CN104956636A - 无线通信系统中支持频率正交调幅的方法和装置 - Google Patents

Abstract

无线通信系统中生成解码度量的方法包括接收FQAM符号和从接收的FQAM符号确定FQAM符号候选的发送概率，其中FQAM符号候选的发送概率是通过将包括在FQAM符号中的QAM符号被映射到一个频率中的每个候选值的概率乘以信号不在其他至少一个频率中被发送的概率来确定的。无线通信系统中的支持FQAM的装置包括RF处理单元，被配置为接收FQAM符号，以及调制解调器，被配置为从接收的FQAM符号确定FQAM符号候选的发送概率。

Description

无线通信系统中支持频率正交调幅的方法和装置

技术领域

本公开涉及无线通信系统中解码度量的生成。

背景技术

在一般情况下，在发送侧的无线通信的信令过程包括信道编码过程、调制过程、频率上转换过程和发送过程。响应于此，在接收侧的信令过程包括频率下转换过程、解调过程和信道解码过程。这里，在接收侧的解调过程包括计算每比特或符号的解码量度的过程。在一般情况下，对数似然比(LLR)被广泛地用作解码量度。

为了生成LLR，需要以干扰信号和噪声信号的特定概率分布为前提。常规技术假定干扰信号的高斯分布，以便以低复杂性执行解码。因此，为了使干扰信号的特征最大程度地类似于高斯分布，主要使用正交幅度调制(QAM)系列的调制方案。然而，通常已知的是，非高斯信道的信道容量大于高斯信道的信道容量。因此，如果执行适合的解码，则在非高斯信道中获得的解码性能可以高于在高斯信道中获得的解码性能。

因此，将需要开发用于使干扰信号符合非高斯分布的调制方案。结果，频率QAM(FQAM)方案被提出。作为QAM方案和频移键控(FSK)调制方案相结合的混合调制方案的FQAM方案具有QAM方案中的高频谱效率以及FSK调制方案的干扰信号被转换成非高斯信号的所有优点。

因为FQAM方案是新提出的调制技术，所以没有计算作为解码度量的LLR的方法。因为不同于QAM方案，在FQAM方案中一个符号占用频率轴上的多个音调，所以将QAM方案中计算LLR的方法应用到FQAM方案是不合适的。也就是说，如果应用QAM方案中计算LLR的方法来解码由FQAM方案生成的符号，则可能存在很大的性能退化。因此，需要提供FQAM方案中计算LLR的有效方法。

发明内容

技术方案

为了解决上述缺陷，主要目的是提供用于在无线通信系统中生成解码度量的装置和方法。

本公开的另一方面提供了在无线通信系统中生成FQAM的复杂性低的高斯解码量度的装置和方法。

本公开的另一方面提供了在无线通信系统中生成接近FQAM的信道容量的非高斯解码量度的装置和方法。

根据本公开的一方面，提供了一种无线通信系统中的接收端的操作方法。该操作方法包括接收FQAM符号并且从接收的FQAM符号的值确定FQAM符号候选的发送概率，其中FQAM符号候选的发送概率的确定包括将包括在FQAM符号中的QAM符号被映射到一个频率中的每个候选值的概率乘以信号不在其他至少一个频率中被发送的概率。

根据本公开的另一方面，提供了一种无线通信系统中的接收端装置。该接收端装置包括RF处理单元，用于接收FQAM符号；以及调制解调器，用于从接收的FQAM符号的值确定FQAM符号候选的发送概率，其中调制解调器将包括在FQAM符号中的QAM符号将被映射到一个频率中的每个候选值的概率乘以信号不在其他至少一个频率中被发送的概率。

在进行下面的详细描述之前，阐述本专利文件中通篇使用的某些词语和短语的定义可以是有益的：术语“包括”和“包含”以及它们的衍生词，意味着包括但不限于；术语“或”是包含性的，意味着和/或；短语“与...相关联”和“与其相关联”以及它们的衍生可以意味着包括、包括在...内、与...互连、包含、被包含在...内、连接到...或者与...连接、耦合至...或者与...耦合、可与...通信、与...协作、交织、并列、接近于...、绑定到...或者与...绑定、具有、具有...特性、等等；而术语“控制器”意味着控制至少一个操作的任何设备、系统、或者其部件，这样的设备可以以硬件、固件、或软件、或者以上各项中的至少两个的某些组合来实施。应当注意到，与任何特定的控制器相关联的功能可以是集中式的或者分布式的，无论在本地还是在远程。贯穿本专利文件提供了某些词语和短语的定义，本领域普通技术人员应当理解，在许多情况下(如果不是在大部分情况下)，这样的定义适用于对这样定义的词语和短语的以前和将来的使用。

