一种联合信道信息的高阶调制软判决方法技术

本发明专利技术涉及一种联合信道信息的高阶调制软判决方法。具体是在OFDM系统实现过程中，不再单独进行均衡，而是联合信道信息进行信道均衡。本方法在实现上更加简单，节约了除法器资源；二是不受均衡过程的影响，特别是在低信噪比或者深衰落信道条件下，不会放大噪声的影响，从而会提高接收机的灵敏度。

A high order modulation soft decision method for joint channel information

The present invention relates to a high order modulation soft decision method of joint channel information. In the implementation of the OFDM system, it is no longer separate, but the channel information is balanced by the joint channel information. This method is more simple in realization, saving resources division is not affected; the two equilibrium process, especially in low SNR or deep fading channel conditions, does not increase the effect of noise, which will improve the sensitivity of the receiver.

【技术实现步骤摘要】
一种联合信道信息的高阶调制软判决方法
本专利技术属于移动通信系统
，尤其涉及一种联合信道信息的软判决装置及方法。
技术介绍
在宽带无线通信系统的传输方案中，OFDM(orthogonalfrequencydivisionmultiplexing)技术是一种典型的传输体制，它由于具有实现相对简单，频谱利用率高等特点，且已广泛应用于多种通信标准。一般地，在OFDM传输技术中，当CP(cyclicprefix)的长度不小于信道的最大时延，且OFDM符号FFT(fastFouriertransform)窗的起始点确定在其保护间隔内，接收机对收到的采样信号进行FFT转换得到其中，Xl[k]、Yl[k]、Hl[k]和Zl[k]分别表示第l个符号的第k个子载波上的发射符号、接收符号、信道的频率响应和频域噪声。因此，在频域可以将OFDM系统视为如图1所示的频域系统，此时，接收信号等于输入符号与信道的频率响应的乘积。综上所述，在没有噪声的情况下，只需要用接收信号除以信道，即可以通过单抽头均衡器检测发射信号。在采用OFDM传输体制的移动通信系统中，为了获得更高的频谱利用率和编码增益，数据业务信道一般采用先进的信道编码技术(例如，Turbo码和LDPC码)和高阶调制技术(16QAM、64QAM等)相结合的编码调制系统。在这种系统中，往往会采用将译码与解调相结合的方法，解调器不会去判断译码器输入端的码字，而只是对各种符号进行暂时估计，这种方式称为“软”判决。它可以不丢失一些对译码器来说有用的信息。软判决译码相对于硬判决译码，通常在性能上具有一定程度的改善。一般来讲，采用软判决，信号的SNR会相对于硬判决具有2dB的优势。典型OFDM系统实现过程中，一般都是先利用导频序列获得信道的估计值，在此基础上根据获得的信道信息对数据信息进行均衡，最后根据均衡处理得到的符号信息进行软判决。事实上，这种先均衡而后进行软判决的实现方式会导致OFDM系统性能损失，且增加实现的计算复杂度，为了解决这一问题，我们提出一种不再单独进行均衡，而是联合估计得到的信道信息直接进行软判决的方法。
技术实现思路
从频域来看，在OFDM系统中它的任一子载波可以等效为单输入单输出系统，其收发信关系可以表示为Y＝HX+Z(2)其中，Y为频域接收信号，X为频域发射信号，H为信道的频域响应，一般为复平坦衰落信道增益，Z为频域噪声。一般地，考虑的噪声为高斯白噪声，其均值为零、方差为传统的方法一般先对接收数据信号进行均衡处理，以获得发射信号的符号信息，这里以相对简单LS(leastsquare)均衡为例来说明此时，为均值为零、方差为的高斯随机变量。因此，在已知发射符号X的条件下，接收符号的条件PDF(probabilitydensityfunction)为令和分别表示第l位为1和0的符号集，则第l位的对数似然比(log-likelihoodratio,LLR)或者软输出值定义为如果所有的符号等可能出现(即p(X)是一个常数)，因此，式(4)可以近似为其中，和定义为如果在一个编码块中是常数，可以将式(5)进一步简化为与传统软判决方法不同，我们提出一种联合信道信息的软判决实现方法，它不再需要单独的均衡处理过程。