CN103780354B - 软解调方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种软解调方法及装置，根据均衡后的信号噪声功率，调整软解调中各个比特的对数似然比，得到修正的软解调信息。使用本发明的技术后，软解调对数似然比的计算中使用的噪声功率是均衡之后各个符号上的噪声功率，计算出可靠的对数似然比值，提高后续译码的准确性，降低系统误码率。

Description

软解调方法及装置
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，特别是涉及一种软解调方法及装置。
背景技术
为了提高系统性能，在接收端译码一般采用软信息输入，因此在解调时需要使用软解调以提供软信息。软解调在计算各个比特的对数似然比时需要知道各个符号上的噪声功率。
在无线通信系统中，使用均衡技术对接收信号进行处理以消除无线信道的影响，然而在对信号进行均衡的同时，均衡的系数对噪声也进行了处理，现有技术中，没有考虑均衡的系数对噪声的处理，软解调计算得到的对数似然比存在误差，使后续译码出错概率增加。
发明内容
基于上述情况，本发明提出了一种软解调方法，得到可靠的对数似然比，提高了后续译码的准确性，降低系统误码率。
为了实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种软解调方法，所述方法包括：根据均衡后的信号噪声功率，调整软解调中各个比特的对数似然比，得到修正的软解调信息。
针对现有技术问题，本发明还提出了一种软解调装置，改善现有软解调计算得到的对数似然比存在误差的问题，适合实际应用。
具体实现方式为：一种软解调装置，所述装置包括修正模块，用于根据均衡后的信号噪声功率，调整软解调中各个比特的对数似然比，得到修正的软解调信息。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明软解调方法及装置，根据均衡后的信号噪声功率，调整软解调中各个比特的对数似然比，得到修正的软解调信息。使用本发明的技术后，软解调对数似然比的计算中使用的噪声功率是均衡之后各个符号上的噪声功率，计算出可靠的对数似然比值，提高后续译码的准确性，降低系统误码率。
附图说明
图1为一个实施例中软解调方法的流程示意图；
图2为一个实施例中软解调装置的结构示意图；
图3为一个实施例中均衡前后的噪声功率对比示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。
一个实施例中软解调方法，所述方法包括：根据均衡后的信号噪声功率，调整软解调中各个比特的对数似然比，得到修正的软解调信息。
从以上描述可知，本方法计算得到修正的软比特对数似然比，提高后续译码的准确性，降低系统误码率。
作为一个实施例，所述均衡后的信号噪声功率和修正的软解调信息包括：
其中为均衡后第i个数据流的第j个符号上的噪声功率，Wj[i]为第j个符号的均衡系数矩阵的第i行，为均衡前第i个数据流的第j个符号上的噪声功率；
其中为第i个数据流的第j个符号的第k个接收比特的修正软比特对数似然比，S0为当前被解调比特为0时对应的星座点集合，S1为当前被解调比特为1时对应的星座点集合，(xi,j,yi,j)为信号的第i个数据流的第j个符号的坐标，sx为理想星座点的横坐标，sy为理想星座点的纵坐标；所述信号为均衡后发射信号的估计值。
作为一个实施例，所述均衡后的信号噪声功率和修正的软解调信息包括：
其中为均衡后第i个数据流的第j个符号上的噪声功率，Wj[i]为第j个符号的均衡系数矩阵的第i行，为均衡前第i个数据流的第j个符号上的噪声功率；