附图说明

为了更全面的理解本公开及其优点，现在参考以下结合附图的描述，附图中相同的附图标记代表相同的元素：

图1A到图1C示出了根据本公开的一个实施例的FQAM方案的构思；

图2是根据本公开的一个实施例的当在无线通信系统中应用FQAM时配置信号的例子；

图3A到图3H是根据本公开的一个实施例的无线通信系统中的8-FQAM星座点的例子；

图4是根据本公开的一个实施例的无线通信系统中的FQAM pdf生成手段的配置的框图；

图5是示出根据本公开的一个实施例的无线通信系统中的接收端的操作过程的流程图；

图6是示出根据本公开的一个实施例的无线通信系统中的接收端的配置的框图；以及

图7是示出根据本公开的一个实施例的生成解码度量的方法的性能的波形图。

具体实施方式

下面讨论的图1A到图7以及本专利文件中用于描述本公开的原理的各种实施例，仅是通过图例的方法并且无论如何不应当解释为限制本公开的范围。本领域技术人员将理解，本公开的原理可以以任何适当布置的电信技术实现。下面将参照附图描述本公开的示例性实施例。在下面的描述中，公知功能或结构没有被详细描述，因为它们将以不必要的细节模糊本公开。

下文中，将描述无线通信系统中生成FQAM的解码度量的装置和方法。

图1A到图1C示出了根据本公开的一个实施例的FQAM方案的构思。图1示出了4-QAM方案和3-FSK调制方案相结合的16FQAM方案。

参照图1A到图1C，在图1A中所示的4-QAM方案中，具有不同相位的4个复数符号可以通过在正交坐标系中具有4个星座点来生成。在图1B中所示的4-FSK调制方案中，具有不同频率值的4个复数符号可以通过使用4个频率值来生成。在16FQAM方案中，4-QAM方案和4-FSK调制方案相结合。如图1C所示，因为FQAM符号具有4个不同频率值而且同时具有4个相位值，所以可以共生成16个符号。

如上所述，使用QAM符号是否被映射到任一频率，通过频率的数目来扩展可以仅通过QAM方案来表示的比特流的数目。也就是说，使用每个FSK符号的相位和大小，通过QAM符号的数目来扩展可以仅通过FSK调制方式来表示的比特流的数目。也就是说，每个FQAM符号通过每个FQAM符号的相位和大小以及每个FQAM符号被映射到的频率的位置的组合来标识。

图2是根据本公开的一个实施例的当在无线通信系统中应用FQAM时配置信号的例子。图2示出了当FQAM方案被应用到正交频分复用/先进的正交频分复用(OFDM/OFDMA)方案的无线通信系统时的一些帧。图2是应用图1C中所示的16-FQAM方案的例子。

如图2中所示，横轴表示时间，而且纵轴表示频率。时间轴上的分类单位是符号，而且频率轴上的分类单位是副载波。包括一个符号和一个副载波的单元被称为音调。

参照图2，一个FQAM块包括4个音调，其占据一个符号和4个副载波。如图2所示，包括在一个FQAM块中的副载波被示为相邻的，但不限于此。此外，包括在一个FQAM块中的副载波可能不是在物理上连续的。参见第一块201，任何符号都没有被映射到4个符号当中的第一音调、第二音调和第四音调，而且一个符号被映射到第三音调。映射到第三音调的符号具有“1+j”相位值。即，FQAM符号通过符号被映射到的音调的频率轴上的位置以及符号本身的相位值来表示4比特的信息。

FQAM程度可以通过QAM程度和FSK程度的组合来表示。当提供FQAM程度时，QAM程度和FSK程度之间的比率可以根据信道质量来确定。例如，当信道相对较差时，优选的是将FSK程度增加。另一方面，当信道相对较好时，优选的是将QAM程度增加。

因此，支持FQAM方案的发射端和接收端可以根据信道质量确定QAM程度和FSK程度。例如，当发送端或接收端是基站时，基站能够确定QAM程度和FSK程度，并向移动站通知所确定的程度或程度的组合。在这种情况下，程度或程度的组合可以通过映射消息来通知。对于这一点，发射端和接收端中的至少一个可以存储定义与信道质量相对应的QAM程度和FSK程度的组合的表。

大部分信道解码器接收LLR并且估计信息比特或符号。在一般情况下，二进制解码器使用以下示出的等式1来计算LLR：

$L_{k.\mathrm{\λ}}^{BICM}(\hat{H}\[k\],y\[k\])=In\frac{\underset{\mathrm{\ω}\∈A_0^{\mathrm{\λ}}}{\Σ}{f}_{Y\[k\]}(y\[k\]|\hat{H}\[k\],s\[k\]=\mathrm{\ω})}{\underset{\mathrm{\ω}\∈A_1^{\mathrm{\λ}}}{\Σ}{f}_{Y\[k\]}(y\[k\]|\hat{H}\[k\],s\[k\]=\mathrm{\ω})}$   [等式1]

