CN100539567C - Hsdpa中16qam定点解调方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种通信系统中接收端对接收到的定点数据的解调方法，特别涉及移动通信中，当发送端数据采用正交幅度调制(以下简称为16QAM)方式时接收端对接收到的定点数据的解调方法。本发明解调方法利用解调前的数据较精确地估计出信噪比(以下简称为SNR)，并利用该信噪比构建出与定点接收数据相匹配的16QAM星座图，再根据该星座图进行解调，大大减少了误块率，从而在提高解调性能的同时保证了复杂度。

Description

HSDPA中16QAM定点解调方法

技术领域

本发明涉及到一种通信系统中接收端对接收到的定点数据的解调方法，特别涉及到移动通信中，当发送端数据采用正交幅度调制(英文：QuadratureAmplitude Modulation，以下简称为16QAM)方式时接收端对接收到的定点数据的解调方法。

背景技术

第三代移动通讯技术(以下简称为3G)是无线通信的一个重要技术里程碑，因为它将手机服务扩大到语音和文字之外。由于人们对高速在线的图像、音乐、视频、网页浏览、电话会议、电子商务信息等数据业务需求的不断增长，需要有带宽更宽的无线传输技术与功能更强的终端来支持，但3G技术在这些方面仍有一定的局限性，而后第三代移动通讯技术(以下简称为B3G)中的高速下行分组接入技术(英文：High-Speed Downlink Packet Access，以下简称为HSDPA)正是用于弥补这些局限性，它显著提高了下行分组数据的峰值传输速率以及总体吞吐量。而16QAM因其提高了每个符号传输的比特数，调制效率较高，被要求高数据速率的HSDPA所采用。16QAM是一种幅度与相位相结合的调制方式，与正交相移键控调制方式(英文：Quadrature PhaseShift Keying，以下简称为QPSK)相比，其星座图中各个点具有更小的相位差，而且需要考虑幅度估计，使其频谱利用率更高，但在实际定点数据解调过程中，由于接收端在解调之前有多步无法统计恢复的归一化操作，改变了信号幅度，从而改变了16QAM的星座图，大大影响解调性能，使得误块率(以下简称为BLER)急剧增加，从而导致HSDPA的吞吐率急剧下降。

发明内容

本发明解调方法利用解调前的数据较精确地估计出信噪比(英文：Signalto Noise Ratio，以下简称为SNR)，并利用该信噪比构建出与定点接收数据相匹配的16QAM星座图，再根据该星座图进行解调，大大减少了误块率，从而在提高解调性能的同时保证了复杂度。

附图说明

图1：目前HSDPA中的16QAM中四个比特和一个符号(通常，调制前的信号为二进制数据，称为比特；调制后的信号为复数型的数据，称为符号)的星座映射图

图2：目前HSDPA中的16QAM解调算法旋转后的星座图

图3：本发明解调方法所构建的星座图

图4：本发明解调方法的解调性能在PA3(步行3公里/小时)信道条件下与原星座图上的解调性能的比较

图5：本发明解调方法的解调性能在VA120(车载120公里/小时)信道条件下与原星座图上的解调性能的比较

具体实施方式

下面结合附图及具体实施方式对本发明解调方法做更详细的说明：

对于16QAM，四个连续的比特对应为一个复数形式的符号，设b₁，b₂，b₃，b₄是调制前的比特，根据不同的b₁，b₂，b₃，b₄取值组合可求得对应的复数符号，并得到如图1所示的星座图。四个比特和一个符号的映射关系及星座图如表1和图1所示。

表1：四个比特和一个符号的映射关系

目前HSDPA中的16QAM解调算法是先对该星座图进行旋转，变成如表2所示的对应表及如图2所示的星座图。然后在该星座图上对接收到的数据进行解调，该算法考虑的仅仅是浮点数据，在浮点仿真链路中性能很好，完全能满足HSDPA的吞吐率要求。但实际应用中，终端必须采用定点处理方式，其所有处理数据均转换为定点数据，这些定点数据在解调之前已进行多次归一化操作，而这种归一化操作改变了信号星座图，所以如果仍在图2的星座图上进行解调处理，其解调性能必将大大降低，事实上导致HSDPA的吞吐率几乎为零。

表2：目前HSDPA中的16QAM解调算法的对应表

本发明解调方法针对现有技术存在的上述问题提出了一种16QAM定点解调方法，其目的是在保证复杂度的前提下，提供一种能够实际使用的高性能的16QAM解调方法。

本发明解调方法包括以下步骤：

1、定义以下几个概念：

y＝a+jb：解调前经过旋转后的定点复数符号数据

P_s：信号功率

P_n：噪声功率

2、利用解调前的定点复数符号y进行信噪比估计：

将y的实部和虚部拆分形成序列y′＝{a，b}，然后根据y′估计信号功率和噪声功率

P_s＝E²(|y′|)

P_n＝D(|y′|)

