CN102202035A - 通信系统中不规则符号星座点软解映射的实现方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种通信系统中不规则符号星座点软解映射的实现方法，每个比特采用以下步骤实现解调：根据发端星座点映射标准，得到单个比特位的判定边界；根据接收到的复平面上的星座点位置，判定该星座符号点和该比特位的判定边界的位置关系；通过得到的位置关系判定该比特的软值符号；通过该星座符号点与判定边界的位置关系计算出该星座符号点到该比特位各段判定边界的距离；取该星座符号点到各段判定边界的最小距离作为判定软值的幅值；由判定软值的幅值和软值符号得到最终的判定软值。本发明是一种统一的星座点软解调方法，硬件实现简单；可以用于任意方式的星座点软解调，规则的星座点软解调只是该方法的简化特例。

Description

通信系统中不规则符号星座点软解映射的实现方法
技术领域
本发明涉及数据通信系统的信号接收领域，特别是涉及一种通信系统中不规则符号星座点软解映射(即解调)的实现方法。
背景技术
在DTMB数字地面广播的编码与调制中，数据源比特流首先进行前向纠错编码。接着前向纠错编码产生的比特流进行符号星座映射(QAM调制)。DTMB标准包含以下几种符号星座映射关系：64QAM、32QAM、16QAM、4QAM、4QAM-NR。对于64QAM，32QAM，16QAM，4QAM，4QAM-NR，1个星座符号点依次对应6，5，4，2，1比特(bit)。其中32QAM为不规则符号星座映射。符号星座映射后形成的星座符号点组成信号帧数据块，信号帧是系统帧结构的基本单元。一个信号帧数据块由3744个星座符号点与36个系统信息符号点组成。
在DTMB数字地面广播接收系统中，接收信号经信道均衡输出的二维复平面上的星座点，根据不同的QAM(正交幅度调制)调制方式进行QAM软解调，然后将QAM软解调输出的软值，形成数据帧(即信号帧)进行LDPC(Low-density Parity-check，低密度奇偶校验)与BCH(Bose-Chaudhuri-Hocquenghem码)级联解码，再经数据解扰，从而得到数据源比特流。64QAM、16QAM、4QAM、4QAM-NR为规则符号星座映射，利用结构上的对称性，通常可以用最大似然的方式实现(Filippo Tosatol，Paola Bisaglia，Simplified Soft-Output Demapper for BinaryInterlea ved COFDM with Application to HIPERLAN/2)。而32QAM为不规则符号星座映射，某些比特在结构上不具有对称性，则必须要寻求其他可行的方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种通信系统中不规则符号星座点软解映射的实现方法，可以用于任意方式的星座点软解调。
为解决上述技术问题，本发明的通信系统中不规则符号星座点软解映射的实现方法，每个比特采用以下步骤实现解调：
步骤一、根据发端星座点映射标准，得到单个比特位的判定边界；
步骤二、判定接收到的星座符号点和该比特位判定边界的位置关系；
步骤三、通过步骤二得到的位置关系判定该比特的软值符号；
步骤四、通过该星座符号点与该比特位判定边界的位置关系计算出该星座符号点到该比特位各段判定边界的距离；
步骤五、取该星座符号点到该比特位各段判定边界的最小距离作为该比特判定软值的幅值；
步骤六、由判定软值的幅值和软值符号得到最终的判定软值。
本发明利用各比特判定软值的幅值和软值符号得到各比特最终的判定软值，各比特幅值体现了该比特为0或为1的概率度量，各比特符号则体现了该比特为0或为1的方向。本发明可以用于任意方式(不规则或规则)的星座点软解调，规则的星座点软解调只是本发明方法的简化特例，硬件实现的复杂度低，使用的硬件和软件资源少，适于采用硬件和软件实现。
附图说明
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1是32QAM星座符号点分布位置示意图；
图2是32QAM中比特0的星座符号点分布及判定边界示意图；
图3是32QAM中比特2的星座符号点分布及判定边界示意图。
具体实施方式
本发明是一种统一的符号星座点软解映射的实现方法，在下面的描述中以DTMB系统中32QAM不规则符号星座软解映射的实现方法为例进行具体说明。