在等式1中，代表与二进制解码相对应的第k符号的第λ比特的LLR。代表对于第k发送符号的信道系数的估计。y[k]代表与第k发送符号相对应的接收信号。是第λ比特为0的候选符号的集合。是第λ比特为1的候选符号的集合。f_Y[k]指的是第k接收符号的概率密度函数(pdf)。s[k]指的是第k发送符号。ω是指示可发送的符号候选的虚拟(dummy)变量。在16-QAM的情况下，包括所有16个符号中的8个，而且包括所有16个符号中的其他8个。

另一方面，非二进制解码器使用以下所示的等式2计算LLR，并且使用计算出的结果作为输入。

$L_k^{CM}(y\[k\],\hat{H}\[k\])=(L_0,L_1,...,L_{M-1})$

其中 $L_1=In\left(f_{Y\[k\]}\right(y\[k\]|\hat{H}\[k\],s\[k\]=x_l))$   [等式2]

在等式2中，指的是第k符号的符号LLR。y[k]指的是与第k发送符号相对应的接收信号。指的是对于第k发送符号的信道系数的估计。L₁指的是与第l候选符号相对应的LLR。f_Y[k]()指的是第k接收符号的pdf。s[k]指的是第k发送符号。x₁指的是第l候选符号。

如从等式1和等式2已知地，需要计算pdf以计算信道解码所需的LLR。

存在复杂的广义高斯(CGG)分布解码方法，该方法是常规的非高斯解码方法中的代表性方法。假定干扰信号或噪声符合CGG解码方法中的CGG分布。在CGG解码方法中，LLR或pdf被计算，而且计算的结果被提供作为信道解码器的输入。因为CGG解码方法包括高斯解码方法，所以将仅对于根据本公开的一个实施例的CGG解码方法进行描述。CGG分布的pdf使用如下等式3来计算。

$f_{\hat{Z}}\left(z\right|\mathrm{\α},\mathrm{\β})=\frac{\mathrm{\α}}{2{\mathrm{\π\β}}^2\mathrm{\Γ}\left(\frac{2}{\mathrm{\α}}\right)}\exp (-{\left(\frac{\left|z\right|}{\mathrm{\β}}\right)}^{\mathrm{\α}})$   [等式3]

在等式3中，是噪声的pdf。z是表示噪声的变量。作为形状参数的α是表达非高斯的程度的变量。作为比例参数的β是表达分散的变量。作为伽马函数的Γ被定义为 $\mathrm{\Γ}\left(z\right)\stackrel{\mathrm{\Δ}}{\≈}{\∫}_0^{\∞}{t}^{z-1}\exp (-1)\mathrm{dt}..$

在等式3中，如果α是2，则CGG分布的pdf符合高斯分布。当α小于2时，CGG分布的pdf符合具有重尾的超高斯分布。当α大于2时，CGG分布的pdf符合具有轻尾的亚高斯分布。也就是说，如果α是2时，则CGG解码方法等于高斯解码方法。

大部分干扰信号和噪声被建模为超高斯或高斯，其中α值属于0到2。被称为比例参数的β执行像高斯pdf的分散一样的角色。在大多数非高斯解码方法中使用的pdf包括像α和β一样的形状参数和比例参数。因此，对于根据本公开的一个实施例的CGG作为例子来进行描述。然而，很明显的是，本公开可以同样应用于大多数现有的非高斯解码方法。

为了执行QAM的CGG解码，需要计算以下所示的等式4中所示的pdf等式。

$f_{Y\[k\]}(y\[k\]|\hat{H}\[k\],s\[k\])=\frac{\mathrm{\α}}{2{\mathrm{\π\β}}^2(2/\mathrm{\α})}\exp \[-{\[\frac{y\[k\]-\hat{H}\[k\]s\[k\]}{\mathrm{\β}}\]}^{\mathrm{\α}}\]$   [等式4]

在等式4中，f_Y[k]代表发送符号的pdf。y[k]代表与第k发送符号相对应的接收信号。代表第k发送符号的信道系数。s[k]代表第k发送符号。α代表形状参数。β代表比例参数。作为伽马函数的Γ被定义为 $\mathrm{\Γ}\left(z\right)\stackrel{\mathrm{\Δ}}{\≈}{\∫}_0^{\mathrm{\∞}}{t}^{z-1}\exp (-1)dt\mathrm{..}$

存在各种估计α值和β值的方法。

下文中，将给出对于矩匹配方案的描述，作为例子，矩匹配方案是先前建议的方法。按照矩匹配方案，α值和β值是通过将第一矩与第二矩匹配来估计的。α值和β值使用以下所示的等式5来估计。

$\mathrm{\α}=\frac{In(3^6/2^{10})}{In({(E\[|\hat{J}\[k\]|\])}^2/E\[|\hat{J}\[k\]{|}^2\]-\frac{\mathrm{\π}}{4}+\frac{9}{2^{3.5}})+In\left(\frac{3}{2\sqrt{2}}\right)}$

