CN104506479B - 一种调制信号的软解映射实现方法及装置 - Google Patents

一种调制信号的软解映射实现方法及装置 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种调制信号的软解映射实现方法及装置，该方法包括：获取输入信号；计算输入信号与预设星座集的每个星座点之间的距离值；对第1个比特为0和1时所对应的距离值分别进行N‑1级两两比较处理，对第k个比特为0和1时所对应的距离值分别进行N‑k+1级两两比较处理，k的值依次取2，3…N，得到每个比特的0时最小距离值和1时最小距离值；对每个比特的0时最小距离值与1时最小距离值进行相减处理，得到每个比特的软信息。本申请实施例公开的方法中，对第k+1个比特进行两两比较处理时的原始输入数据为第k个比特所对应的第1级两两比较处理的比较结果，避免了由于重复比较导致的占用大量计算资源和存储资源的情况发生。

Description

一种调制信号的软解映射实现方法及装置
技术领域
本发明涉及信号调制技术领域，特别涉及一种调制信号的软解映射实现方法及装置。
背景技术
目前，PSK(PSK，Phase Shift Keying，即相移键控)和QAM(Quadrature AmplitudeModulation，即正交幅度调制)调制技术广泛应用于移动通信、无线局域网和数字电视广播等系统中。
PSK调制技术和QAM调制技术通常与编码技术相结合，对PSK调制信号或QAM调制信号进行解映射后得到的结果会被作为输入信号输入到信道译码器。解映射的方式包括硬解映射和软解映射，相对于硬解映射，通过软解映射得到的软信息作为信道译码器的输入信号时，可以显著提高译码性能。
然而，现有技术中，在对PSK调制信号或QAM调制信号进行软解映射，以获得软信息的过程中，占用了大量的计算资源和存储资源。
综上所述可以看出，如何减少在求解软信息时所占用的计算资源和存储资源是目前亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种调制信号的软解映射实现方法及装置，减少了在求解软信息时所占用的计算资源和存储资源。其具体方案如下：
一种调制信号的软解映射实现方法，包括：
获取输入信号；
分别计算所述输入信号与预设星座集的每一个星座点之间的距离值，所述预设星座集包括M个星座点，M为2的N次方，N为正整数，所述M个星座点分别与M个码元一一互为映射，所述M个码元为，通过对包含有N个比特的比特集进行不同取值后得到的；
对第1个比特为0和1时所对应的距离值分别进行N-1级两两比较处理，相应地得到所述第1个比特的0时最小距离值和1时最小距离值，所述N-1级两两比较处理中包括2N-2次比较；
对第k个比特为0和1时所对应的距离值分别进行N-k+1级两两比较处理，k的值依次取2，3，4…N，相应地得到所述第k个比特的0时最小距离值和1时最小距离值，所述N-k+1级两两比较处理中包括2N-k+2-2次比较，其中，对第k+1个比特进行两两比较处理时的原始输入数据为第k个比特所对应的第1级两两比较处理的比较结果；
分别对每一个比特的0时最小距离值与1时最小距离值进行相减处理，相应地得到每一个比特的软信息。
优选的，所述调制信号为M阶的相移键控调制信号。
优选的，所述调制信号为M阶的正交幅度调制信号。
优选的，与所述预设星座集对应的星座图的形状为矩形或圆形。
优选的，所述距离值的计算公式为：
其中，表示输入信号，Xi表示第i星座点，i∈[1,2,3...M]。
优选的，所述距离值的计算公式为：
其中，表示输入信号，Xi表示第i星座点，i∈[1,2,3...M]。
本发明还公开了一种调制信号的软解映射实现装置，包括：
信号接收模块，用于获取输入信号；
距离计算模块，用于分别计算所述输入信号与预设星座集的每一个星座点之间的距离值，所述预设星座集包括M个星座点，M为2的N次方，N为正整数，所述M个星座点分别与M个码元一一互为映射，所述M个码元为，通过对包含有N个比特的比特集进行不同取值后得到的；
距离比较模块，用于对第1个比特为0和1时所对应的距离值分别进行N-1级两两比较处理，相应地得到所述第1个比特的0时最小距离值和1时最小距离值，所述N-1级两两比较处理中包括2N-2次比较；对第k个比特为0和1时所对应的距离值分别进行N-k+1级两两比较处理，k的值依次取2，3，4…N，相应地得到所述第k个比特的0时最小距离值和1时最小距离值，所述N-k+1级两两比较处理中包括2N-k+2-2次比较，其中，对第k+1个比特进行两两比较处理时的原始输入数据为第k个比特所对应的第1级两两比较处理的比较结果；
