CN111865867B - 一种256apsk调制信号的解调方法、系统及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种256APSK调制信号解调方法、系统及装置,该方法包括:初始化数组;获取接收信号并根据接收信号得到预处理变量;对接收信号中的数据对应的子星座图进行区域划分并根据区域划分的结果对判决数组和取值数据进行设置,得到判决数据和取值数据;根据判决数据、取值数据和预处理变量得到相关常数;根据相关常数和预处理变量得到对数似然比,完成解调。该系统包括:初始化模块、接收模块、预处理变量模块、划分模块、相关常数模块和对数似然比模块。通过使用本发明,能够在保证解调性能的情况下降低运算复杂度和资源占用量。本发明作为一种256APSK调制信号解调方法、系统及装置,可广泛应用于高阶调制解调算法领域。
Description
技术领域
本发明涉及高阶调制解调算法领域,尤其涉及一种256APSK调制信号的解调方法、系统及装置。
背景技术
在数字通信系统中,数字调制技术和数字解调技术是核心技术之一,是提高通信系统中数据传输效率的有效方法之一。随着时代的发展,无线通信系统要求更可靠且快速的数据传输和较高的系统吞吐量,因此使用性能优异的高阶调制方式对于未来的无线通信系统来说尤其重要。
256APSK调制信号是一种信号传输方式。与BPSK、QPSK等调制信号相比,APSK调制信号能有效提高频谱效率,且具有较小的峰均比,因此广泛应用于无线通信和卫星通信等领域。然而,256APSK调制信号属于高阶调制信号,星座点之间的欧氏距离较小,在无线信道噪声干扰下误码性能会显著降低。除此之外,为了提高系统的误码性能,目前的256APSK解调算法复杂度较高,且占用资源量较大。
发明内容
为了解决上述技术问题,本发明的目的是提供一种256APSK调制信号的解调方法、系统及装置,在保证解调性能的情况下降低运算复杂度和资源占用量。
本发明所采用的第一技术方案是:一种256APSK调制信号的解调方法、系统及装置,包括以下步骤:
初始化判决数组和取值数组;
获取接收信号并根据接收信号得到预处理变量;
对接收信号中的数据对应的子星座图进行区域划分并根据区域划分的结果对判决数组和取值数据进行设置,得到判决数据和取值数据;
根据判决数据、取值数据和预处理变量得到相关常数;
根据相关常数和预处理变量得到对数似然比,完成解调。
进一步,所述接根据接收信号得到预处理变量这一步骤,其具体包括:
根据接收信号得到接收符号的实数绝对值、接收符号的实数符号、接收符号的虚数绝对值、接收符号的虚数符号、接收符号的模和接收符号的角度。
进一步,所述对接收信号中的数据对应的子星座图进行区域划分并根据区域划分的结果对判决数组和取值数组进行设置,得到判决数据和取值数据这一步骤,其具体包括:
对接收信号比特映射向量中的8个解调数据对应的子星座图进行区域划分;
根据区域划分的结果对判决数组和取值数组进行设置,得到8个解调数据对应的判决数据和取值数据。
进一步,所述根据判决数据、取值数据和预处理变量得到相关常数这一步骤,其具体包括:
根据判决数据和预处理变量得到8个解调数据的取值索引;
根据取值索引和取值数据得到8个解调数据对应的第一相关常数、第二相关常数和第三相关常数。
进一步,所述根据相关常数和预处理变量得到对数似然比,完成解调这一步骤,其具体包括:
根据解调数据对应的第一相关常数、第二相关常数、第三相关常数、接收符号的实数绝对值和接收符号的虚数绝对值,得到8个解调数据的对数似然比;
完成解调。
进一步,所述根据解调数据对应的第一相关常数、第二相关常数、第三相关常数、接收符号的实数绝对值和接收符号的虚数绝对值,得到8个解调数据的对数似然比的表达式具体为:
本发明所采用的第二技术方案是:一种256APSK调制信号解调系统,包括:
初始化模块,用于初始化判决数组和取值数组;
接收模块,用于获取接收信号并根据接收信号得到预处理变量;
划分模块,用于对接收信号中的数据对应的子星座图进行区域划分并根据区域划分的结果对判决数组和取值数据进行设置,得到判决数据和取值数据;
相关常数模块,用于根据判决数据、取值数据和预处理变量得到相关常数;
对数似然比模块,用于根据相关常数和预处理变量得到对数似然比,完成解调。
本发明所采用的第三技术方案是:一种256APSK调制信号解调装置,包括:
至少一个处理器;
至少一个存储器,用于存储至少一个程序;
当所述至少一个程序被所述至少一个处理器执行,使得所述至少一个处理器实现所述一种256APSK调制信号解调方法。
本发明方法、系统及装置的有益效果是:通过分析256APSK星座图对称性并进行区域划分,并对每个比特的软信息计算进行了简化,得到具有低计算量的解映射公式,极大减少了加法、减法和乘法的运算次数,从而降低了复杂度。
附图说明
图1是本发明一种256APSK调制信号的解调方法的步骤流程图;
图2是本发明的译码方法和现有解调方法在不同信噪比下误码率性能。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。对于以下实施例中的步骤编号,其仅为了便于阐述说明而设置,对步骤之间的顺序不做任何限定,实施例中的各步骤的执行顺序均可根据本领域技术人员的理解来进行适应性调整。
本发明是256APSK调制信号的解调方法,以第三代DVB卫星电视广播标准(DVB-S2X)定义的256APSK调制的信号点集合为例进行256APSK调制信号的调制与解调。
如图1所示,本发明提供了一种256APSK调制信号解调方法,该方法包括以下步骤:
S101、初始化判决数组和取值数组。
S102、获取接收信号并根据接收信号得到预处理变量。
具体地,在本发明的实施例中,发射端将8位发送数据比特向量C=[c0,c1,c2,c3,c4,c5,c6,c7]映射成256APSK调制信号x,经过高斯白噪声信道传输,在接收端可以收到接收信号r(=a+bi)。
S103、对接收信号中的数据对应的子星座图进行区域划分并根据区域划分的结果对判决数组和取值数据进行设置,得到判决数据和取值数据。
S104、根据判决数据、取值数据和预处理变量得到相关常数。
S105、根据相关常数和预处理变量得到对数似然比,完成解调.