其中为第i个数据流的第j个符号的第k个接收比特的修正软比特对数似然比，S0为当前被解调比特为0时对应的星座点集合，S1为当前被解调比特为1时对应的星座点集合，(xi,j,yi,j)为信号的第i个数据流的第j个符号的坐标，sx为理想星座点的横坐标，sy为理想星座点的纵坐标；所述信号为均衡后发射信号的估计值。
不排除还有其它计算方法。
作为一个实施例，所述均衡为线性均衡。
作为一个实施例，在所述均衡之前，进行信道估计。
为了更好地理解本方法，以下详细阐述一个本方法的应用实例，如图1所示，包括：
步骤S101：信号接收：Y=H·X+Z，其中Y为接收信号，X为发射信号，H为信道衰落矩阵，Z为均值为0、方差为σ的加性白高斯噪声，无线信道使用802.11n标准中的信道模型D，当系统是由M根发射天线和N根接收天线组成，其接收信号可以表示为：
其中X为M×1维的发送信号，Z为N×1维的均值为0、方差为σ的加性白高斯噪声，ρ为平均信噪比；
步骤S102：信道估计：在均衡之前需要做信道估计，信道估计采用LS或LMMSE技术；
步骤S103：利用MMSE线性均衡得到均衡后发射信号的估计值：
其中为均衡后发射信号的估计值，W为MMSE均衡系数，进一步，可得均衡后发射信号的估计值：
其中W是通过使误差的均方值最小而计算出来的，其表达式为：其中ΦZ为噪声协方差矩阵，ΦZ=σ2·IM，σ2为噪声功率，IM为M×M的单位阵，为LS或LMMSE技术估计出来的信道估计值，为共轭转置矩阵；
步骤S104：计算软解调中各个比特的对数似然比：
其中为第i（i=1,…,M）个数据流的第j个符号的第k（k=1,…,R，R为调制阶数）个接收比特的对数似然比，S0为当前被解调比特为0时对应的星座点集合，S1为当前被解调比特为1时对应的星座点集合，(xi,j,yi,j)为均衡后信号的第i个数据流的第j个符号的坐标，sx为理想星座点的横坐标，sy为理想星座点的纵坐标，为均衡前第i个数据流的第j个符号上的噪声功率；
步骤S105：计算均衡后的噪声功率：其中为均衡后第i个数据流的第j个符号上的噪声功率，Wj[i]为第j个符号的均衡系数矩阵的第i行，一般认为，一帧之内一个数据流的各个符号在均衡之前的噪声功率是不变的，噪声功率可通过把频域信道估计变换到时域后估计出来，对于WLAN这种慢变信道而言，一帧之内各个流的噪声功率可以表示为
步骤S106：计算修正的软解调信息：
其中为第i个数据流的第j个符号的第k个接收比特的修正软比特对数似然比。
一个实施例中软解调装置，所述装置包括修正模块，用于根据均衡后的信号噪声功率，调整软解调中各个比特的对数似然比，得到修正的软解调信息。
作为一个实施例，所述均衡后的信号噪声功率和修正的软解调信息包括：
其中为均衡后第i个数据流的第j个符号上的噪声功率，Wj[i]为第j个符号的均衡系数矩阵的第i行，为均衡前第i个数据流的第j个符号上的噪声功率；
其中为第i个数据流的第j个符号的第k个接收比特的修正软比特对数似然比，S0为当前被解调比特为0时对应的星座点集合，S1为当前被解调比特为1时对应的星座点集合，(xi,j,yi,j)为信号的第i个数据流的第j个符号的坐标，sx为理想星座点的横坐标，sy为理想星座点的纵坐标；所述信号为均衡后发射信号的估计值。
作为一个实施例，所述均衡后的信号噪声功率和修正的软解调信息包括：
其中为均衡后第i个数据流的第j个符号上的噪声功率，Wj[i]为第j个符号的均衡系数矩阵的第i行，为均衡前第i个数据流的第j个符号上的噪声功率；
其中为第i个数据流的第j个符号的第k个接收比特的修正软比特对数似然比，S0为当前被解调比特为0时对应的星座点集合，S1为当前被解调比特为1时对应的星座点集合，(xi,j,yi,j)为信号的第i个数据流的第j个符号的坐标，sx为理想星座点的横坐标，sy为理想星座点的纵坐标；所述信号为均衡后发射信号的估计值。