减法模块，用于分别对每一个比特的0时最小距离值与1时最小距离值进行相减处理，相应地得到每一个比特的软信息。
优选的，所述距离计算模块包括M个距离计算单元。
优选的，所述减法模块包括N个减法单元。
优选的，所述距离比较模块包括N组距离比较单元组；第1组距离比较单元组用于对所述第1个比特为0和1时所对应的距离值进行所述N-1级两两比较处理，第k组距离比较单元组用于对所述第k个比特为0和1时所对应的距离值进行所述N-k+1级两两比较处理；所述第1组距离比较单元组包括2N-2个距离比较单元，所述第k组距离比较单元组包括2N-k+2-2个距离比较单元。
本发明中，在计算第k个比特的0时最小距离值和1时最小距离值时，k的值依次取2，3，4…N，对第k+1个比特进行两两比较处理时的原始输入数据为第k个比特所对应的第1级两两比较处理的比较结果，这样，在计算第k+1个比特的0时最小距离值和1时最小距离值时，只需要进行2N-k+2-2次比较，而不必在每计算一个比特的0时最小距离值和1时最小距离值时都进行2N-2次比较，相应地减少了所需的距离比较单元的数量，避免了由于重复比较所导致的占用大量计算资源和存储资源的情况发生，也即，本发明减少了在求解软信息时所占用的计算资源和存储资源。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明公开的一种调制信号的软解映射实现方法的流程图；
图2为本发明公开的一种调制信号的软解映射实现装置结构示意图；
图3为本发明公开的以16QAM调制信号为例，获得第1个比特的软信息的原理结构示意图；
图4为本发明公开的以16QAM调制信号为例，获得第2个比特的软信息的原理结构示意图；
图5为本发明公开的以16QAM调制信号为例，获得第3个比特的软信息的原理结构示意图；
图6为本发明公开的以16QAM调制信号为例，获得第4个比特的软信息的原理结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明公开了一种调制信号的软解映射实现方法，参见图1所示，该方法包括：
步骤S101：获取输入信号；
步骤S102：分别计算输入信号与预设星座集的每一个星座点之间的距离值，预设星座集包括M个星座点，M为2的N次方，N为正整数，M个星座点分别与M个码元一一互为映射，M个码元为，通过对包含有N个比特的比特集进行不同取值后得到的；
步骤S103：对第1个比特为0和1时所对应的距离值分别进行N-1级两两比较处理，相应地得到第1个比特的0时最小距离值和1时最小距离值，N-1级两两比较处理中包括2N-2次比较；
步骤S104：对第k个比特为0和1时所对应的距离值分别进行N-k+1级两两比较处理，k的值依次取2，3，4…N，相应地得到第k个比特的0时最小距离值和1时最小距离值，N-k+1级两两比较处理中包括2N-k+2-2次比较，其中，对第k+1个比特进行两两比较处理时的原始输入数据为第k个比特所对应的第1级两两比较处理的比较结果；
步骤S105：分别对每一个比特的0时最小距离值与1时最小距离值进行相减处理，相应地得到每一个比特的软信息。
本发明公开的软解映射实现方法可应用于M阶的PSK调制信号，也可以应用于M阶的QAM调制信号。
上述预设星座集中包含的星座点的个数与调制信号的阶数相一致，即同为M，其中，M为2的N次方，并将M个星座点与M个互不相同的码元进行一一映射，上述M个码元是通过对一个由log2M个比特构成的比特集进行不同取值后得到的，例如，取M为4，则上述星座集中包括4个星座点，可记为S1、S2、S3和S4，上述比特集包括2个比特，可记为a2a1，其中，比特a1的取值可以是0或1，比特a2的取值也可以是0或1，通过对比特集a2a1进行不同取值，从而得到4个具体的码元，分别为00、01、10和11，将码元00、01、10、11分别与星座点S1、S2、S3、S4进行一一映射，构成了码元与星座点的映射关系。星座集在笛卡尔坐标系上的表示形式称为星座图，其中，星座图的形状可以是矩形，也可以是圆形，在必要的情况下，还可以构成其他的形状。