进一步作为本方法的优选实施例,所述根据接收信号得到预处理变量这一步骤,其具体包括:
根据接收信号得到接收符号的实数绝对值、接收符号的实数符号、接收符号的虚数绝对值、接收符号的虚数符号、接收符号的模和接收符号的角度。
具体地,根据r得到接收符号的实数绝对值A,接收符号的实数符号SA,接收符号的虚数绝对值I,接收符号的虚数符号SB,接收符号的模Z和接收符号的角度G,如下式所示:
其中,a为接收信号的实部,b为接收信号的虚部。
进一步作为本方法的优选实施例,所述对接收信号中的数据对应的子星座图进行区域划分并根据区域划分的结果对判决数组和取值数组进行设置,得到判决数据和取值数据这一步骤,其具体包括:
对接收信号比特映射向量中的8个解调数据对应的子星座图进行区域划分;
根据区域划分的结果对判决数组和取值数组进行设置,得到8个解调数据对应的判决数据和取值数据。
进一步作为本方法的优选实施例,所述所述根据判决数据、取值数据和预处理变量得到相关常数这一步骤,其具体包括:
根据判决数据和预处理变量得到8个解调数据的取值索引;
根据取值索引和取值数据得到8个解调数据对应的第一相关常数、第二相关常数和第三相关常数。
具体地,计算第一位解调数据的取值索引B1。
计算第二位解调数据的取值索引B2。
计算第三位解调数据的取值索引B3。
计算第四位解调数据的取值索引B4。
将G添加进数组中,将其按从小到大排序,得到G在数组中的索引将Z添加进数组中,将其按从小到大排序,得到Z在数组中的索引将A添加进数组中,将其按从小到大排序,得到A在数组中的索引根据和计算第四位解调数据的取值索引B4,如下式所示:
计算第五位解调数据的取值索引B5。
将G添加进数组中,将其按从小到大排序,得到G在数组中的索引将Z添加进数组中,将其按从小到大排序,得到Z在数组中的索引将I添加进数组中,将其按从小到大排序,得到I在数组中的索引根据和计算第五位解调数据的取值索引B5,如下式所示:
计算第六位解调数据的取值索引B6。
将G添加进数组中,将其按从小到大排序,得到G在数组中的索引将Z添加进数组中,将其按从小到大排序,得到Z在数组中的索引根据接收信号的实数绝对值A和虚数绝对值I计算Sum1,如下式所示:Sum1=A+I。
计算第七位解调数据的取值索引B7。
将G添加进数组中,将其按从小到大排序,得到G在数组中的索引将Z添加进数组中,将其按从小到大排序,得到Z在数组中的索引然后在数组中找到索引为的元素R0,在数组中找到索引为的元素R1。根据R0和R1,计算Sum2,如下式所示:Sum2=R0*(R1*A+1)。
计算第八位解调数据的取值索引B8。
进一步作为本方法优选实施例,所述根据相关常数和预处理变量得到对数似然比,完成解调这一步骤,其具体包括:
根据解调数据对应的第一相关常数、第二相关常数、第三相关常数、接收符号的实数绝对值和接收符号的虚数绝对值,得到8个解调数据的对数似然比;
完成解调。
进一步作为本方法优选实施例,所述根据解调数据对应的第一相关常数、第二相关常数、第三相关常数、接收符号的实数绝对值和接收符号的虚数绝对值,得到8个解调数据的对数似然比的表达式具体为:
下面利用具体的实测数据进行验证,在加性高斯白噪声(AWGN)信道下,分别用本发明的解调方法和现有的一种解调方法对第三代DVB卫星电视广播标准(DVB-S2X)定义的256APSK调制信号进行解调。此处使用码率为0.5的(8192,4096)规则LDPC码,译码方法使用BP译码算法(100次迭代)进行译码,其误码率性能对比如图2,空间复杂度对比如表1。
现有的解调方法 | 本发明的解调方法 | |
加/减法 | 312 | 190 |
乘/除法 | 208 | 28 |
比较 | 82 | 188 |
表1
由图2可以看出,本发明的解调方法和现有的解调方法的纠错性能比较相近,由表1可以看出,本发明的解调方法虽然使用的比较次数增加,但使用加/减法和乘/除法次数大幅度减少,因此可以证明本发明的解调方法在空间复杂度上具有明显的优势。
综上所述,本发明的解调方法与现有的解调方法相比,通过分析256APSK星座图对称性并进行区域划分,对落到每个区域的接收符号软信息计算进行化简,得到具有低计算量的解映射公式,从而降低了算法的空间复杂度,降低了运算复杂度和资源占用量,较适合在实际硬件环境下实现256APSK调制信号的解调。
