CN101014033A - 一种适于实现的多电平正交幅度调制硬判决方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种采用多电平正交幅度调制(MQAM)通信系统中，接收端在进行硬判决时的一种适于实现的MQAM硬判决方法。本发明的基本思想是将MQAM的星座图上的每个符号按照一定的规律分配一定的序号。将星座图上的每个信号点对应的硬判决二进制值按照序号的顺序存储到一个数组里。接收端对解调后的符号信息进行处理，按照本发明给出的方法和步骤得到数组的索引值，然后根据索引值查找相应数组中的值，得到该符号的硬判决结果。本发明方法通过变化数组的索引值来记忆以前的逻辑判断结果，从而节省了大量的处理时间并减小了代码量，并且各个步骤在处理时间上可以重叠，从而进一步减小了MQAM硬判决的处理时延。

Description

一种适于实现的多电平正交幅度调制硬判决方法

技术领域

本发明属于通信技术领域，特别是涉及一种在采用多电平正交幅度调制(MQAM)通信系统中，接收端在进行硬判决时的一种适于实现的MQAM硬判决方法。

背景技术

随着时代的发展，人们对通信的要求，包括对通信质量和业务种类等的要求，也越来越高。随着通信技术的发展，人们对于信息传输的速率要求越来越高。在当今频率资源日趋紧张的背景下，要在有限的频带内传输更多的信息，一种常见的方法就是采用高阶调制技术。当今常见的数字高阶调制技术包括：多级相移键控(MPSK)，多级频移键控(MFSK)以及多电平正交幅度调制(MQAM)技术。其中正交幅度调制技术被最广泛地应用于有线和无线通信系统中，如有线通信系统中的电缆调制解调器，无线通信系统中的无线局域网IEEE802.11a系统，第三代移动通信系统，及其高速下行分组接入(HSDPA)系统等等。

现代通信系统中，为了保证传输的可靠性，一般都采用了纠错编码技术。常见的纠错码包括卷积码和Turbo码。这些编码器为了获得较好的性能，一般都采用软信息输入。但是对于其它功能模块，可能会利用到正交幅度调制解调后的硬判决结果，如判决辅助的信道估计技术，接收信噪比估计，判决反馈均衡以及基于判决反馈的频偏校正等等。

在对正交幅度调制进行硬判决时，常规的算法将会消耗数字信号处理器(DSP)大量的处理时间，而处理时间延长将会导致整个接收机链路时序的紧张并造成通信系统不稳定。

常规的硬判决方法如图2所示(以16QAM为例，星座图如图1所示)：

设 $S_k=\left(\begin{array}{cccc}{v}_k^1& v_k^2& v_k^3& v_k^4\end{array}\right)$ 为一个16QAM符号， $v_k^n\∈\left\{\mathrm{0,1}\right\}$ 为第k个16QAM的第n个二进制比特。由图2可以看出，要得到16QAM的硬判决结果一共需要4次逻辑判断，每次判断都是基于以前的判断结果为基础，总共有16个逻辑分支。不失一般性，将该结论推广到多电平正交幅度调制(MQAM)：要对一个MQAM符号进行硬判决，需要进行log₂M次逻辑判断，每次判断都是基于以前的判断结果为基础，总共有M个逻辑分支。现代通信系统常采用256QAM和512QAM来提高信息的传送速率，此时将会有256个和512个逻辑分支，这样大的逻辑分支的判断，如果用数字信号处理器(DSP)实现的话将会占用处理器大量的资源，如果用现场可编程逻辑门阵列(FPGA)实现的话将会造成更大的资源浪费。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术的不足，提出一种适于实现的多电平正交幅度调制硬判决方法，可以实现低复杂度的，快速地得到MQAM的硬判决信号的功能。

本发明的基本思想是将MQAM的星座图上的每个符号按照一定的规律分配一定的序号。将星座图上的每个信号点对应的硬判决二进制值按照序号的顺序存储到一个数组里。接收端对解调后的符号信息进行处理，按照本发明给出的方法和步骤得到数组的索引值，然后根据索引值查找相应数组中的值，得到该符号的硬判决结果。

先按照MQAM符号实部的正负将M个星座图上的信号点分成2个1/2组，每个1/2组有M/2个信号点；再按照每个1/2组符号虚部的正负，将每个1/2组再分成2个1/4组，每个1/4组有M/4个信号点；再按照每个1/4组符号的实部的绝对值减去均值的正负，将每个1/4组再分成2个1/8组，每个1/8组有M/8个信号点；然后再按照每个1/8组符号虚部的绝对值减去均值的止负，将每个1/8组再分成2个1/16组，每个1/16组有M/16个信号点；如此往复下去，直到每个分组只有一个信号点，该分组记为S_m(1≤m≤M)。然后对每个分组S_m按先后顺序标以序号，再将每个分组S_m所对应的硬判决二进制结果按序号的大小存储到一个数组里。分组和标记的工作是在硬判决方法设计阶段做的，所以不会影响实际硬判决的处理时间。