$\mathrm{SNR}=\frac{P_s}{P_n}$

当SNR<6.4时利用修正函数进行误差补偿

SNR_amend＝-0.1057*SNR²+2.0656*SNR-3.045

否则

SNR_amend＝SNR

3、构建星座图：

利用下列公式构建如图3所示的星座图，并在此星座图上对数据y进行解调，得到各比特的对数似然比(以下简称为LLR)软信息。

${\underset{\&OverBar;}{d}}^{\mathrm{new}}=\underset{\&OverBar;}{d}\&prime;/((1+\frac{1}{\sqrt{{\mathrm{SNR}}_{\mathrm{amend}}}})*\frac{3}{\sqrt{5}})$

其中：d′为目前所采用算法确定的各星座点，即图2所示星座点；d ^new为本发明方法所确定的各星座点，即图3所示星座点。

4、数据解调

在利用信噪比构建出的与定点接收数据相匹配的16QAM解调星座图上进行数据解调。

本发明解调方法利用解调前的数据较精确地估计出信噪比SNR，并利用该信噪比构建出与定点接收数据相匹配的16QAM解调星座图，再根据该星座图进行解调，因而，克服了现有解调技术的不足，大大减少了误块率，在提高性能的同时保证了复杂度。

仿真测试结果

仿真条件：

①在HSDPA系统上对高速下行共享信道(用于承载各用户高层数据，以下简称为HS-DSCH)进行吞吐量仿真统计

②统计次数设为60，即60个独立的传输块(每个传输块的最大重传次数为4)

③冗余版本采用{0，0，0，0}

④采用HSDPA关于16QMA方式的1.4Mbps UE类(此为由3GPP 25.102协议所规定的分类，其配置如表3所示)的固定参考测量信道

⑤多径信道，包含了低速PA3(步行3公里/小时)和高速VA120(车载120公里/小时)两种情况

仿真结果：

表3、表4分别为16QMA方式的1.4Mbps UE类固定参考测量信道的配置以及PA3(步行3公里/小时)和VA120(车载120公里/小时)两种多径衰落信道环境的配置

表3：16QMA方式，1.4Mbps UE类固定参考测量信道配置

 

参数	取值
		最大的信息数据速率	730kbps
资源单元分配	4个时隙，9个码道/时隙，扩频因子为16，共36个资源单元/5毫秒
		Midamble码长	144码片
1/3编码率时一二阶段各自的打孔率	36％/10％

表4：多径衰落传播信道配置

图4和图5分别为在PA3(步行3公里/小时)和VA120(车载120公里/小时)两种信道环境下，浮点数据采用现有算法(英文：throughput_float)以及定点数据采用本发明算法(英文：throughput_point)的吞吐量对比，由图4、图5可知，不管在哪种信道条件下，归一化后的定点数据在按照本发明解调方法调整后的星座图上进行解调其性能无任何损失，与浮点数据在原星座图上的解调性能相当。与现有的其它解调算法相比，本方法只是多了信噪比SNR估计，由于HSDPA采用了Turbo编码，在后续的Turbo译码中也需要估计信噪比SNR，用本发明解调方法估计出的信噪比SNR可直接用于后续的turbo译码中。所以，总的来说并未增加运算量和复杂度。

本发明以高速下行分组接入技术HSDPA中16QAM的解调为例对本发明解调方法进行了说明，本领城技术人员当可理解，其他采用16QAM星座图调制的信号同样可以采用本发明解调方法进行解调。

当然。本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，本领域技术人员当可相据本发明作出各种相应的改变或变形，但这些相应的改变或变形均属于本发明解调方法的权利要求保护范围。

Claims (1)

1、一种通信系统中接收端对接收到的定点数据的解调方法，发送端数据采用具有16个样点的正交幅度调制，即16QAM，接收端采用星座图进行解调，其特征在于：接收端在解调前先利用解调前的数据估计出信噪比SNR，并利用该信噪比SNR构建出与定点接收数据相匹配的16QAM星座图，再根据该星座图进行解调；

所述信噪比SNR估计方法包括以下步骤：

将解调前经过旋转后的定点数据y＝a+jb′的实部和虚部拆分形成序列y′＝{a，b}，然后根据y′估计信号功率P_s和噪声功率P_n；

计算信噪比 $\mathrm{SNR}=\frac{P_S}{P_n},$ 其中，P_s＝E²(y′|)，P_n＝D(|y′|)，|y′|表示对y′取绝对值，E²(|y′|)表示对|y′|求均值后，取均值的平方，D(|y′|)表示对|y′|求方差；

对计算的信噪比SNR做误差补偿，即当估计出信噪比SNR<6.4时利用修正函数进行误差补偿，修正函数为SNR_amend＝-0.1057*SNR²+2.0656*SNR-3.045，否则，不进行误差补偿，即SNR_amend＝SNR；

所述构建星座图为利用公式 ${\underset{\&OverBar;}{d}}^{\mathrm{new}}=\underset{\&OverBar;}{d}\&prime;/((1+\frac{1}{\sqrt{{\mathrm{SNR}}_{\mathrm{amend}}}})*\frac{3}{\sqrt{5}}),$ 式中：d ^new为本发明方法所确定的各星座点，d′为目前所采用算法确定的各星座点。

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