根据式(2)，可以得到在已知发射符号X的条件下，接收符号Y的条件PDF为根据式(7)，这里不再考虑进行均衡处理，而是直接根据接收数据信号与通过导频序列估计得到的信道信息计算第l位的LLR或者软输出值，定义为类似的，如果所有的符号等可能出现(即p(X)是一个常数)，那么式(8)可以近似为进一步假设在一个编码块中是常数，则式(9)可以进一步简化为本专利技术提供了一种联合信道信息的软判决方法用于数字通信系统，并设计了相应的在OFDM宽带通信系统中的实现方法。与传统软判决方法相比，本专利技术主要有以下两方面优势：一是实现过程中不再需要单独进行均衡处理，在实现上节约了除法器，从而减少了实现所需的计算复杂度；二是不受均衡过程的影响，特别是在低信噪比或者深衰落信道条件下，不会放大噪声的影响，从而会提高接收机的灵敏度。附图说明图1OFDM系统的频域等效模型；图2OFDM系统中联合信道信息软判决实现框图；图3OFDM系统中传统软判决实现框图；图4门限在LLR量化过程中的物理意义；图5传统软判决方法和专利技术的联合信道信息软判决方法的误比特性能曲线。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例的附图，对本专利技术中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护范围。本专利技术实施例公开一种联合信道信息的软判决方法在OFDM系统中的实施案例，具体实现框图请参见图2。在OFDM系统中，接收端同步之后的信号经过串/并转换而后经过FFT模块得到频域信号，在此基础上，利用Preamble信号获得信道信息估计值，然后，对数据信号和信道信息进行并/串变换，并根据估计得到的信道信息(CSI,channelstateinformation)与接收数据信息进行软判决获得比特级软信息，最后将软信息输入信道译码模块得到最终译码输出。OFDM系统中传统软判决实现框图如图3所示，可以看到与本专利技术相比，它的数据在进行软判决之前先经过信道均衡恢复到发送信号再进行软判决。以OFDM系统采用块状导频为例来说明图2和图3所示两种软判决方式中信道信息处理部分，在图2所示的联合信道信息软判决方法中，当采用最小二乘(LS,Leastsquare)信道估计和简单的线性插值方法时，只需要根据式(11)进行信道估计其中，表示信道的频域响应估计值，C1和C2分别表示线性插值的系数，XP表示导频的频域发射信号，和分别表示相邻两个导频的频域接收信号，(.)*表示共轭运算。注意到在实际OFDM系统中，导频的频域发射信号往往采用具有恒模性质的Chu序列等，因此，式(11)中|XP|2表示常数，具体实现过程中不需要除法。在图3所示的传统软判决方法中，同样地，当采用LS信道估计和简单的线性插值方法时，则需要根据式(12)进行信道估计与均衡其中，Y表示数据的频域接收信号，Xeq表示数据信号的频域估计值。分析式(12)可以发现，会随着时间和传输环境发生变化，因此，式(12)所示均衡器中的除法器必不可少。综上所述，图2所示的联合信道信息软判决方法相较于传统软判决节约了除法器，因而实现需要的计算资源少。软信息量化单元的核心是对LLR值选择特定的门限(实现过程中体现为截位处理)，特别的，对于多进制QAM调制，不同比特位需要选取不同的门限。针对LLR值选择特定的门限能在一定程度上减少量化LLR值所需要的位宽，门限值的物理意义如图4所示。门限值取得越小，对应于图中量化过程中只针对圆圈外的情况会进行软判决，而圈内的情况则会相应的是硬判决。因此，实线圆圈表示选取的门限较小，而虚线圆圈表示选取的门限较大。事实上，当门限选取较小时，软判决的效果接近于硬判决，因此，门限值应该取较大值，且当门限超过一定值时，表示当前信号值位于某一星座点附近时，它以概率1属于该星座点。因此，选取适当的门限是合理的。将上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种联合信道信息的高阶调制软判决方法，在OFDM系统实现过程中，不再单独进行均衡，而是联合信道信息进行信道均衡，其特征在于，具体为：在OFDM系统中，接收端同步之后的信号经过串/并转换而后经过FFT模块得到频域信号，在此基础上，利用Preamble信号获得信道信息估计值，然后，对数据信号和信道信息进行并/串变换，并根据信道信息与数据信号的调制方式进行软判决获得软信息，最后将软信息输入信道译码模块得到最终译码输出；其中，采用最小二乘信道估计和线性插值方法时，只需要根据式(11)进行信道估计

【技术特征摘要】
1.一种联合信道信息的高阶调制软判决方法，在OFDM系统实现过程中，不再单独进行均衡，而是联合信道信息进行信道均衡，其特征在于，具体为：在OFDM系统中，接收端同步之后的信号经过串/并转换而后经过FFT模块得到频域信号，在此基础上，利用Preamble信号获得信道信息估计值，然后，对数据信号和信道信息进行并/串变换，并根据信道信息与数据信号的调制方式进行软判决获得软信息，最后将软信...

【专利技术属性】
技术研发人员：辜方林，魏急波，王杉，王建，黄圣春，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43