不排除还有其它计算方法。
作为一个实施例，所述均衡为线性均衡。
作为一个实施例，在所述均衡之前，进行信道估计。
为了更好地理解本方法，以下详细阐述一个本装置的应用实例，如图2所示，包括：
信号接收模块，用于信号接收：Y=H·X+Z，其中Y为接收信号，X为发射信号，H为信道衰落矩阵，Z为均值为0、方差为σ的加性白高斯噪声，无线信道使用802.11n标准中的信道模型D，当系统是由M根发射天线和N根接收天线组成，其接收信号可以表示为：
其中X为M×1维的发送信号，Z为N×1维的均值为0、方差为σ的加性白高斯噪声，ρ为平均信噪比；
信道估计模块，用于信道估计：在均衡之前需要做信道估计，信道估计采用LS或LMMSE技术；
MMSE线性均衡模块，利用MMSE线性均衡得到均衡后发射信号的估计值：
其中为均衡后发射信号的估计值，W为MMSE均衡系数，进一步，可得均衡后发射信号的估计值：
其中W是通过使误差的均方值最小而计算出来的，其表达式为：其中ΦZ为噪声协方差矩阵，ΦZ=σ2·IM，σ2为噪声功率，IM为M×M的单位阵，为LS或LMMSE技术估计出来的信道估计值，为共轭转置矩阵；
软解调模块，用于计算软解调中各个比特的对数似然比：
其中为第i（i=1,…,M）个数据流的第j个符号的第k（k=1,…,R，R为调制阶数）个接收比特的对数似然比，S0为当前被解调比特为0时对应的星座点集合，S1为当前被解调比特为1时对应的星座点集合，(xi,j,yi,j)为均衡后信号的第i个数据流的第j个符号的坐标，sx为理想星座点的横坐标，sy为理想星座点的纵坐标，为均衡前第i个数据流的第j个符号上的噪声功率；
噪声功率计算模块，用于计算均衡后的噪声功率：其中为均衡后第i个数据流的第j个符号上的噪声功率，Wj[i]为第j个符号的均衡系数矩阵的第i行，一般认为，一帧之内一个数据流的各个符号在均衡之前的噪声功率是不变的，噪声功率可通过把频域信道估计变换到时域后估计出来，对于WLAN这种慢变信道而言，一帧之内各个流的噪声功率可以表示为
修正模块，用于计算修正的软解调信息：
，其中为第i个数据流的第j个符号的第k个接收比特的修正软比特对数似然比。
如图2所示，本装置各模块连接关系的一个优选的实施例为：信号接收模块、信道估计模块和MMSE线性均衡模块依次顺序连接，MMSE线性均衡模块输出端分别连接软解调模块和噪声功率计算模块输入端，软解调模块和噪声功率计算模块输出端连接修正模块输入端。
首先信号接收模块接收信号；然后信道估计模块进行信道估计；MMSE线性均衡模块对接收信号进行均衡，得到发射信号的估计值；软解调模块计算软解调中各个比特的对数似然比；噪声功率计算模块计算均衡后的噪声功率；最后修正模块根据均衡后的信号噪声功率，调整软解调中各个比特的对数似然比，得到修正的软解调信息，提高了后续译码的准确性，降低系统误码率，适合应用。
如图3所示，一个实施例中均衡前后的噪声功率对比示意图，按照802.11n标准设置参数：HT_length=1024，HT_MF前导格式，20MHz信道带宽，信道模型B，NLOS条件，信道估计使用LS技术，3发3收，在MCS23下仿真，得到BER=0.01处的性能，结果如图3所示，从图中可以看出，噪声功率修改之后的BER性能比噪声功率修改之前的BER性能要好，在MCS23时好3dB左右。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (12)

1.一种软解调方法，其特征在于，所述方法包括：根据均衡后的信号噪声功率，调整软解调中各个比特的对数似然比，得到修正的软解调信息；
