CN1697442A - 时分同步码分多址系统中16qam的解调方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种时分同步码分多址系统中16QAM的解调方法，包括步骤：将接收信号及其所在的星座图坐标顺时针旋转45度，计算b₀的可能的对数似然比₀，₀取计算结果的最大值，若₀大于0，则b₀为0，否则b₀为1；将前述信号和原星座图坐标逆时针旋转45度，按前述方法计算b₁；根据b₀、b₁的解调结果调整前述信号，并按₂＝x＋y、₃＝y－x计算₂、₃，若计算结果大于0，则对应位的解调结果为0；否则解调结果为1。本发明采用相位旋转和分段函数相结合、解调软判的方式，简便地实现了16QAM软解调，不仅计算量少，而且有效地保证了解调性能，从而提高了TD－SCDMA系统中16QAM解调效率和质量。

Description

时分同步码分多址系统中16QAM的解调方法

技术领域

本发明涉及一种3G(第3代)通信系统中时分同步码分多址系统中16QAM(Quadrature Amplitude Modulation，正交幅度调制)的解调方法。

背景技术

随着移动多媒体业务的增多，第三代移动通信系统2Mb/s的传输速率将不能满足要求，发展具有更大容量和更大比特传输速率的移动通信系统成为必然。因此，WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access，宽带码分多址)、CDMA2000和TD-SCDMA(Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access，时分同步码分多址)都在进行技术增强，以发展更高的业务速率、提供更多B3G的(后三代移动通讯)应用业务。其中TD-SCDMA和WCDMA系统的主要增强技术有以自适应编码(Adaptive Modulation and Coding，AMC)技术、混和自动重传请求(hybrid Automatic Repeat re-Quest，HARQ)技术和快速小区选择(Fast CellSelection，FCS)为主的高速下行分组接入(HSDPA，High Speed Downlink PacketAccess)技术。在HSDPA业务中，AMC技术可以根据不同信道条件采用QPSK和16QAM调制方式。与QPSK相比，16QAM星座点间具有更小的相位差，并且需要考虑幅度估计，因此16QAM调制方式具有很高的频谱利用率，因此应用更广泛。以下简单介绍16QAM。

如图1所示，为16QAM的方型映射星座图坐标，其对应的解调映射表如下：

i1q1i2q2	I路符号	Q路符号
			0000	0.4472	0.4472
0001	0.4472	1.3416
			0010	1.3416	0.4472
0011	1.3416	1.3416
			0100	0.4472	-0.4472
0101	0.4472	-1.3416
			0110	1.3416	-0.4472
0111	1.3416	-1.3416
			1000	-0.4472	0.4472
1001	-0.4472	1.3416
			1010	-1.3416	0.4472
1011	-1.3416	1.3416
			1100	-0.4472	-0.4472
1101	-0.4472	-1.3416
			1110	-1.3416	-0.4472
1111	-1.3416	-1.3416

如图2所示，为TD-SCDMA的16QAM星型映射星座图坐标，其对应的解调映射表如下：

现有TD-SCDMA系统中16QAM解调方法涉及的计算参数较多，计算量比较大，增加了处理器的开销，降低了处理速度。

发明内容

针对上述现有TD-SCDMA系统中16QAM解调方法中所存在的问题和不足，本发明的目的是提供一种可明显提高解调速度、保证解调性能及实现简单的时分同步码分多址系统中16QAM的解调方法。

本发明是这样实现的：一种时分同步码分多址系统中16QAM的解调方法，包括以下步骤：

(1)将接收信号和该信号对应的星座图(图2)坐标顺时针旋转π/4；该接收信号在原星座图坐标中和新星座图坐标中分别记为R(x，y)、R′(x′，y′)，其中x、x′和y、y′分别表示信号的实部和虚部；若该接收信号对应的映射比特为b₀b₁b₂b₃，则在新星座图坐标中计算b₀可能的对数似然比₀，₀取为计算结果的最大值，若₀值大于0，则b₀为0，否则b₀为1；

(2)将接收信号和该信号对应的星座图坐标逆时针旋转π/4，按步骤(1)的方式计算b₁可能的对数似然比₁，₁取为计算结果的最大值，若₁大于0，则b₁为0，否则b₁为1；

(3)设星座图坐标中信号点之间的最小距离为2a，根据b₀、b₁的解调结果解调b₂、b₃，具体如下：

a、若b₀b₁为11，则R(x，y)＝R′(x′，y′)+2a；若b₀b₁为00，则R(x，y)＝-R′(x′，y′)+2a；若b₀b₁为01，则R(x，y)＝-j*R′(x′，y′)+j*2a；若b₀b₁为10，则R(x，y)＝j*R′(x′，y′)+j*2a；

b、按下式计算₂、₃：₂＝x+y，₃＝y-x；

c、根据₂、₃的计算结果得出b₂、b₃的解调结果：若₂、₃的值大于0，则对应位的解调结果为0；否则该对应位的解调结果为1。

优选地，所述₀、₁具体计算方式为：若所述信号到映射比特最高位为0、1的新星座图坐标中信号点的最小距离分别为r₁、r₂，则 ${\hat{b}}_0=(r_1^2-r_2^2)=2\sqrt{2a}x$ 或 ${\hat{b}}_0=(r_1^2-r_2^2)=4\sqrt{2a}x-4a^2,{\hat{b}}_1=(r_1^2-r_2^2)=-2\sqrt{2a}x$ 或 ${\hat{b}}_1=(r_1^2-r_2^2)=-4\sqrt{2a}x-4a^2.$