$\hat{J}\[k\]=y\[k\]-\hat{H}\[k\]\hat{S}\[k\]$

$\mathrm{\β}=\frac{\mathrm{\Γ}(2/\mathrm{\α})}{\mathrm{\Γ}(3/\mathrm{\α})}E\[|\hat{J}\[k\]|\]$   [等式5]

在等式5中，α是形状参数。β是比例参数。y[k]是与第k发送符号相对应的接收信号。是对于第k发送符号的信道系数的估计。是通过硬判决型估计的第k发送符号。作为伽马函数的Γ被定义为 $\mathrm{\Γ}\left(z\right)\stackrel{\mathrm{\Δ}}{\≈}{\∫}_0^{\mathrm{\∞}}{t}^{z-1}\exp (-1)dt\mathrm{..}$

在FQAM方案的情况下，因为一个符号占据多个音调从而不同于QAM方案，所以将建议用于QAM方案的LLR计算方法应用到FQAM方案是不适合的。因此，本公开的一个实施例可以使用等式6和等式7来计算用于FQAM的高斯或非高斯符号的pdf。

  [等式6]

在等式6中，f_Y[k]()指的是发送符号的pdf。y[k]指的是与第k发送符号相对应的接收信号。指的是对于第k发送符号的信道系数的估计。m[k]指的是第k FQAM块中具有QAM符号的频率音调的索引。s[k]指的是第k发送符号的QAM符号。M_F′指的是包括在FQAM块中的音调的数目。f_Y，[k]()指的是第l音调中的发送符号的pdf。y₁[k]指的是与第l音调中的第k发送符号相对应的接收信号。指的是对于第l音调中的第k发送符号的信道系数的估计。

  [等式7]

在等式7中，f_Y，[k]()指的是第l音调中的发送符号的pdf。y₁[k]指的是与第l音调中的第k发送符号相对应的接收信号。指的是对于第l音调中的第k发送符号的信道系数的估计。m[k]指的是第k FQAM块中具有QAM符号的频率音调的索引。s[k]指的是第k发送符号的QAM符号。α指的是形状参数。β指的是比例参数。Γ指的是伽马函数。δ_l，m[k]指的是delta函数。伽马函数被定义为如果l和m[k]彼此相同，则delta函数提供1或0作为结果。

FQAM pdf和QAM pdf之间的差别如下。在FQAM方案的情况下，因为一个符号占据多个音调，所以符号pdf必须被表示为每个音调的pdf。根据本公开的一个实施例，需要在音调之间的QAM符号或干扰信号当中执行独立同分布(i.i.d)。因此，符号pdf被表示为音调的pdf的乘法。为了执行根据本公开的一个实施例的方法，需要提供通过将每音调的pdf相乘来生成符号pdf的手段。按照根据本公开的一个实施例的方法，可以得到接近理论极限性能的解码性能。

大多数常规非高斯解码方法包括形状参数α的乘法计算。因为α值是通常是大于0的整数值，所以用于计算形状参数α的乘法的复杂性是非常高的。因此，本公开的一个实施例还提供降低非高斯解码方法的乘法计算的复杂性的方法。

根据本公开的一个实施例，接收端可以将形状参数α设置为固定值。因为大多数实际干扰信号或噪声符合具有重尾的超高斯分布，所以非高斯分布(例如，CGG，GG和SAS)的形状参数α通常具有0到2的值。因此，本公开的一个实施例提供了使用等式8将形状参数固定为1的方法。虽然将形状参数固定为1，但是可以在真实蜂窝环境中提供接近理论极限性能的性能。

  [等式8]

在等式8中，f_Y，[k]()指的是第l音调中的发送符号的pdf。y_l[k]指的是与第l音调中的第k发送符号相对应的接收信号。指的是对于第l音调中的第k发送符号的信道系数的估计。m[k]指的是第k FQAM块中具有QAM符号的频率音调的索引。s[k]指的是第k发送符号的QAM符号。β指的是比例参数。Γ指的是伽马函数。δ_l，m[k]指的是delta函数。伽马函数被定义为如果l和m[k]彼此相同，则delta函数提供1或0作为结果。

根据本公开的另一实施例，接收端可以在不将形状参数α固定为一值的情况下选择多个候选中的一个。使用等式8将形状参数固定为1的方法在非高斯特征不强的信道中产生少量的性能退化。为了避免性能退化，本公开的另一实施例可以估计形状参数，将估计的值与多个预定的α值候选进行比较，并且以最接近的候选替换估计的值并使用该最接近的候选。

根据本公开的另一实施例，接收端可以对于pdf的全部或部分区间使用具有更少计算量的多项式。例如，可以使用泰勒近似代替在等式7和等式8中示出的指数函数。更详细地，如果执行Exp(x)的泰勒展开，则Exp(x)被表示为诸如“1+x+(x²)/2+(x³)/6+…”的无穷级数。这里，可以通过仅获得对无限数目的级数具有很大影响的一定数目的项来执行多项式拟合。例如，当仅获得3项时，Exp(x)被近似为1+x+(x²)/2。即，用于降低运算量的多项式可以包括指数函数的泰勒级数中先前定义的数目的项。

