CN102457471A

CN102457471A - 一种定点化软信息优化的方法和系统

Info

Publication number: CN102457471A
Application number: CN2010105167046A
Authority: CN
Inventors: 严妙奇; 董志峰
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2010-10-22
Filing date: 2010-10-22
Publication date: 2012-05-16
Anticipated expiration: 2030-10-22
Also published as: CN102457471B; WO2012051854A1

Abstract

本发明公开了一种定点化软信息优化的方法，所述方法具体包括：利用信道估计值和基带的频域接收信号得到所述信号的似然距离；对调制编码块内的似然距离进行统一定标；根据统一定标的似然距离得到优化后的软信息。本发明还公开了一种定点化软信息优化的系统，通过上述方法和系统，能够在软信息过大时，释放被冗余信息占用的有效位，以保护较小的软信息包含的信息量，使有限的软信息的数据位得到充分的利用，进而优化了正交幅度调制解调系统的性能。

Description

一种定点化软信息优化的方法和系统

技术领域

本发明涉及正交幅度调制(Quadrature Amplitude Modulation，QAM)中软信息的获取技术，特别是指一种定点化软信息优化的方法和系统。

背景技术

在数据通信系统中，信道编码器针对信号的编码通常采用QAM，这种典型的多级调制可以增加频谱效率。为了通过软判决在接收机信道译码器中译码调制信号，接收机中的解调器通过计算所接收的信号的最大后验概率比，即似然比作为软信息，输出给译码器进行译码。通常情况下为了简化计算，会采用查表的方法来求似然比，也会对似然比采取一些近似的算法。

针对采用QAM进行调制，调制信号点的幅度和相位可以各不相同，其星座结构使得接收信号的某些比特(Bit)的欧氏距离会比较大。但定点化的译码器其输入软信息的有效位是有限的。当信噪比较大时，这些欧式距离较大的Bit的软信息会占用过多的有效位，而抑制了欧式距离较小的Bit的软信息的精度。实际上欧式距离较大的Bit的软信息，提供给译码器的信息却已经饱和。因此，如何抑制饱和信息占用有效的软信息的Bit位是需要解决的问题。

为了更好的理解本发明所解决的问题，通过数学模型进行进一步的阐述：

r = Hs + n, s = \{\begin{matrix} 1 & p = 1 / 2 \\ - 1 & p = 1 / 2 \end{matrix} - - - (1)

在模型公式(1)中，n服从

的高斯分布；S表示所针对Bit的信源，其中，1代表1，-1代表0；r代表依次输出得到的接收信号的采样，H代表信道衰落，p代表s取该值的概率。

数字软解调器的输出就是某一个Bit的似然比，可以表示为：

LLR = \frac{P (s = 1 / R = r)}{P (s = - 1 / R = r)}

(2)

= e^{- (\frac{{| | r - H | |}^{2}}{2 N_{0}^{2}} - \frac{{| | r - (- H) | |}^{2}}{2 N_{0}^{2}})}

其中，R代表接收信号可能的值，P代表的是针对S的条件概率。

这就是所谓的似然比，由于似然比是接收信号r的单调函数，所以实际上，解调器的输出是取似然比的近似值，即所谓的似然距离，由SI来表示，则

SI = \ln (LLR) = - (\frac{{| | r - H | |}^{2}}{2 N_{0}^{2}} - \frac{{| | r - (- H) | |}^{2}}{2 N_{0}^{2}}) \approx LLR - - - (3)

对公式(3)可以进一步近似，下面给出16QAM调制时进一步近似的各Bit的软信息输出如公式(4)所示：

SI₀＝2*A-img(r)

SI₁＝img(r) (4)

SI₂＝2*A-real(r)

SI₃＝real(r)

图1为16QAM调制时一个实例的星座图，如图1所示，公式(4)中A表示图中A点距离坐标原点的距离。针对接收信号的采样r，图1中SI₁为r距离横坐标的距离SI₁＝img(H^*r)，SI₃为r距离纵坐标的距离SI₃＝real(H^*r)，大小大概相差3倍。由此，可以得出Bit3和Bit1的软信息相差约3的平方，即9倍，而实际上Bit3和Bit1经历的信道条件和所受的噪声干扰都是一样的。此时，无论怎样提升发射功率，Bit1的软信息都只有Bit3的软信息的1/9，无法得到改善，译码器会认为Bit1的软信息的这种损失是由噪声的干扰引起的，从而影响性能的提升。进一步的，在64QAM调制下，这种影响更加明显，某些Bit的欧氏距离是其他Bit欧氏距离的49倍。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种定点化软信息优化的方法和系统，能够抑制饱和信息占用有效的软信息的Bit位。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明提供了一种定点化软信息优化的方法，所述方法包括：

利用信道估计值和基带的频域接收信号得到所述信号的似然距离；

对调制编码块内的似然距离进行统一定标，并根据统一定标的似然距离得到优化后的软信息。

其中，所述根据统一定标的似然距离得到优化后的软信息，包括：

针对高信噪比条件下统一定标后的似然距离，先去除冗余信息，然后利用软信息非线性映射表进行查找，得到优化后的软信息；针对低信噪比条件下统一定标后的似然距离，根据所述似然距离得到优化后的软信息。