实际进行硬判决方法包括：

1.判断MQAM符号实部的正负，如正则：Index＝Index+M/n，n＝2；

2.判断MQAM符号虚部的正负，如负则：Index＝Index+M/n，n＝4；

3.判断符号实部的绝对值减去均值的正负，如负则：Index＝Index+M/n，n＝8；

4.判断符号虚部的绝对值减去均值的正负，如负则：Index＝Index+M/n，n＝16；

5.如此往复，直到n＝M；

6.按照最后计算得到的Index值去查对应的数组Index中硬判决值。

采用本发明给出的方法，对MQAM符号进行硬判决只需要log₂M次逻辑判断和一个逻辑分支。其思想就是：在处理数据之前先将MQAM星座图的信号点按规律进行分组，对每个分组分配一个序号对应于数组中的存储位置。在进行硬判决过程中，通过变化数组的索引值来记忆以前的逻辑判断结果，从而节省了大量的处理时间并减小了代码量。

另外，需要指明的是，本发明给出给出的MQAM硬判决方法的步骤没有必然的顺序要求，步骤一到步骤五可以同时进行，这更加方便了可以进行并行运算的应用(如FPGA实现)，各个步骤在处理时间上可以重叠，从而进一步减小了MQAM硬判决的处理时延。

附图说明

图1常见16QAM星座图；

图2常规16QAM硬判决方法流程图；

图316QAM的硬判决方法串行流程图；

图416QAM的硬判决方法并行流程图。

具体实施方式

下面结合图3说明本发明的一个具体实施例，以使进一步了解本发明的发明内容。

如图3所示，本发明的该方案适于DSP实现的多电平正交幅度调制方案包括如下步骤(以16QAM为例)：

步骤1，获取一个解调后得16QAM符号S_k；

步骤2，判断式Re(S_k)＞0是否成立，如否则转步骤4；

步骤3，更新数组索引值Index＝Index+8；

步骤4，判断式Im(S_k)＜0是否成立，如否则转步骤6；

步骤5，更新数组索引值Index＝Index+4；

步骤6，判断式 $\left|\mathrm{Re}\left(S_k\right)\right|-E\left(\frac{\mathrm{Re}\left(S\right)+\mathrm{Im}\left(S\right)}{2}\right)<0$ 是否成立，如否则转步骤8；

步骤7，更新数组索引值Index＝Index+2；

步骤8，判断式 $\left|\mathrm{Im}\left(S_k\right)\right|-E\left(\frac{\mathrm{Re}\left(S\right)+\mathrm{Im}\left(S\right)}{2}\right)<0$ 是否成立，如否则转步骤10；

步骤9，更新数组索引值Index＝Index+1；

步骤10，根据计算得到的索引值查对应数组中的值，得到硬判决结果；

步骤11，结束。

下面结合图4说明本发明的另一个具体实施例，以使进一步了解本发明的发明内容。

如图4所示，本发明的该方案适于FPGA实现的多电平正交幅度调制方案包括如下步骤(以16QAM为例)：

步骤1，获取一个解调后得16QAM符号S_k；

步骤2.1，判断式Re(S_k)＞0是否成立，如否则转步骤4；

步骤3.1，更新数组索引值Index＝Index+8；

步骤2.2，判断式Im(S_k)＜0是否成立，如否则转步骤4；

步骤3.2，更新数组索引值Index＝Index+4；

步骤2.3，判断式 $\left|\mathrm{Re}\left(S_k\right)\right|-E\left(\frac{\mathrm{Re}\left(S\right)+\mathrm{Im}\left(S\right)}{2}\right)<0$ 是否成立，如否则转步骤4；

步骤3.3，更新数组索引值Index＝Index+2；

步骤2.4，判断式 $\left|\mathrm{Im}\left(S_k\right)\right|-E\left(\frac{\mathrm{Re}\left(S\right)+\mathrm{Im}\left(S\right)}{2}\right)<0$ 是否成立，如否则转步骤4；

步骤3.4，更新数组索引值Index＝Index+1；

步骤4，根据计算得到的索引值查对应数组中的值，得到硬判决结果；

步骤5，结束。

Claims (1)

1、一种适于实现的多电平正交幅度调制硬判决方法，其特征在于该方法先按照MQAM符号实部的正负将M个星座图上的信号点分成2个1/2组，每个1/2组有M/2个信号点；再按照每个1/2组符号虚部的正负，将每个1/2组再分成2个1/4组，每个1/4组有M/4个信号点；再按照每个1/4组符号的实部的绝对值减去均值的正负，将每个1/4组再分成2个1/8组，每个1/8组有M/8个信号点；然后再按照每个1/8组符号虚部的绝对值减去均值的正负，将每个1/8组再分成2个1/16组，每个1/16组有M/16个信号点；如此往复下去，直到每个分组只有一个信号点，该分组记为S_m，1≤m≤M；然后对每个分组S_m按先后顺序标以序号，再将每个分组S_m所对应的硬判决二进制结果按序号的大小存储到一个数组里；具体硬判决方法包括：

1.判断MQAM符号实部的正负，如正则：Index＝Index+M/n，n＝2；

2.判断MQAM符号虚部的正负，如负则：Index＝Index+M/n，n＝4；

3.判断符号实部的绝对值减去均值的正负，如负则：Index＝Index+M/n，n＝8；

4.判断符号虚部的绝对值减去均值的正负，如负则：Index＝Index+M/n，n＝16；

5.如此往复，直到n＝M；

6.按照最后计算得到的Index值去查对应的数组Index中硬判决值。

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