如图1所示，32QAM由5比特数据映射成一个符号星座，在下面的描述中以不规则划分的比特0和比特2为例说明其具体的解调实现法。由于32QAM比特映射在四个象限上具有对称性，因而只需考虑第一象限即可。
步骤一、根据发端星座点映射标准，得到各比特位的判定边界，通常有多段。
根据发端32QAM符号星座点映射标准，判定各单个比特位的边界的方法是，如果某比特位在I-Q直角坐标系中(I表示横坐标，Q表示纵坐标)，在某一侧区域的编码为1，在另一侧区域的编码为0，则编码为1和编码为0的交界处即为该比特位的判定边界。
结合图2所示，例如，比特0的比特位0和1的判定边界共有3条，均位于I-Q直角坐标系中第一象限，分别标为D0，D1和D2。D0和D1的相交位置设为A(Ia，Qa)点，D1和D2的相交位置设为B(Ib，Qb)点。
再结合图3所示，在32QAM模式下，比特2的比特位0和1的判定边界共有四条，均位于I-Q直角坐标系中第一象限，分别标为D1，D2，D3和D4，其中D1和D2与比特0的比特位0和1的判定边界重合。
由图2、3可以看出，比特0的比特位0和1，比特2的比特位0和1在判定边界D0，D1，D2，D3或D4的一侧区域的编码为1，在另一侧区域的编码为0。
当星座符号点位于其他三个象限时，由图1可知，32QAM比特映射在四个象限上具有对称性，将横坐标与纵坐标的值取绝对值后，可以采用与第一象限相同的方法得到各比特位的判定边界。
步骤二、判定星座符号点和各比特位判定边界的位置关系。即判定接收到的星座符号点位于各比特位的判定边界之内，还是位于判定边界之外；当某星座符号点位于某比特位在I-Q直角坐标系中编码为1一侧区域时，则该星座符号点位于判定边界之内，当某星座符号点位于某比特位在I-Q直角坐标系中编码为0一侧区域时，则该星座符号点位于判定边界之外。
以图2所示为例，假定某星座符号点坐标为(I，Q)，1)若该星座符号点的纵坐标点Q＞Qa，且该星座符号点的横坐标点I≤Ia；2)若该星座符号点的横坐标点I小于纵坐标点Q，且I＞Ia。如果满足条件1)或2)，则认为该星座符号点在判定边界之内。
步骤三、通过步骤二得到的位置关系判定各比特的软值符号。
仍以图2所示为例，若星座符号点在比特0的判定边界之内(即位于I-Q直角坐标系中编码为1一侧区域时)，则解调软值比特0的软值符号位为正，即该比特0的软值符号为正；若星座符号点在比特0的判定边界之外(即位于I-Q直角坐标系中编码为0一侧区域时)，则解调软值比特0的符号位为负，即该比特0的软值符号为负。比特2的软值符号判定方法和比特0完全一致。若接收到的某32QAM星座符号点经过定点化之后的坐标为(2.750，4.250)，则比特0和比特2的软值符号都为正。
步骤四、通过接收到的星座符号点与各比特判定边界的位置关系计算出该星座符号点到各比特判定边界的距离。具体方法是：
根据该星座符号点与各比特判定边界的位置关系来确定其到各比特判定边界的距离；若该星座符号点位于某比特判定边界的垂直区域之内，则该星座符号点与该比特判定边界的距离为垂直距离。若星座符号不在某比特判定边界的垂直区域之内，则该星座符号点与该比特判定边界的距离为该星座符号点与该比特判定边界最近边界点的距离。
结合图2所示为例，若接收到的某星座符号点经过定点化之后的坐标为(2.750，4.250)。该星座符号点处于比特0判定边界D0的垂直区域之内，该星座符号点到比特0的D0段边界的距离为垂直距离，即为Q坐标之差的绝对值。该星座符号点不在比特0判定边界D1的垂直区域之内，则该星座符号点到比特0的D1段边界的距离为该星座符号点到B点(D1和D2的相交位置)的距离。同理该星座符号点不在判定边界比特0的D2段边界的垂直区域之内，则该星座符号点到比特0的D2段边界的距离为该星座符号点到B点的距离。
再结合图3所示为例，若某接收到的星座符号点经过定点化以后的坐标为(3.250，2.375)。该星座符号点处于比特2的D3和D1段判定边界的垂直区域之内，该星座符号到比特2的D3和D1段判定边界的距离为I坐标之差的绝对值。该星座符号点不在比特2的D2段判定边界垂直区域之内，则该星座符号点到比特2的D2段判定边界的距离为该星座符号点到B点的距离。该星座符号点也不在比特2的D4段判定边界垂直区域之内，该星座符号点到比特2的D4段判定边界的距离为该星座符号点到C点(D1和D4的相交位置)的距离。