其中，所述去除冗余信息为：将统一定标后的似然距离进行左移两位的饱和移位，有溢出时，则取最大值，符号位保留，然后取该数据的Bit7至Bit15。

其中，所述利用软信息非线性映射表进行查找，为：提取去除冗余信息后的软信息的符号位，再提取所述去除冗余信息后的软信息的绝对值作为软信息非线性映射表的索引下标，根据索引下标查找得到对应的表中的软信息值，然后用表中的软信息值乘以符号位得到优化后的软信息。

其中，所述利用信道估计值和基带的频域接收信号得到所述信号的似然距离，为：利用信道估计值和基带的频域接收信号，根据最大后验概率准则求取所述接收信号的似然距离。

其中，所述统一定标，为：对整个调制编码块的所有Bit进行轮询，找到所有Bit的软信息的符号位最小的Bit，将最小的Bit的符号位记为Min_Scale；然后对整个调制编码块的Bit进行轮询，计算每个Bit的软信息的符号位，记为Scale；并对每个Bit的软信息左移Scale-Min_Scale位。

本发明还提供了一种定点化软信息优化的系统，所述系统包括：似然距离确定模块和软信息优化模块；其中，

所述似然距离确定模块，用于利用信道估计值和基带的频域接收信号得到所述信号的似然距离，将似然距离发送给软信息优化模块；

所述软信息优化模块，用于对调制编码块内的似然距离进行统一定标，并根据统一定标的似然距离得到优化后的软信息。

本发明所提供的定点化软信息优化的方法和系统，利用信道估计值和基带的频域接收信号得到所述信号的似然距离；对调制编码块内的似然距离进行统一定标；根据统一定标的似然距离得到优化后的软信息。能够在软信息过大时，释放被冗余信息占用的有效位，以保护较小的软信息包含的信息量，使有限的软信息的数据位得到充分的利用，进而优化QAM解调系统的性能。

附图说明

图1为16QAM调制时一个实例的星座图；

图2为本发明定点化软信息优化的方法流程示意图；

图3为本发明定点化软信息优化的方法的具体流程示意图；

图4为本发明定点化软信息优化的系统结构示意图。

具体实施方式

本发明的基本思想是：利用信道估计值和基带的频域接收信号得到所述信号的似然距离；对调制编码块内的似然距离进行统一定标；根据统一定标的似然距离得到优化后的软信息。

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案进一步详细阐述。

图2为本发明定点化软信息优化的方法流程示意图，如图2所示，所述优化的方法，具体包括以下步骤：

步骤201，利用信道估计值和基带的频域接收信号得到所述信号的似然距离；

具体的，利用信道估计值和基带的频域接收信号，根据最大后验概率准则求取所述接收信号的似然距离。

步骤202，对每一个调制编码块内的似然距离进行统一定标；

具体的，对一个调制编码块内的似然距离进行统一定标的目的是：使每一个所述编码块内最大的数据的有效位成为除了符号位以外的最高位。需要说明的是，所述使编码块内最大的数据的有效位成为除了符号位以外的最高位过程中符号位要保留；其中，所述调制编码块可以理解为一个数据包。

步骤203，根据统一定标的似然距离得到优化后的软信息。

具体的，所述根据统一定标的似然距离得到优化后的软信息，具体包括：针对高信噪比条件下统一定标后的似然距离，先去除冗余信息，然后利用软信息非线性映射表进行查找，得到优化后的软信息；针对低信噪比条件下统一定标后的似然距离，可以根据现有技术近似得到优化后的软信息。

进一步的，在得到优化后的软信息之后还包括发送给译码器进行译码。

图3为本发明定点化软信息优化的方法的具体流程示意图，如图3所示，所述具体流程包括以下步骤：

步骤301，利用先验信息进行信道估计，得到信道估计值；

具体的，所述先验信息可以是前一帧得到的信息，或导频信息等。

步骤302，根据信道估计值和基带的频域接收信号利用公式(4)求取每个Bit的软信息的似然距离；

步骤303，对调制编码块内的似然距离进行统一定标；

具体的，所述进行统一定标，包括：对整个调制编码块的所有Bit进行轮询，找到所有Bit的软信息的符号位最小的Bit，将它的符号位记为Min_Scale；然后对整个调制编码块的Bit进行轮询，计算每个Bit的软信息的符号位，记为Scale，同时对每个Bit的软信息左移Scale-Min_Scale位，完成统一定标。

步骤304，根据先验信息估计该编码块的信噪比，当信噪比大于某一门限值时，执行步骤305，否则执行步骤306；

具体的，所述信噪比的门限值可以根据网络的实际情况进行设置。

步骤305，先去除冗余信息，然后利用软信息非线性映射表进行查找，得到优化后的软信息，结束处理流程；

具体的，所述去除冗余信息，具体为：将统一定标过后的似然距离进行左移2位的饱和移位，即左移2位，若有溢出，则取最大值，符号位保留，并取该数据的Bit7-Bit15，得到软信息S，依据软信息S利用软信息非线性映射表进行查找，得到优化后的软信息。