下文中，将给出对于生成FQAM pdf的过程以及具体例子的描述。为了描述的方便，将描述4-QAM方案和2-FSK调制方案被组合为8-FQAM方案作为例子。下文中，“计算概率值”和“计算pdf”被用作相同的含义。pdf是概率的等式。这是因为，当在确定pdf之后替换输入变量时，概率值也就被确定。

图3A到图3H是根据本公开的一个实施例的无线通信系统中的8-FQAM星座点的例子。

参照图3A到图3H，在8-FQAM的情况下，可以生成总共8个星座点。如图3A到图3H所示，2个正交坐标系指示被映射到不同副载波的2个音调。QAM符号在实轴上具有ρ₂值而且在虚轴上具有ρ₂值。这里，ρ₂值被设置为QAM符号的能量的一半的平方根值。如图3A所示，FQAM符号被映射到第一载波并且具有ρ₂+jρ₂值。如图3A到图3H所示，每个星座点被表示为下面所示的等式9所示的等式。

$(s_0^0,s_1^0)=({\mathrm{\ρ}}_2+{\mathrm{j\ρ}}_2,0)$

$(s_0^1,s_1^1)=(-{\mathrm{\ρ}}_2+{\mathrm{j\ρ}}_2,0)$

$(s_0^2,s_1^2)=({\mathrm{\ρ}}_2-{\mathrm{j\ρ}}_2,0)$

$(s_0^3,s_1^3)=(-{\mathrm{\ρ}}_2-{\mathrm{j\ρ}}_2,0)$

$(s_0^4,s_1^4)=(0,{\mathrm{\ρ}}_2+{\mathrm{j\ρ}}_2)$

$(s_0^5,s_1^5)=(0,{\mathrm{\ρ}}_2+{\mathrm{j\ρ}}_2)$

$(s_0^6,s_1^6)=(0,{\mathrm{\ρ}}_2+{\mathrm{j\ρ}}_2)$

$(s_0^7,s_1^7)=(0,{\mathrm{\ρ}}_2+{\mathrm{j\ρ}}_2)$   [等式9]

在等式9中，指的是当由FQAM符号指示的信息是b时被映射到副载波a的符号值。ρ₂指的是QAM符号的实轴和虚轴的绝对值。

如果接收信号中除了发送信号的其余部分是附加噪音，则使用如下所示的等式10来计算必须被计算以生成解码量度的pdf。

$f_n^0(\[y_0,y_1\]-\[s_0^0,s_1^0\])=f_n(y_0-s_0^0)f_n(y_1-s_1^0)=f_n(y_0-s_0^0)f_n\left(y_1\right)$

$f_n^1(\[y_0,y_1\]-\[s_0^1,s_1^1\])=f_n(y_0-s_0^1)f_n(y_1-s_1^1)=f_n(y_0-s_0^1)f_n\left(y_1\right)$

$f_n^2(\[y_0,y_1\]-\[s_0^2,s_1^2\])=f_n(y_0-s_0^2)f_n\left(y_1\right)$

$f_n^3(\[y_0,y_1\]-\[s_0^3,s_1^3\])=f_n(y_0-s_0^3)f_n\left(y_1\right)$

$f_n^4(\[y_0,y_1\]-\[s_0^4,s_1^4\])=f_n\left(y_0\right)f_n(y_1-s_1^4)$

$f_n^5(\[y_0,y_1\]-\[s_0^5,s_1^5\])=f_n\left(y_0\right)f_n(y_1-s_1^5)$

$f_n^6(\[y_0,y_1\]-\[s_0^6,s_1^6\])=f_n\left(y_0\right)f_n(y_1-s_1^6)$

$f_n^7(\[y_0,y_1\]-\[s_0^7,s_1^7\])=f_n\left(y_0\right)f_n(y_1-s_1^7)$   [等式10]

在等式10中，指的是概率函数，其中由发送的FQAM符号指示的信息将是b。f()指的是用于噪声的pdf。y_a指的是通过副载波a接收的信号。指的是当由发送的FQAM符号指示的信息是b时被映射到副载波a的符号值。

如等式10所示，每个可发送的符号的每个概率值是通过将每个副载波中的概率相乘来确定的。例如，如图3A所示，FQAM符号“000”的概率值是通过将“ρ₂+jρ₂”将在第一副载波中发送的概率和“0”将在第二副载波中发送的概率相乘来确定的。这里，“ρ₂+jρ₂”将在第一副载波中发送的概率是与从第一副载波中的接收信号减去“ρ₂+jρ₂”的值相同的噪声将被生成的概率。将要在第一副载波中发送的“ρ₂+jρ₂”可以由噪声的pdf来确定。“0”将在第二副载波中发送的概率是与在第二副载波中的接收信号值相同的噪声将被生成的概率。“0”将在第二副载波中发送的概率可以通过噪声的pdf来确定。例如，噪声的pdf可以使用等式7和等式8来计算。

