CN102420677A - 一种格雷映射pam信号的软解调方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种格雷映射PAM信号的软解调方法，其实现方法是将次高位至最低位的软信息转化为最高位的软信息，最高位的软信息通过非线性近似函数来计算。

Description

一种格雷映射PAM信号的软解调方法

技术领域

本发明涉及计算机及通信领域，特别涉及一种格雷映射PAM信号的软解调方法。

背景技术

PAM(脉冲幅度调制)是在无线通信中常用的调制方式。格雷映射星座表示所映射的星座是按照格雷码的方式来编码，保证所映射的星座具有对称性，且相邻星座点之间只有一位码元不同。与其它星座相比，格雷映射星座在误符号率相同时具有更低的误比特率。

为了充分利用接收信号的信息进行纠错解码，解调器给解码器提供的应该是能反映接收比特概率的软判决信息，一般用接收比特的对数似然比(LLR，Log-Likelihood Ratio)来表示。对数似然比定义为接收比特为0的后验概率和为1的后验概率的比值的对数。

在高斯白噪声信道下，假设所有星座点出现的概率相等，则似然比Λ_i(r)可以表示为

${\mathrm{\Λ}}_i\left(r\right)=\ln \left(\frac{\underset{s\∈{S_i}^0}{\mathrm{\Σ}}\exp (-\frac{1}{{\mathrm{\σ}}^2}{|r-s|}^2)}{\underset{s\∈{S_i}^1}{\mathrm{\Σ}}\exp (-\frac{1}{{\mathrm{\σ}}^2}{|r-s|}^2)}\right)---\left(1\right)$

其中r为接收信号，表示第i个比特为0对应的星座点集合，

表示第i个比特为1对应的星座点集合，σ²为高斯白噪声的功率谱密度。

直接按照此公式计算涉及大量的指数运算，运算量过大。近似的计算方法只取上式分子分母的和式中最大的那一项，则Λ_i(r)的计算方法可简化为

${\mathrm{\Λ}}_i\left(r\right)=\frac{1}{{\mathrm{\σ}}^2}(\underset{s\∈{S_i}^0}{\min }\left({|r-s|}^2\right)-\underset{s\∈{S_i}^1}{\min }\left({|r-s|}^2\right))---\left(2\right)$

近似方法虽然省去了指数运算，但仍需要计算和所有星座点的欧式距离、并取其中的最小值。

发明内容

本发明针对格雷映射方式下的PAM信号，提出一种软信息计算方法。

本发明将次高位至最低位(比特1至比特m-1)的软信息转化为最高位(比特0)的软信息，最高位的软信息通过非线性近似函数来计算。

设A₀(·)为最高位的软信息计算函数，Λ_i(·)(i＝1，..，m-1)为次高位至最低位的软信息计算函数，则通过(3)式将接收信号r的第i比特的软信息转化h_i(r)第0比特的软信息，

A_i(r)＝A₀(h_i(r))    (3)

其中h_i(r)通过递推求得，递推式为

h_i(r)＝|h_i-1(r)|-2_m-i    (4)

递推的初值h₀(r)＝r。

最高位的软信息通过非线性近似函数来计算

A₀(r)＝sgn(r)(|r|+1)²/σ²    (5)

其中σ²为噪声功率，sgn(r)表示取正负号。

附图说明

图1格雷映射8-PAM的星座图；

图2ML方法(公式1)、Max-Log(公式2)方法和本发明方法计算比特0的软信息的数值比较；

图3ML方法(公式1)、Max-Log(公式2)方法和本发明方法计算比特1的软信息的数值比较；

图4ML方法(公式1)、Max-Log(公式2)方法和本发明方法计算比特2的软信息的数值比较。

具体实施方法

下面以格雷映射8-PAM信号为例来说明本专利的实施方法。

发送端将需要发送的比特分成3个一组，设这3个比特为b₀，b₁，b₂，将它们按照图1所示的方式映射成对应星座发送出去。假设接收端接收到的信号为r。则b₀，b₁，b₂对应的软信息可以按照如下规则来提取。

b₀软信息的计算：

h₀＝r

${\mathrm{\Λ}}_0\left(r\right)=\frac{1}{{\mathrm{\σ}}^2}\mathrm{sgn}\left(h_0\right){\left(\right|h_0|+1)}^2$

b₁软信息的计算：

h₁＝|h₀|-4

${\mathrm{\Λ}}_1\left(r\right)=\frac{1}{{\mathrm{\σ}}^2}\mathrm{sgn}\left(h_1\right){\left(\right|h_1|+1)}^2$

b₂软信息的计算：

h₂＝|h₁|-2

${\mathrm{\Λ}}_2\left(r\right)=\frac{1}{{\mathrm{\σ}}^2}\mathrm{sgn}\left(h_2\right){\left(\right|h_2|+1)}^2$

Claims (3)

1.一种应用于格雷映射PAM信号的软解调方法，其特征在于将次高位至最低位的软信息转化为最高位的软信息，最高位的软信息通过非线性近似函数来计算。

2.根据权利要求1所述的软解调方法，其特征在于将次高位至最低位的软信息转化为最高位的软信息，设Λ₀(·)为最高位的软信息计算函数，Λ_i(·)(i＝1，...，m-1)为次高位至最低位的软信息计算函数，转化方法为：Λ_i(r)＝Λ₀(h_i(r))，其中h_i(r)可以通过递推求得，h_i(r)＝|h_i-1(r)|-2^m-i，递推的初值h₀(r)＝r。

3.根据权利要求1所述的软解调方法，其特征在于给出最高位的软信息通过非线性近似函数sgn(r)(|r|+1)²/σ²，其中σ²为噪声功率，sgn(r)表示取正负号。

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