二进制搜索算法确定接收信号所处的特定区间，得到硬判决结果，并确定与硬判决结果相对应的格雷编码比特向量；然后，根据格雷编码比特的不同取值将硬判决结果划分到特定的集合中；最后，根据硬判决结果所属的集合，利用格雷编码的脉冲幅度调制(PAM)信号的比特翻转特性，得到计算各个比特软信息所需最佳信号对应的下标索引。本发明突破了传统方法计算比特软信息所需的穷尽搜索，利用QAM信号自身的优良特性，既实现与传统方法相同的性能，又将计算比特软信息复杂度大大降低。

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，具体涉及一种适用于高阶正交幅度调制信号的低复杂度软输出解调方法。

背景技术

随着通信技术的发展，通信系统对数据传输速率要求越来越高，因此，如何实现更高的频谱利用率是目前无线通信技术研究的热点之一。多进制正交幅度调制(MultipleQuadrature Amplitude Modulation,MQAM)是一种拥有高效频谱利用率的调制解调技术，在无线通信领域中备受关注。对于低阶正交幅度调制(QAM)信号，基于汉明距离的硬输出解调可获得非常不错的性能，但随着QAM调制阶数的增大，比如256-QAM,由于调制星座图上信号点间距离急剧缩小，如果继续采用硬输出解调，将会导致解调性能急剧恶化，特别是对于信道质量较差的通信场景。因此，对高阶正交幅度调制(QAM)的软输出解调进行研究并分析其解调性能变得越来越重要。在长期的研究中，多种解调技术被相继提出，其中最佳的正交幅度调制(QAM)调制软输出解调技术当属对数-最大后验概率算法(Logarithmic Maximuma Posterior,Log-MAP)。该算法可通过计算最大后验概率来获得调制符号中各比特对应的对数似然比(Log-likelihood Ratio，LLR)。然而，当QAM调制阶数相对较高时，基于Log-MAP算法的计算复杂度非常高，导致其在实际中难以实现。在此背景下，W.Koch等人提出利用雅克比对数来近似计算各比特的LLR，形成Max-Log-MAP算法，从而消除了Log-MAP算法中高复杂度的指数和对数运算。

由于高阶正交幅度调制(QAM)解调技术的发展前景，业界对其进行了大量的研究，其中主要研究集中于软输出解调实现算法方面；在研究中出现了多种从不同角度出发的软输出解调的新算法，其中包括：非线性函数近似法、判决边界法和分段线性近似法等等。这些算法通常分成近似法和直接法两大类。其中近似法的思想是利用合适的函数去拟合各个比特的LLR值曲线，因此具有计算过程简单的优点，但是近似处理必然会导致软解调性能的下降。在直接软解调算法研究方面，Qi Wang等人提出利用二进制反射格雷码的对称性，推导出一种直接计算比特LLR所需下标索引的表达式。此外，In-Woong Kang等人又相继提出一种递推算法计算比特LLR所需的下标索引。不足的是，直接法虽然能弥补近似法性能下降的缺陷，但是随着QAM调制阶数的增高，在计算各个比特LLR时，其计算量依旧可观。尽管随着研究的深入，诸多经典的软解调算法可以较好地实现性能与复杂度的折中，但软解调复杂度会随着调制阶数增长的问题，仍然制约着高阶正交幅度调制(QAM)软输出解调技术在实际通信系统中的应用。

发明内容

针对高阶正交幅度调制软信息计算过程复杂的问题，本发明提供一种适用于高阶正交幅度调制信号的低复杂度软输出解调方法，突破传统方法计算比特软信息所需的穷尽搜索，通过利用QAM信号自身的优良特性，既实现与传统方法相同的性能，又将计算比特软信息复杂度大大降低。