一种256APSK调制信号解调系统,包括:
初始化模块,用于初始化判决数组和取值数组;
接收模块,用于获取调制信号并根据调制信号得到接收信号;
预处理变量模块,用于根据接收信号得到预处理变量;
划分模块,用于对接收信号中的数据对应的子星座图进行区域划分并根据区域划分的结果对判决数组和取值数据进行设置,得到判决数据和取值数据;
相关常数模块,用于根据判决数据、取值数据和预处理变量得到相关常数;
对数似然比模块,用于根据相关常数和预处理变量得到对数似然比,完成解调。
上述方法实施例中的内容均适用于本系统实施例中,本系统实施例所具体实现的功能与上述方法实施例相同,并且达到的有益效果与上述方法实施例所达到的有益效果也相同。
一种256APSK调制信号解调装置:
至少一个处理器;
至少一个存储器,用于存储至少一个程序;
当所述至少一个程序被所述至少一个处理器执行,使得所述至少一个处理器实现如上所述一种256APSK调制信号解调方法。
上述方法实施例中的内容均适用于本装置实施例中,本装置实施例所具体实现的功能与上述方法实施例相同,并且达到的有益效果与上述方法实施例所达到的有益效果也相同。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明,但本发明创造并不限于所述实施例,熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换,这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (6)
1.一种256APSK调制信号解调方法,其特征在于,包括以下步骤:
初始化判决数组和取值数组;
获取接收信号并根据接收信号得到预处理变量;
对接收信号中的数据对应的子星座图进行区域划分并根据区域划分的结果对判决数组和取值数组进行设置,得到判决数据和取值数据;
根据判决数据和预处理变量得到8个解调数据的取值索引;
根据取值索引和取值数据得到8个解调数据对应的第一相关常数、第二相关常数和第三相关常数;
根据解调数据对应的第一相关常数、第二相关常数、第三相关常数、接收符号的实数绝对值和接收符号的虚数绝对值,得到8个解调数据的对数似然比;
完成解调。
2.根据权利要求1所述一种256APSK调制信号解调方法,其特征在于,所述获取接收信号并根据接收信号得到预处理变量这一步骤,其具体包括:
根据接收信号得到接收符号的实数绝对值、接收符号的实数符号、接收符号的虚数绝对值、接收符号的虚数符号、接收符号的模和接收符号的角度。
3.根据权利要求2所述一种256APSK调制信号解调方法,其特征在于,所述对接收信号中的数据对应的子星座图进行区域划分并根据区域划分的结果对判决数组和取值数组进行设置,得到判决数据和取值数据这一步骤,其具体包括:
对接收信号比特映射向量中的8个解调数据对应的子星座图进行区域划分;
根据区域划分的结果对判决数组和取值数组进行设置,得到8个解调数据对应的判决数据和取值数据。
5.一种256APSK调制信号解调系统,其特征在于,包括:
初始化模块,用于初始化判决数组和取值数组;
接收模块,用于获取接收信号并根据接收信号得到预处理变量;
划分模块,用于对接收信号中的数据对应的子星座图进行区域划分并根据区域划分的结果对判决数组和取值数据进行设置,得到判决数据和取值数据;
相关常数模块,用于根据判决数据和预处理变量得到8个解调数据的取值索引,根据取值索引和取值数据得到8个解调数据对应的第一相关常数、第二相关常数和第三相关常数;
对数似然比模块,用于根据解调数据对应的第一相关常数、第二相关常数、第三相关常数、接收符号的实数绝对值和接收符号的虚数绝对值,得到8个解调数据的对数似然比,完成解调。
6.一种256APSK调制信号解调装置,其特征在于,包括:
至少一个处理器;
至少一个存储器,用于存储至少一个程序;
当所述至少一个程序被所述至少一个处理器执行,使得所述至少一个处理器实现如权利要求1-4任一项所述一种256APSK调制信号解调方法。
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