图4是根据本公开的一个实施例的无线通信系统中的FQAM pdf生成手段的配置的框图。图4示意性地示出了从FQAM符号的接收值生成每个可发送的FQAM符号的概率的过程。

参照图4，第一副载波中的接收信号值y₀被输入到第一Q-QAM pdf生成单元410-1和第一噪声pdf生成单元420-1。第二副载波中的接收信号值y₁被输入到第二Q-QAM pdf生成单元410-2和第二噪声pdf生成单元420-2。因此，第一Q-QAM pdf生成单元410-1输出FQAM符号位于第一副载波上的4种情况的概率值。第二Q-QAM pdf生成单元410-2输出FQAM符号位于第二副载波上的4种情况的概率值。第一噪声pdf生成单元420-1和第二噪声pdf生成单元420-2中的每一个输出所提供的接收信号值y₀和y₁中的每一个将是噪声的概率值。此后，选择和乘法单元430将由第二噪声pdf生成单元420-2生成的概率值乘以由第一Q-QAM pdf生成单元410-1生成的每个概率值。选择和乘法单元430将由第一噪声pdf生成单元420-1生成的概率值乘以由第二Q-QAM pdf生成单元410-2生成的每个概率值。因此，等式10中所示的发送符号的概率值被确定。

如图4所示，如果第一副载波中的接收信号值y₀被输入，则第一噪声pdf生成单元420-1输出接收信号将是噪声的概率，与发送的FQAM符号是否是任何符号无关。另外，如果第二副载波中的接收信号值y₁被输入，则第二噪声pdf生成单元420-2输出接收信号将是噪声的概率，与发送的FQAM符号是否是任何符号无关。因此，在选择和乘法单元430中，将QAM符号可以位于每个副载波中的每个概率值乘以一个噪声概率。也就是说，噪声概率只能被确定一次，而不是对于多个概率值中的每一个来重复计算。

如上所述，从可发送符号的确定的概率值生成解码度量。在LLR的情况下，解码量度可以被确定为以一个概率值为基准的其他概率值的比率。

图3和图4中所示的本公开的一个实施例示出的是，QAM程度是4而且FSK程度是2。因此，在图3和图4中所示的本公开的一个实施例中，计算8个概率值。8个概率值中的每一个被表示为2个概率值和2个频率的相乘。在此，2个概率值包括符号将不会在一个频率中发送的概率和特定符号将在其他(多个)频率中发送的概率。如果QAM程度和FSK程度彼此不同，则使用的概率值的数目也可以不同。

下文中，将参照附图更详细地描述出用于生成解码度量的接收端的操作和配置。

图5是示出根据本公开的一个实施例的无线通信系统中的接收端的操作过程的流程图。当图5中所示的过程开始时，n被初始化为0。

参照图5，在步骤501中，接收端确定将被应用到单一频率的噪声的pdf。例如，噪声的pdf在等式3中示出。为了确定噪声的pdf，接收端必须确定形状参数α和比例参数β。根据本公开的一个实施例，形状参数α和比例参数β可以考虑信道环境来计算，或者被限定为固定值以降低计算量。例如，形状参数α和比例参数β可以使用等式5来计算。此外，为了更加降低计算量，接收端可以以相对于全部或部分区间的多项式替换噪声的pdf。

此后，接收端进行到步骤503，并计算当相对于在符号候选n的发送中QAM符号被映射到的频率发送QAM符号时的概率值。符号候选指的是可发送的FQAM符号之一。例如，在8-QAM的情况下，如图3A到图3H所示，8个符号是符号候选。这里，作为符号候选的索引的n可以是由相应的FQAM符号表示的比特值。例如，参照图3A到图3H，符号候选0在图3A中示出。在这种情况下，因为QAM符号是ρ₂+jρ₂并且被映射到第一频率，所以接收端计算ρ₂+jρ₂将在第一频率中发送的概率。也就是说，接收端使用噪声的pdf确定与从第一频率中的接收信号减去ρ₂+jρ₂的值相同的噪声将被生成的概率。

接收端进行到步骤505，并计算当相对于在符号候选n的发送中QAM符号不被映射到的频率不发送QAM符号时的概率值。符号候选指的是可发送的FQAM符号之一。例如，在8-QAM的情况下，如图3A到图3H所示，8个符号是符号候选。这里，作为符号候选的索引的n可以是由相应的FQAM符号表示的比特值。例如，参照图3A到图3H，符号候选0在图3A中示出。在这种情况下，因为QAM符号是ρ₂+jρ₂并且被映射到第一频率，所以接收端计算ρ₂+jρ₂将在第二频率中发送的概率。也就是说，接收端使用噪声的pdf确定与第一频率中的接收信号值相同的噪声将被生成的概率。当在FQAM中使用3个或更多频率时，步骤505的过程相对于除了发送QAM符号的频率外的其它频率中的每一个重复执行。