步骤五、取接收到的星座符号点到各比特判定边界的最小距离作为各比特判定软值的幅值。即取接收到的星座符号点与各比特判定边界的最小距离作为该比特的幅值，用该比特的幅值作为该判定软值的幅值。
若该星座符号点与判定边界的距离越小，表明该星座符号点离判定边界越近，表明判定该比特为0或为1的信息很少，所以利用和各判定边界的最小距离作为判定软值的幅度，体现了判定该比特为0或为1的概率度量。自然地，若在边界上，则不提供任何判定该比特为0或为1的信息，因而该比特位判定软值的幅度为0。如图2所示，比特0判定软值的幅值为和D0，D1，D2的距离的最小值。如图3所示，比特2判定软值的幅值为D1，D2，D3，D4的距离的最小值。
步骤六、由各比特的判定软值的幅值和软值符号得到各比特的最终的判定软值。
本发明的方法，适用于解调技术与信道解码技术相结合的数据通信系统，如DTMB数字地面广播的解调系统，但绝不只局限于DTMB数字地面广播的解调系统。本发明的方法可以用于任意方式的星座符号点软解调。规则MQAM或MPSK(相移键控)或APSK(幅度相位调制)等亦可以使用本发明的方法，是本发明的方法简化的特例。
需要特别强调的是在本发明上述描述中的实施例，仅仅是用来阐述该发明具体实现的方法，便于理解本发明的技术方案和所产生的有益效果，而绝不用来限制本发明，任何在不脱离本发明原理情况下的修改、改进都应视作属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种通信系统中不规则符号星座点软解映射的实现方法，其特征在于，每个比特采用以下步骤实现解调：
步骤一、根据发端星座点映射标准，得到单个比特位的判定边界；
步骤二、判定接收到的星座符号点和该比特位判定边界的位置关系；
步骤三、通过步骤二得到的位置关系判定该比特的软值符号；
步骤四、通过该星座符号点与该比特位判定边界的位置关系计算出该星座符号点到该比特位各段判定边界的距离；
步骤五、取该星座符号点到该比特位各段判定边界的最小距离作为该比特判定软值的幅值；
步骤六、由判定软值的幅值和软值符号得到最终的判定软值。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤一所述的得到单个比特位的判定边界的方法是，根据接收到的复平面上的符号星座点位置，如果某比特位在I-Q直角坐标系中，在某一侧区域的编码为1，在另一侧区域的编码为0，则编码为1和编码为0的交界处即为该比特位的判定边界。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤二所述判定接收到的星座符号点和该比特位的判定边界的位置关系，即判定接收到的复平面上的符号星座点位置位于该比特位的判定边界之内，还是位于判定边界之外；当该星座符号点位于某比特位在I-Q直角坐标系中编码为1一侧区域时，则该星座符号点位于该比特位判定边界之内，当该星座符号点位于该比特位在I-Q直角坐标系中编码为0一侧区域时，则该星座符号点位于该比特位的判定边界之外。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤三所述的通过位置关系判定该比特的软值符号的方法是，若星座符号点在某比特位的判定边界之内，即位于I-Q直角坐标系中编码为1一侧区域时，则该比特的软值符号为正；若星座符号点在某比特位的判定边界之外，即位于I-Q直角坐标系中编码为0一侧区域时，则该比特的软值符号为负。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤四所述的通过星座符号点与该比特位判定边界的位置关系计算出该星座符号点到该比特位各段判定边界的距离的方法是，若星座符号点位于某比特位判定边界的垂直区域之内，则该星座符号点与某比特位该段判定边界的距离为垂直距离；若星座符号点不在该比特位某段判定边界的垂直区域之内，则该星座符号点与该比特位某段判定边界的距离为该星座符号点与该比特位某段判定边界端点的距离。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤五所述的取星座符号点到该比特位各段判定边界的最小距离作为该比特判定软值的幅值的方法是，取星座符号点与该比特位各段判定边界的最小距离作为该比特的幅值，用该比特的幅值作为该判定软值的幅值。
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