CN104639495A - 星座软解映射的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种星座软解映射的方法和装置，其中，所述方法包括以下步骤：获取接收信息符号和信道状态信息；根据接收信息符号和信道状态信息进行硬判决，以获取硬判决结果；根据所求比特的位置和硬判决结果计算参考点；根据所求比特的位置和参考点确定参考点所在的星座点边界；根据接收信息符号、信道状态信息、参考点和星座点边界计算所求比特的对数似然比。本发明实施例的星座软解映射的方法，减少了对数似然比计算量、计算时间以及减少了系统资源占用、降低了硬件实现成本。

Description

星座软解映射的方法和装置

技术领域

本发明涉及数字信息通信领域，尤其涉及一种星座软解映射的方法和装置。

背景技术

目前最常用的星座映射的软解方法包括以下步骤:

步骤1：接收信息符号；

步骤2：根据信息符号中每个比特与信号空间内中每个星座点，通过公式(2)求取对数似然比，这种方法称为Max-Log-MAP算法；

对数似然比LLR(Log-Likelihood Ratio)常用于表达信息符号中每个比特的软信息；

对于某个比特b，其对数似然比定义为：

$\mathrm{LLR}\left(b\right)=\log \frac{P(b=1|y)}{P(b=0|y)},---\left(1\right)$

得到的对数似然比的符号代表了该比特的判决结果，对数似然比的值的绝对值为该结果的置信度，得到对数似然比后则完成了软解映射。

例如加性高斯白噪声AWGN(Additive White Gaussian Noise)信道模型中，映射阶数为M即包含M个星座点的星座图中:

$\mathrm{LLR}\left(b_{i,k}\right)=\frac{1}{{2\mathrm{\σ}}^2}(\underset{x\∈S_k^{\left(1\right)}}{\min }\left({|y_i-G_{i}x|}^2\right)-\underset{x\∈S_k^{\left(0\right)}}{\min }\left({|y_i-G_{i}x|}^2\right)),---\left(2\right)$

其中G_i为解映射前得到的第i个信息符号的信道衰落估计(即信道状态信息)；对于第i个接收符号y_i；表示第k个比特为1的星座图符号(即星座点)的集合，表示第k个比特为0的星座图符号的集合。

从上述可知，若采用Max-Log-MAP方法求取信息符号中每个比特的对数似然比，则需要O(M)次加法运算、O(M)次乘法运算以及O(MlogM)次比较操作，故可知对于星座图中映射阶数M值较大时，计算量大，从而消耗的系统资源多，硬件实现的代价大。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种星座软解映射的方法，该方法减少了对数似然比计算量、计算时间以及减少了系统资源占用、降低了硬件实现成本。

本发明的第二个目的在于提出一种星座软解映射的装置。

为了实现上述目的，本发明第一方面实施例的星座软解映射的方法，包括以下步骤：获取接收信息符号和信道状态信息；根据所述接收信息符号和所述信道状态信息进行硬判决，以获取硬判决结果；根据所求比特的位置和所述硬判决结果计算参考点；根据所述所求比特的位置和所述参考点确定所述参考点所在的星座点边界；根据所述接收信息符号、所述信道状态信息、所述参考点和所述星座点边界计算所述所求比特的对数似然比。

根据本发明实施例的星座软解映射的方法，减少了对数似然比计算量、计算时间以及减少了系统资源占用、降低了硬件实现成本。

为了实现上述目的，本发明第二方面实施例的星座软解映射的装置，包括：获取模块，用于获取接收信息符号和信道状态信息；硬判决模块，用于根据所述接收信息符号和所述信道状态信息进行硬判决，以获取硬判决结果；参考点获取模块，用于根据所求比特的位置和所述硬判决结果计算参考点；边界确定模块，用于根据所述所求比特的位置和所述参考点确定所述参考点所在的星座点边界；计算模块，用于根据所述接收信息符号、所述信道状态信息、所述参考点和所述星座点边界计算所述所求比特的对数似然比。

根据本发明实施例的星座软解映射的装置，减少了对数似然比计算量、计算时间以及减少了系统资源占用、降低了硬件实现成本。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的星座软解映射的方法的流程图；

图2是根据本发明一个具体实施例(实施例一)的星座图；

图3是根据本发明一个具体实施例(实施例一)的星座图；

图4是根据本发明另一个具体实施例(实施例二)的星座图；

图5是根据本发明另一个具体实施例(实施例二)的星座图；

图6是根据本发明一个实施例的星座软解映射的装置的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图描述本发明实施例的星座软解映射的方法和装置。