此后，接收端进行到步骤507，并且将在步骤503和505中计算出的所有概率值相乘。也就是说，接收端通过将对于频率计算的概率值相乘来确定FQAM符号候选n将被发送的概率值。FQAM符号具有这样的形状：其中相应的QAM符号通过一个频率发送而且符号不通过其他频率中的至少一个发送。因此，特定FQAM符号的发送概率可以被表示为在频率中独立计算的概率值的相乘。

此后，接收端进行到步骤509，并且确定对于所有符号候选的概率值的计算是否完成。例如，在图3A到图3H中所示的8-FQAM的情况下，接收端确定8个FQAM符号候选的概率值是否被确定。如果概率值的计算未完成，则接收端进行到步骤511，将n增加1，并且返回到步骤503。因此，步骤503和505的过程以FQAM符号候选的数目被重复地执行。

如果概率值的计算完成，则接收端进行到步骤513，并使用符号候选的概率值来生成解码度量。例如，当解码量度是LLR时，接收端选择一个FQAM符号的概率值，并且确定所选择的概率值和其他FQAM符号的概率值之间的比率。

图6是示出根据本公开的一个实施例的无线通信系统中的接收端的配置的框图。

参照图6，接收端包括射频(RF)处理单元610、调制解调器620和控制器630。

RF处理单元610执行通过无线信道发送和接收信号的功能，诸如信号频带转换功能和信号放大功能。即，RF处理单元610将从调制解调器620提供的基带信号上转换为RF频带信号，并且通过天线发送RF频带信号。RF处理单元610将通过天线接收到的RF频带信号下转换为基带信号。例如，RF处理单元610可以包括放大器、混频器、振荡器、数模转换器(DAC)、模数转换器(ADC)等。如图6所示，接收端具有一个天线，但不限于此。此外，接收端可以具有多个天线。

调制解调器620可以根据系统的物理层标准执行基带信号和比特流之间的转换功能。例如，在符合OFDM方案的情况下，当发送数据时，调制解调器620通过编码和调制发送比特流来生成复数符号，将复数符号映射到副载波，并通过快速傅立叶逆变换(IFFT)计算和循环前缀(CP)插入来配置OFDM符号。另外，当接收数据时，调制解调器620以OFDM符号单位为基础对从RF处理单元610提供的基带信号进行划分，通过FFT计算来恢复被映射到副载波的信号，并通过解调和解码来恢复接收比特流。如上所述，调制解调器620和RF处理单元610发送和接收信号。相应地，调制解调器620和RF处理单元610可以被称为发送单元、接收单元、发送和接收单元、或者通信单元。

特别是，根据本公开的一个实施例，调制解调器620解调和解码FQAM符号。对于这一点，调制解调器620包括解码度量生成单元622和解码单元624。解码量度生成单元622生成用于解码FQAM符号的解码度量。解码单元624使用解码度量来恢复信息比特流。例如，解码量度生成单元622执行图5所示的过程。

下文中，将更详细地描述解码量度生成单元622的操作。

首先，解码量度生成单元622确定将被应用到单一频率的噪声的pdf。为了确定噪声的pdf，解码量度生成单元622必须确定形状参数α和比例参数β。根据本公开的一个实施例，形状参数α和比例参数β可以考虑信道环境来计算，或者被限定为固定值以降低计算量。在此，解码量度生成单元622可以以相对于全部或部分区间的多项式替换噪声的pdf。解码量度生成单元622计算当相对于在符号候选n的发送中QAM符号被映射到的频率发送QAM符号时的概率值，并计算当相对于在QAM符号不被映射到的频率不发送QAM符号时的概率值。随后，解码量度生成单元622通过将对于频率计算的概率值相乘来确定FQAM符号候选n将被发送的概率值。解码量度生成单元622重复地执行上述的相对于每个FQAM符号候选的概率值计算和相乘，并使用符号候选的概率值来生成解码度量。例如，当解码量度是LLR时，解码量度生成单元622选择一个FQAM符号的概率值，并且确定所选择的概率值和其他FQAM符号的概率值之间的比率。

控制器630控制接收端的整体操作。例如，控制器630通过调制解调器620和RF处理单元610发送和接收信号。另外，控制器630确定调制解调器620的解调和解码所需的设置。控制器630可以包括至少一个处理器。

图7是示出根据本公开的一个实施例的生成解码度量的方法的性能的波形图。图7示出了当应用根据现有技术和本公开的一个实施例的解码量度生成方法时的性能曲线图。

对于每个调制方案，例如长期演进(LTE)系统，假定在执行了相同帧大小(例如，240)的Turbo编码之后执行重复编码。如图7所示，假定4-QAM方案和4-FSK调制方案相结合的16FQAM方案，水平轴表示被重复执行的编码次数，而且纵轴表示误帧率(FET)。