所述均衡后的信号噪声功率和修正的软解调信息包括：
其中为均衡后第i个数据流的第j个符号上的噪声功率，Wj[i]为第j个符号的均衡系数矩阵的第i行，为均衡前第i个数据流的第j个符号上的噪声功率；
其中为第i个数据流的第j个符号的第k个接收比特的修正软比特对数似然比，S0为当前被解调比特为0时对应的星座点集合，S1为当前被解调比特为1时对应的星座点集合，(xi,j,yi,j)为信号的第i个数据流的第j个符号的坐标，sx为理想星座点的横坐标，sy为理想星座点的纵坐标；所述信号为均衡后发射信号的估计值。
2.根据权利要求1所述的软解调方法，其特征在于，所述均衡为线性均衡。
3.根据权利要求1所述的软解调方法，其特征在于，在所述均衡之前，进行信道估计。
4.一种软解调方法，其特征在于，所述方法包括：根据均衡后的信号噪声功率，调整软解调中各个比特的对数似然比，得到修正的软解调信息；
所述均衡后的信号噪声功率和修正的软解调信息包括：
其中为均衡后第i个数据流的第j个符号上的噪声功率，Wj[i]为第j个符号的均衡系数矩阵的第i行，为均衡前第i个数据流的第j个符号上的噪声功率；
其中为第i个数据流的第j个符号的第k个接收比特的修正软比特对数似然比，S0为当前被解调比特为0时对应的星座点集合，S1为当前被解调比特为1时对应的星座点集合，(xi,j,yi,j)为信号的第i个数据流的第j个符号的坐标，sx为理想星座点的横坐标，sy为理想星座点的纵坐标；所述信号为均衡后发射信号的估计值。
5.根据权利要求4所述的软解调方法，其特征在于，所述均衡为线性均衡。
6.根据权利要求4所述的软解调方法，其特征在于，在所述均衡之前，进行信道估计。
7.一种软解调装置，其特征在于，所述装置包括修正模块，用于根据均衡后的信号噪声功率，调整软解调中各个比特的对数似然比，得到修正的软解调信息；
所述均衡后的信号噪声功率和修正的软解调信息包括：
其中为均衡后第i个数据流的第j个符号上的噪声功率，Wj[i]为第j个符号的均衡系数矩阵的第i行，为均衡前第i个数据流的第j个符号上的噪声功率；
其中为第i个数据流的第j个符号的第k个接收比特的修正软比特对数似然比，S0为当前被解调比特为0时对应的星座点集合，S1为当前被解调比特为1时对应的星座点集合，(xi,j,yi,j)为信号的第i个数据流的第j个符号的坐标，sx为理想星座点的横坐标，sy为理想星座点的纵坐标；所述信号为均衡后发射信号的估计值。
8.根据权利要求7所述的软解调装置，其特征在于，所述均衡为线性均衡。
9.根据权利要求7所述的软解调装置，其特征在于，在所述均衡之前，进行信道估计。
10.一种软解调装置，其特征在于，所述装置包括修正模块，用于根据均衡后的信号噪声功率，调整软解调中各个比特的对数似然比，得到修正的软解调信息；
所述均衡后的信号噪声功率和修正的软解调信息包括：
其中为均衡后第i个数据流的第j个符号上的噪声功率，Wj[i]为第j个符号的均衡系数矩阵的第i行，为均衡前第i个数据流的第j个符号上的噪声功率；
其中为第i个数据流的第j个符号的第k个接收比特的修正软比特对数似然比，S0为当前被解调比特为0时对应的星座点集合，S1为当前被解调比特为1时对应的星座点集合，(xi,j,yi,j)为信号的第i个数据流的第j个符号的坐标，sx为理想星座点的横坐标，sy为理想星座点的纵坐标；所述信号为均衡后发射信号的估计值。
11.根据权利要求10所述的软解调装置，其特征在于，所述均衡为线性均衡。
12.根据权利要求10所述的软解调装置，其特征在于，在所述均衡之前，进行信道估计。
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