上述公开的调制信号的软解映射实现方法中，在计算第k个比特的0时最小距离值和1时最小距离值时，k的值依次取2，3，4…N，对第k+1个比特进行两两比较处理时的原始输入数据为第k个比特所对应的第1级两两比较处理的比较结果，这样，在计算第k+1个比特的0时最小距离值和1时最小距离值时，只需要进行2N-k+2-2次比较，而不必在每计算一个比特的0时最小距离值和1时最小距离值时都进行2N-2次比较，相应地减少了所需的距离比较单元的数量，避免了由于重复比较所导致的占用大量计算资源和存储资源的情况发生，也即，本发明减少了在求解软信息时所占用的计算资源和存储资源。
本发明实施例一公开了一种具体的调制信号的软解映射实现方法，该方法以16阶的QAM调制信号为例，对本发明进行具体阐述。
16阶的QAM调制信号即为16QAM调制信号，相应的星座集中包括16个星座点，分别记为X1～X16，相应的比特集包括4个比特，分别记为b4b3b2b1，其中，每一个比特均可取0值或1值，通过对比特集b4b3b2b1进行不同取值后，得到16个具体的码元，分别为0000～1111，码元和星座点的映射关系参见表1。
表1
将输入信号记为第n个比特bn的软信息可通过下式获得：
其中，Ω0,n表示第n个比特bn为0时所对应的星座点的集合，Ω1,n表示第n个比特bn为1时所对应的星座点的集合，以表1为例，第3个比特b3为0时所对应的星座点的集合是Ω0,3＝{X1，X2，X3，X4，X9，X10，X11，X12}，第3个比特b3为1时所对应的星座点的集合是Ω1,3＝{X5，X6，X7，X8，X13，X14，X15，X16}。
另外，表示输入信号与第i个星座点之间的距离值，记为Di，即中的Xi∈Ω0,n，表示集合中的最小值；中的Xi∈Ω1,n，表示集合中的最小值。
当然，为了进一步降低占用的计算资源和存储资源，可以去掉中的平方运算，即令这样，计算第n个比特bn的软信息的公式变为：
获取到输入信号后，分别计算输入信号与上述16个星座点之间的距离值，相应地得到16个距离值，分别为D1～D16，由于上述16个星座点与上述16个码元一一对应，所以上述16个码元与16个距离值也存在着一一对应的关系，请参见表2。
表2
根据表2，对第1个比特b1为0和1时所对应的距离值分别进行3级两两比较处理，相应地得到第1个比特的0时最小距离值和1时最小距离值，请参见表3，其中，针对第1比特的第1级两两比较处理中包括8次比较，针对第1比特的第2级两两比较处理中包括4次比较，针对第1比特的第3级两两比较处理中包括2次比较，所以，上述3级两两比较处理中一共包括了24-2＝14次比较，每一次比较的比较结果记为的字面意思是与取值为v的第1个比特对应的第h级两两比较处理中的第f次比较的比较结果，其中，v∈[0,1]，h∈[1,2,3]。
表3
对第k个比特bk为0和1时所对应的距离值分别进行5-k级两两比较处理，k的值依次取2，3，4，相应地得到第k个比特的0时最小距离值和1时最小距离值。将针对取值为v′的第k个比特展开的第h′级两两比较处理中的第f′次比较的比较结果记为其中，v′∈[0,1]，k∈[2,3,4]，h′∈[1,2...5-k]。
对第2个比特b2为0和1时所对应的距离值分别进行3级两两比较处理，一共进行了24-2＝14次比较，请参见表4。
对第3个比特b3为0和1时所对应的距离值分别进行2级两两比较处理，一共进行了23-2＝6次比较，请参见表5，其中，对第3个比特进行两两比较处理时的原始输入数据为第2个比特所对应的第1级两两比较处理的比较结果，分别为和这样，只需对8个距离值进行两两比较处理便可以得到第3个比特的0时最小距离值和1时最小距离值，而不必对所有的16个距离值进行两两比较处理，从而减少了计算量，节省了计算资源和存储资源。
表4
表5
对第4个比特b4为0和1时所对应的距离值分别进行1级两两比较处理，一共进行了22-2＝2次比较，请参见表6，其中，对第4个比特进行两两比较处理时的原始输入数据为第3个比特所对应的第1级两两比较处理的比较结果，分别为和这样，只需对4个距离值进行两两比较处理便可以得到第4个比特的0时最小距离值和1时最小距离值，而不必对所有的16个距离值进行两两比较处理，从而减少了计算量，节省了计算资源和存储资源。
表6
根据表3可知，第1比特的0时最小距离值和1时最小距离值分别为和根据表4可知，第2比特的0时最小距离值和1时最小距离值分别为和根据表5可知，第3比特的0时最小距离值和1时最小距离值分别为和根据表6可知，第4比特的0时最小距离值和1时最小距离值分别为和从而进一步可以得到b1、b2、b3和b4的软信息：