参照图7，作为常规技术的MLD和GD被提出。根据本公开的一个实施例，各种设置被应用，诸如精确形状和比例参数α和β被提供，形状参数α被固定为1，而且形状参数α和比例参数β被直接计算。如图7所示，本公开的一个实施例示出了与GD的FER相比相当低的FER，并示出了与被称为最优方案的MLD类似的性能。

如上所述，支持FQAM的接收端可以通过提供在无线通信系统中反映FQAM特征的解码量度生成方法来提高其解码性能。

根据权利要求书和说明书的本发明的实施例可以以硬件、软件或者硬件和软件的组合的形式实现。

这样的软件可以被存储在计算机可读存储介质中。计算机可读存储介质存储一个或多个程序(软件模块)，一个或多个程序包括指令，当该指令被电子设备中的一个或多个处理器执行时，使得电子设备执行本发明的方法。

这样的软件可以以易失性或非易失性存储设备的形式存储，例如，像ROM的不管是否可擦除或可重写的存储设备，或者以存储器的形式存储，例如，RAM、存储芯片、设备或集成电路或者光或磁可读介质，例如，CD、DVD、磁盘或磁带等。将理解的是，存储设备和存储介质是适用于存储一个或多个程序的机器可读存储的实施例，所述一个或多个程序包括指令，当该指令被执行时实施本发明的实施例。实施例提供了包括用于实现如在本说明书的任一项权利要求中所要求保护的装置或方法的代码的程序，以及存储这样的程序的代码的机器可读存储设备。再有，这样的程序可以经由诸如通过有线或无线连接携带的通信信号的任何介质电传送，而且实施例适当地包括这样的程序。

虽然已经参照本公开的示例性实施例示出和描述了本公开，但是本领域技术人员将理解，可以在形式和细节上对其做出各种改变而不脱离由所附权利要求及其等同物定义的本公开的精神和范围。

Claims (14)

1.一种用于支持FQAM的方法，该方法包括：

接收频率正交调幅（FQAM）符号；以及

从接收的FQAM符号确定FQAM符号候选的发送概率，

其中FQAM符号候选的发送概率是通过将包括在FQAM符号中的QAM符号被映射到一个频率中的每个候选值的概率乘以信号不在其他至少一个频率中被发送的概率来确定的。

2.如权利要求1所述的方法，还包括：

基于每个FQAM符号候选的发送概率来确定解码度量。

3.如权利要求2所述的方法，其中所述解码量度是对数似然比（LLR）。

4.如权利要求1所述的方法，其中，信号不被发送的概率包括与相应频率中的接收信号值相同的噪声被生成的概率。

5.如权利要求1所述的方法，其中，信号不被发送的概率包括相应频率中的接收信号是噪声的概率。

6.如权利要求1所述的方法，其中，所述QAM符号被映射到候选值之一的概率乘以信号不在其他至少一个频率中被发送的概率包括：

确定所述QAM符号被映射到每个候选值的每个概率；

确定信号不被映射的一个概率；以及

将信号不被映射的一个概率乘以QAM符号将被映射的每个概率。

7.如权利要求1所述的方法，还包括确定噪声的概率密度函数（pdf）。

8.如权利要求7所述的方法，其中，所述噪声的pdf符合高斯分布。

9.如权利要求7所述的方法，其中，所述噪声的pdf使用

$f_{\hat{Z}}\left(z\right|\mathrm{\α},\mathrm{\β})=\frac{\mathrm{\α}}{2{\mathrm{\π\β}}^2\mathrm{\Γ}\left(\frac{2}{\mathrm{\α}}\right)}\exp (-{\left(\frac{\left|z\right|}{\mathrm{\β}}\right)}^{\mathrm{\α}})$ 来计算，

其中，是噪声的pdf，z是指示噪声的变量，作为形状参数的α是表达非高斯的程度的变量，作为比例参数的β表达分散，作为伽马函数的Γ被定义为 $\mathrm{\Γ}\left(z\right)\stackrel{\mathrm{\Δ}}{\≈}{\∫}_0^{\mathrm{\∞}}{t}^{z-1}\exp (-1)dt\mathrm{..}$

10.如权利要求9所述的方法，其中，所述形状参数被设置为预先定义的值。

11.如权利要求9所述的方法，其中，所述形状参数被设置为一值，其在多个先前定义的候选值当中最接近估计值。

12.如权利要求7所述的方法，其中，所述噪声的pdf是全部或部分区间被以多项式替换的函数。

13.如权利要求12所述的方法，其中，所述多项式包括指数函数类型的pdf公式的泰勒级数中先前定义的数目的项。

14.一种被布置为实施权利要求1到13中的一项所述的方法的装置。