图1是根据本发明一个实施例的星座软解映射的方法的流程图。如图1所示，本发明实施例的星座软解映射的方法，包括以下步骤：

S101，获取接收信息符号和信道状态信息。

S102，根据接收信息符号和信道状态信息进行硬判决，以获取硬判决结果。

具体地，根据接收信息符号y和信道状态信息g(·)进行硬判决，以获取硬判决结果d。

S103，根据所求比特的位置和硬判决结果计算参考点。

具体地，根据所求比特的位置k和硬判决结果d计算参考点x⁽ⁱ⁾(i＝0,1)。

在本发明的一个实施例中，参考点x⁽ⁱ⁾定义为第k个比特为i的星座点子集中距离硬判决结果d最近的星座点。

S104，根据所求比特的位置和参考点确定参考点所在的星座点边界。

具体地，根据所求比特的位置k和参考点确定参考点x⁽ⁱ⁾所在的星座点边界

在本发明的一个实施例中，对于不同的星座映射，星座点边界的定义有所不同；例如，对于QAM或PAM星座映射，参考点x⁽ⁱ⁾所在的星座点边界定义为与第k个比特的硬判决边界平行且经过参考点x⁽ⁱ⁾的直线；对于APSK星座映射的相位比特，参考点x⁽ⁱ⁾所在的星座点边界定义为从坐标原点出发且经过参考点x⁽ⁱ⁾的射线；对于APSK星座映射的幅度比特，参考点x⁽ⁱ⁾所在的星座点边界定义为经过参考点x⁽ⁱ⁾且圆心位于坐标原点的圆。其中，硬判决边界把整个空间划分成若干区域，每个区域内有且仅有一个星座点。当接收符号落于某区域内时就将其判决成对应的星座点，这一过程称为硬判决。

S105，根据接收信息符号、信道状态信息、参考点和星座点边界计算所求比特的对数似然比。

在本发明的一个实施例中，S5具体包括：获取接收信息符号到等效星座点边界的距离；根据距离计算所求比特的对数似然比。

优选地，等效星座点边界定义为星座点边界经过信道衰落后的几何图形，即

在本发明的一个实施例中，通过下述公式计算所求比特的对数似然比LLR：

$\mathrm{LLR}=\frac{1}{N_0}\left(\underset{x\∈g\left(B_k^{\left(1\right)}\right)}{\min }\right\{{|y-x|}^2\}-\underset{x\∈g\left(B_k^{\left(0\right)}\right)}{\min }\{{|y-x|}^2\left\}\right),---\left(3\right)$

其中，N₀为等效噪声功率，y为接收信息符号，x为参考点，为星座点边界对应的等效星座点边界，为星座点边界对应的等效星座点边界。为接收信息符号到等效星座点边界的距离，为接收信息符号到等效星座点边界的距离。

本发明实施例的星座软解映射的方法，减少了对数似然比计算量、计算时间以及减少了系统资源占用、降低了硬件实现成本。

下面在具体的实施例中说明星座软解映射的方法。

实施例一：

该实施例为256阶格雷APSK星座映射第2个比特的软解方法，其星座映射及当前接收信息符号如图2所示，星座软解映射方法，具体包括以下步骤：

首先，根据接收信息符号y，结合信道状态信息g(·)进行硬判决，获得硬判决结果d，如图2所示。

然后，对于每一个比特，计算该比特的对数似然比。以第2个比特为例。

具体地，根据硬判决结果d，计算参考点x⁽ⁱ⁾，如图2所示；根据参考点x⁽ⁱ⁾，确定x⁽ⁱ⁾所在的星座点边界如图2所示；根据接收信息符号及信道状态信息，计算接收信息符号到等效星座点边界的距离，并使用公式(3)计算该比特的LLR。如图2所示，图中的g^-1(y)为归一化接收信息符号，x(0)为所述参考点x⁽⁰⁾，x(1)为所述参考点x⁽¹⁾。

其中，对第2个比特的位置2及硬判决结果d，所述参考点x⁽ⁱ⁾定义为第2个比特为i的星座点子集中距离硬判决结果d最近的星座点。

优选地，等效星座点边界定义为星座点边界经过信道衰落后的几何图形，即如图3所示。另外，如图3所示，图中的y为接收信息符号，g(x(0))、g(x(1))为等效参考点。

实施例二：

该实施例为256阶格雷APSK星座映射第5个比特的软解方法，其星座映射及当前接收信息符号如图4所示，星座软解映射方法，具体包括以下步骤：

首先，根据接收信息符号y，结合信道状态信息g(·)进行硬判决，获得硬判决结果d，如图4所示。

然后，对于每一个比特，计算该比特的对数似然比。以第5个比特为例。

具体地，根据硬判决结果d，计算参考点x⁽ⁱ⁾，如图4所示；根据参考点x⁽ⁱ⁾，确定x⁽ⁱ⁾所在的星座点边界如图4所示；根据接收信息符号及信道状态信息，计算接收信息符号到等效星座点边界的距离，并使用公式(3)计算该比特的LLR。其中，如图4所示，图中的g^-1(y)为归一化接收信息符号，x(0)为所述参考点x⁽⁰⁾，x(1)为所述参考点x⁽¹⁾。

其中，对第5个比特的位置5及硬判决结果d，所述参考点x⁽ⁱ⁾定义为第5个比特为i的星座点子集中距离硬判决结果d最近的星座点。

优选地，等效星座点边界定义为星座点边界经过信道衰落后的几何图形，即如图5所示。另外，如图5所示，图中的y为接收信息符号，g(x(0))、g(x(1))为等效参考点。