上述公开的具体的调制信号的软解映射实现方法中，可以看出对16QAM调制信号进行软解映射的过程，一共进行的比较的次数为：14+14+6+2＝36次，假如在获取第k+1比特的0时最小距离值和1时最小距离值的过程中，没有将第k个比特所对应的第1级两两比较处理的比较结果作为对第k+1个比特进行两两比较处理时的原始输入数据，则需要进行14×4＝56次的比较，显然，本发明可以有效地减少了计算量，节省了计算资源和存储资源；另外，还可以对计算距离值的公式进行简化，即去掉原有的公式中的平方运算，从而进一步的减少了计算量。
本发明还公开了一种调制信号的软解映射实现装置，参见图2所示，包括：
信号接收模块21，用于获取输入信号；
距离计算模块22，用于分别计算输入信号与预设星座集的每一个星座点之间的距离值，预设星座集包括M个星座点，M为2的N次方，N为正整数，M个星座点分别与M个码元一一互为映射，M个码元为，通过对包含有N个比特的比特集进行不同取值后得到的；
距离比较模块23，用于对第1个比特为0和1时所对应的距离值分别进行N-1级两两比较处理，相应地得到第1个比特的0时最小距离值和1时最小距离值，N-1级两两比较处理中包括2N-2次比较；对第k个比特为0和1时所对应的距离值分别进行N-k+1级两两比较处理，k的值依次取2，3，4…N，相应地得到第k个比特的0时最小距离值和1时最小距离值，N-k+1级两两比较处理中包括2N-k+2-2次比较，其中，对第k+1个比特进行两两比较处理时的原始输入数据为第k个比特所对应的第1级两两比较处理的比较结果；
减法模块24，用于分别对每一个比特的0时最小距离值与1时最小距离值进行相减处理，相应地得到每一个比特的软信息。
其中，距离计算模块22包括M个距离计算单元，减法模块24包括N个减法单元，距离比较模块23包括N组距离比较单元组；第1组距离比较单元组用于对第1个比特为0和1时所对应的距离值进行N-1级两两比较处理，第k组距离比较单元组用于对第k个比特为0和1时所对应的距离值进行N-k+1级两两比较处理；第1组距离比较单元组包括2N-2个距离比较单元，第k组距离比较单元组包括2N-k+2-2个距离比较单元。
同样以16QAM调制信号为例，获得第1比特的软信息的原理结构示意图请参见图3所示，占用了16个距离计算单元、14个距离比较单元和1个减法单元；获得第2比特的软信息的原理结构示意图请参见图4所示，占用了14个距离比较单元和1个减法单元；获得第3比特的软信息的原理结构示意图请参见图5所示，占用了6个距离比较单元和1个减法单元；获得第4比特的软信息的原理结构示意图请参见图6所示，占用了2个距离比较单元和1个减法单元；由此可知，针对16QAM调制信号的软解映射实现装置一共需要占用16个距离计算单元、36个距离比较单元和4个减法单元，如果没有将第k个比特所对应的第1级两两比较处理的比较结果作为对第k+1个比特进行两两比较处理时的原始输入数据，则需要14×4＝56个距离比较单元，显然，本发明可以有效地减少占用的计算资源和存储资源。
上述公开的调制信号的软解映射实现装置中，在计算第k个比特的0时最小距离值和1时最小距离值时，k的值依次取2，3，4…N，对第k+1个比特进行两两比较处理时的原始输入数据为第k个比特所对应的第1级两两比较处理的比较结果，这样，在计算第k+1个比特的0时最小距离值和1时最小距离值时，只需要进行2N-k+2-2次比较，而不必在每计算一个比特的0时最小距离值和1时最小距离值时都进行2N-2次比较，相应地减少了所需的距离比较单元的数量，避免了由于重复比较所导致的占用大量计算资源和存储资源的情况发生，也即，本发明减少了在求解软信息时所占用的计算资源和存储资源。
需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
最后，还需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上对本发明所提供的一种调制信号的软解映射实现方法及装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种调制信号的软解映射实现方法，其特征在于，包括：
获取输入信号；
分别计算所述输入信号与预设星座集的每一个星座点之间的距离值，所述预设星座集包括M个星座点，M为2的N次方，N为正整数，所述M个星座点分别与M个码元一一互为映射，所述M个码元为，通过对包含有N个比特的比特集进行不同取值后得到的；
对第1个比特为0和1时所对应的距离值分别进行N-1级两两比较处理，相应地得到所述第1个比特的0时最小距离值和1时最小距离值，所述N-1级两两比较处理中包括2N-2次比较；