步骤306，根据统一定标后的似然距离，结合现有技术近似得到优化后的软信息。

在步骤305中，所述软信息非线性映射表预先设置在QAM解码器中，具体内容如表1所示。所述查找的方法，具体为：提取软信息S的符号位，标识为p，再提取软信息S的绝对值abs(S)作为表1的索引下标，即表1中的Index；根据索引下标查找得到对应的表中的软信息值Soft_Infor，然后用Soft_Infor乘以符号位p得到优化后的软信息。

表1

图4为本发明定点化软信息优化的系统结构示意图，如图4所示，所述系统位于QAM解调器中，包括：似然距离确定模块41和软信息优化模块42，其中，

所述似然距离确定模块41，用于利用信道估计值和基带的频域接收信号得到所述信号的似然距离，将似然距离发送给软信息优化模块42；

具体的，所述似然距离确定模块41利用信道估计值和基带的频域接收信号，根据最大后验概率准则求取所述接收信号的似然距离。

所述软信息优化模块42，用于对每一个调制编码块内的似然距离进行统一定标，根据统一定标的似然距离得到优化后的软信息。

具体的，所述软信息优化模块42对每一个调制编码块内的似然距离进行统一定标的目的是：使所述编码块内最大的数据的有效位成为除了符号位以外的最高位。

需要说明的是，所述使所述编码块内最大的数据的有效位成为除了符号位以外的最高位过程中符号位要保留；其中，所述调制编码块可以理解为一个数据包。所述进行统一定标，包括：对整个调制编码块的所有Bit进行轮询，找到所有Bit的软信息的符号位最小的Bit，将它的符号位记为Min_Scale；然后对整个调制编码块的Bit进行轮询，计算每个Bit的软信息的符号位，记为Scale，同时对每个Bit的软信息左移Scale-Min_Scale位，完成统一定标。

所述根据统一定标的似然距离得到优化后的软信息，具体包括：针对高信噪比条件下统一定标后的似然距离，先去除冗余信息，然后利用软信息非线性映射表进行查找，得到优化后的软信息；针对低信噪比条件下统一定标后的似然距离，可以根据现有技术近似得到优化后的软信息。

其中，区分高信噪比和低信噪比的条件为根据网络的实际情况设置一个门限值，大于门限值的属于高信噪比，小于等于门限值的属于低信噪比。所述去除冗余信息，具体为：将统一定标过后的似然距离进行左移2位的饱和移位，即左移2位，若有溢出，则取最大值，符号位保留，并取该数据的Bit7-Bit15，得到去除了冗余信息的软信息S。然后依据软信息S利用软信息非线性映射表进行查找，具体为：提取软信息S的符号位，标识为p，再提取软信息S的绝对值abs(S)作为表1的索引下标，即表1中的Index；根据索引下标查找得到Soft_Infor，然后用Soft_Infor乘以符号位p得到优化后的软信息。

进一步的，所述QAM解调器中还包括译码器，用于对优化后的软信息进行译码。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种定点化软信息优化的方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据统一定标的似然距离得到优化后的软信息，包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述去除冗余信息为：将统一定标后的似然距离进行左移两位的饱和移位，有溢出时，则取最大值，符号位保留，然后取该数据的Bit7至Bit15。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述利用软信息非线性映射表进行查找，包括：提取去除冗余信息后的软信息的符号位，再提取所述去除冗余信息后的软信息的绝对值作为软信息非线性映射表的索引下标，根据索引下标查找得到对应的表中的软信息值，然后用表中的软信息值乘以符号位得到优化后的软信息。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述利用信道估计值和基带的频域接收信号得到所述信号的似然距离，包括：利用信道估计值和基带的频域接收信号，根据最大后验概率准则求取所述接收信号的似然距离。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述统一定标，包括：对整个调制编码块的所有Bit进行轮询，找到所有Bit的软信息的符号位最小的Bit，将最小的Bit的符号位记为Min_Scale；然后对整个调制编码块的Bit进行轮询，计算每个Bit的软信息的符号位，记为Scale；并对每个Bit的软信息左移Scale-Min_Scale位。

7.一种定点化软信息优化的系统，其特征在于，所述系统包括：似然距离确定模块和软信息优化模块；其中，

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述软信息优化模块根据统一定标的似然距离得到优化后的软信息，包括：

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述软信息优化模块去除冗余信息，为：将统一定标过后的似然距离进行左移两位的饱和移位，有溢出时，则取最大值，符号位保留，然后取该数据的Bit7-Bit15。

10.根据权利要求8或9所述的系统，其特征在于，所述软信息优化模块中利用软信息非线性映射表进行查找，为：提取去除冗余信息后的软信息的符号位，再提取所述去除冗余信息后的软信息的绝对值作为软信息非线性映射表的索引下标，根据索引下标查找得到对应的表中的软信息值，然后用表中的软信息值乘以符号位得到优化后的软信息。