需要说明的是，在图2、图3、图4和图5中，实心菱形表示第k个比特为0的星座点，空心圆表示第k个比特为1的星座点。

为了实现上述实施例，本发明还提出一种星座软解映射的装置。

图6是根据本发明一个实施例的装置的结构示意图。如图6所示，本发明实施例的星座软解映射的装置，包括：获取模块100、硬判决模块200、参考点获取模块300、边界确定模块400和计算模块500。

其中，获取模块100用于获取接收信息符号和信道状态信息。

硬判决模块200用于根据接收信息符号和信道状态信息进行硬判决，以获取硬判决结果。

参考点获取模块300用于根据所求比特的位置和硬判决结果计算参考点。

在本发明的一个实施例中，参考点x⁽ⁱ⁾为第k个比特为i的星座点子集中距离硬判决结果d最近的星座点，其中，i等于0或者1。

边界确定模块400用于根据所求比特的位置和参考点，确定参考点所在的星座点边界。

计算模块500用于根据接收信息符号、信道状态信息、参考点和星座点边界计算所求比特的对数似然比。

在本发明的一个实施例中，计算模块500具体用于：获取接收信息符号到等效星座点边界的距离，并根据距离计算所求比特的对数似然比。

在本发明的一个实施例中，等效星座点边界为星座点边界经过信道衰落后的几何图形。

在本发明的一个实施例中，计算模块500通过公式(3)计算所求比特的对数似然比LLR。

本发明实施例的星座软解映射的装置，减少了对数似然比计算量、计算时间以及减少了系统资源占用、降低了硬件实现成本。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种星座软解映射的方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取接收信息符号和信道状态信息；

根据所述接收信息符号和所述信道状态信息进行硬判决，以获取硬判决结果；

根据所求比特的位置和所述硬判决结果计算参考点；

根据所述所求比特的位置和所述参考点确定所述参考点所在的星座点边界；

根据所述接收信息符号、所述信道状态信息、所述参考点和所述星座点边界计算所述所求比特的对数似然比。

2.如权利要求1所述的星座软解映射的方法，其特征在于，所述根据所述接收信息符号、所述信道状态信息、所述参考点和所述星座点边界计算所述所求比特的对数似然比，具体包括：

获取所述接收信息符号到等效星座点边界的距离；

根据所述距离计算所述所求比特的对数似然比。

3.如权利要求1所述的星座软解映射的方法，其特征在于，所述参考点x⁽ⁱ⁾为第k个比特为i的星座点子集中距离所述硬判决结果d最近的星座点，其中，i等于0或者1。

4.如权利要求2所述的星座软解映射的方法，其特征在于，所述等效星座点边界为所述星座点边界经过信道衰落后的几何图形。

5.如权利要求2所述的星座软解映射的方法，其特征在于，通过下述公式计算所述所求比特的对数似然比LLR：

$\mathrm{LLR}=\frac{1}{N_0}\left(\underset{x\∈g\left(B_k^{\left(1\right)}\right)}{\min }\right\{{|y-x|}^2\}-\underset{x\∈g\left(B_k^{\left(0\right)}\right)}{\min }\{{|y-x|}^2\left\}\right),$

其中，N₀为等效噪声功率，y为所述接收信息符号，x为所述参考点，为所述星座点边界对应的等效星座点边界，为所述星座点边界对应的等效星座点边界。

6.一种星座软解映射的装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取接收信息符号和信道状态信息；

硬判决模块，用于根据所述接收信息符号和所述信道状态信息进行硬判决，以获取硬判决结果；

参考点获取模块，用于根据所求比特的位置和所述硬判决结果计算参考点；

边界确定模块，用于根据所述所求比特的位置和所述参考点确定所述参考点所在的星座点边界；

计算模块，用于根据所述接收信息符号、所述信道状态信息、所述参考点和所述星座点边界计算所述所求比特的对数似然比。

7.如权利要求6所述的星座软解映射的装置，其特征在于，所述计算模块，具体用于：

获取所述接收信息符号到等效星座点边界的距离，并根据所述距离计算所述所求比特的对数似然比。

8.如权利要求6所述的星座软解映射的装置，其特征在于，所述参考点x⁽ⁱ⁾为第k个比特为i的星座点子集中距离所述硬判决结果d最近的星座点，其中，i等于0或者1。

9.如权利要求7所述的星座软解映射的装置，其特征在于，所述等效星座点边界为所述星座点边界经过信道衰落后的几何图形。

10.如权利要求7所述的星座软解映射的装置，其特征在于，所述计算模块通过下述公式计算所述所求比特的对数似然比LLR：

$\mathrm{LLR}=\frac{1}{N_0}\left(\underset{x\∈g\left(B_k^{\left(1\right)}\right)}{\min }\right\{{|y-x|}^2\}-\underset{x\∈g\left(B_k^{\left(0\right)}\right)}{\min }\{{|y-x|}^2\left\}\right),$

其中，N₀为等效噪声功率，y为所述接收信息符号，x为所述参考点，为所述星座点边界对应的等效星座点边界，为所述星座点边界对应的等效星座点边界。