对第k个比特为0和1时所对应的距离值分别进行N-k+1级两两比较处理，k的值依次取2，3，4…N，相应地得到所述第k个比特的0时最小距离值和1时最小距离值，所述N-k+1级两两比较处理中包括2N-k+2-2次比较，其中，对第k+1个比特进行两两比较处理时的原始输入数据为第k个比特所对应的第1级两两比较处理的比较结果；
分别对每一个比特的0时最小距离值与1时最小距离值进行相减处理，相应地得到每一个比特的软信息；
其中，所述软解映射实现方法应用于M阶的PSK调制信号或M阶的QAM调制信号。
2.根据权利要求1所述的调制信号的软解映射实现方法，其特征在于，所述调制信号为M阶的相移键控调制信号。
3.根据权利要求1所述的调制信号的软解映射实现方法，其特征在于，所述调制信号为M阶的正交幅度调制信号。
4.根据权利要求1所述的调制信号的软解映射实现方法，其特征在于，与所述预设星座集对应的星座图的形状为矩形或圆形。
5.根据权利要求1至4任一项所述的调制信号的软解映射实现方法，其特征在于，所述距离值的计算公式为：
<mrow> <msub> <mi>D</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>=</mo> <msup> <mrow> <mo>|</mo> <mrow> <mover> <mi>X</mi> <mo>^</mo> </mover> <mo>-</mo> <msub> <mi>X</mi> <mi>i</mi> </msub> </mrow> <mo>|</mo> </mrow> <mn>2</mn> </msup> </mrow>
其中，表示输入信号，Xi表示第i星座点，i∈[1,2,3...M]。
6.根据权利要求1至4任一项所述的调制信号的软解映射实现方法，其特征在于，所述距离值的计算公式为：
<mrow> <msub> <mi>D</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>=</mo> <mrow> <mo>|</mo> <mrow> <mover> <mi>X</mi> <mo>^</mo> </mover> <mo>-</mo> <msub> <mi>X</mi> <mi>i</mi> </msub> </mrow> <mo>|</mo> </mrow> </mrow>
其中，表示输入信号，Xi表示第i星座点，i∈[1,2,3...M]。
7.一种调制信号的软解映射实现装置，其特征在于，包括：
信号接收模块，用于获取输入信号；
距离计算模块，用于分别计算所述输入信号与预设星座集的每一个星座点之间的距离值，所述预设星座集包括M个星座点，M为2的N次方，N为正整数，所述M个星座点分别与M个码元一一互为映射，所述M个码元为，通过对包含有N个比特的比特集进行不同取值后得到的；
距离比较模块，用于对第1个比特为0和1时所对应的距离值分别进行N-1级两两比较处理，相应地得到所述第1个比特的0时最小距离值和1时最小距离值，所述N-1级两两比较处理中包括2N-2次比较；对第k个比特为0和1时所对应的距离值分别进行N-k+1级两两比较处理，k的值依次取2，3，4…N，相应地得到所述第k个比特的0时最小距离值和1时最小距离值，所述N-k+1级两两比较处理中包括2N-k+2-2次比较，其中，对第k+1个比特进行两两比较处理时的原始输入数据为第k个比特所对应的第1级两两比较处理的比较结果；
减法模块，用于分别对每一个比特的0时最小距离值与1时最小距离值进行相减处理，相应地得到每一个比特的软信息；
其中，所述软解映射实现装置应用于M阶的PSK调制信号或M阶的QAM调制信号。
8.根据权利要求7所述的调制信号的软解映射实现装置，其特征在于，所述距离计算模块包括M个距离计算单元。
9.根据权利要求7所述的调制信号的软解映射实现装置，其特征在于，所述减法模块包括N个减法单元。
10.根据权利要求7至9任一项所述的调制信号的软解映射实现装置，其特征在于，所述距离比较模块包括N组距离比较单元组；第1组距离比较单元组用于对所述第1个比特为0和1时所对应的距离值进行所述N-1级两两比较处理，第k组距离比较单元组用于对所述第k个比特为0和1时所对应的距离值进行所述N-k+1级两两比较处理；所述第1组距离比较单元组包括2N-2个距离比较单元，所述第k组距离比较单元组包括2N-k+2-2个距离比较单元。
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