这里，所述步骤(1)、步骤(2)可互置，也可并行处理。

本发明采用相位旋转和分段函数相结合、解调软判的方式，简便地实现了16QAM软解调，不仅计算量少，而且有效地保证了解调性能。从而提高了TD-SCDMA系统中16QAM解调效率。

附图说明

图1是16QAM的方型映射星座图坐标；

图2是TD-SCDMA的16QAM星型映射星座图坐标；

图3是本发明的实现流程图。

具体实施方式

如图3所示，针对接收到的某信号，将该信号及其所在的星座图坐标顺时针旋转45度。设其对应的映射比特为b₀b₁b₂b₃，则首先根据该旋转后的信号计算b₀可能的对数似然比₀，根据₀计算结果的最大值解调出b₀；将该信号及其所在的星座图坐标逆时针旋转45度，根据该旋转后的信号计算b₁可能的对数似然比₁，根据₁计算结果的最大值解调出b₁；再根据b₀、b₁的解调结果解调b₂、b₃。以下详细说明具体步骤。

设接收到的原星座图坐标中信号为R(x，y)，旋转后的为R′(x′，y′)，其中，x′和y′分别代表信号的实部、虚部。本发明可首先判断信号映射比特的最高位b₀，从图2可以看出，若b₀为0时，其对应的信号点只能是带竖虚线的区域，而若为1时，对应的信号点为其余区域。因此，本发明对b₀的解调方式为：将星座图坐标和接收信号均顺时针旋转45度(此时如图1)，得到新信号R(x，y)，在星座图上该符号到最高位为1和为0的信号点的最小距离分别为r₂和r₁，若设该距R(x，y)最近的最高位为1和为0的信号点分别为R(x′₂，y′₂)、R(x′₁，y′₁)，则b₀的对数似然比₀为：关于₀的计算结果，有两种情况，已分别在图2中示出，图中的星号表示信号在星座图中的坐标。由于旋转后y₁′和y₂′相等，则₀可简化为： ${\hat{b}}_0=r_2^2-r_1^2={(x-x_2^{\′})}^2-{(x-x_1^{\′})}^2=2x(x_1^{\′}-x_2^{\′})+(x_2^{\′2}-x_1^{\′2}),$ 目前TD-SCDMA信号传输协议中符号点之间的最小距离为

结合图1可知， ${\hat{b}}_0=4x/\sqrt{10};$ 或 ${\hat{b}}_0=8x/\sqrt{10}-8/10.$ ₀取两种计算结果的最大值，若₀大于0，则表示b₀为0，否则b₀为1。这大大简化了运算复杂度，可以非常快捷地解调出b₀。

解调b₁。首先将前述接收到的信号和原星座图坐标逆时针旋转45度，按前述解调b₀的方法解调b₁。结合图1， ${\hat{b}}_1=-4x/\sqrt{10}$ 或 ${\hat{b}}_1=-8x/\sqrt{10}-8/10.$ ₁取两种计算结果的最大值，若₁大于0，则表示b₁为0，否则b₁为1。

上述解调b₀、b₁的步骤可以并行处理。当然，本领域技术人员应当理解，先解调b₁、后解调b₀也可以。

根据b₀、b₁的解调结果解调b₂、b₃。结合映射图2，对b₂和b₃解调时需要对信号进行象限调整，具体调整方案如下：

若b₀b₁为11，则对R′(x′，y′)调整如下：

$R(x,y)=R^{\′}(x^{\′},y^{\′})+2/\sqrt{5};$

若b₀b₁为00，则对R′(x′，y′)调整如下：

$R(x,y)=-R^{\′}(x^{\′},y^{\′})+2/\sqrt{5};$

若b₀b₁为01，则对R′(x′，y′)调整如下：

$R(x,y)=-j*R^{\′}(x^{\′},y^{\′})+j*2/\sqrt{5};$

若b₀b₁为10，则对R′(x′，y′)调整如下：

$R(x,y)=j*R^{\′}(x^{\′},y^{\′})+j*2/\sqrt{5}.$

此时，₂＝Re(R)+Im(R)＝x+y，₃＝-Re(R)+Im(R)＝y-x；分别根据₂、₃的计算结果得出b₂、b₃的解调结果，若计算结果大于0，则对应位的解调结果为0；否则解调结果为1。

应用本发明可实现信号的快速解调，而且可有效地保证解调性能，在AWGN(加性高斯白噪声)环境下可提高大约0.5～0.8dB。

本发明以TD-SCDMA系统为例对其16QAM解调方法进行了说明。本领域技术人员当可理解，其他采用16QAM星型映射星座图调制的信号同样可用本发明的方法实现解调。本发明的方法不受映射星座图中信号点最小距离的限制。

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，本领域技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (4)

1、一种时分同步码分多址系统中16QAM的解调方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)将接收信号和该信号对应的星座图坐标顺时针旋转π/4；该接收信号在原星座图坐标中和新星座图坐标中分别记为R(x，y)、R′(x′，y′)，其中x、x′和y、y′分别表示信号的实部和虚部；若该接收信号对应的映射比特为b₀b₁b₂b₃，则在新星座图坐标中计算b₀可能的对数似然比₀，₀取为计算结果的最大值，若₀值大于0，则b₀为0，否则b₀为1；

(2)将接收信号和该信号对应的星座图坐标逆时针旋转π/4，按步骤(1)的方式计算b₁可能的对数似然比₁，₁取为计算结果的最大值，若₁大于0，则b₁为0，否则b₁为1；

(3)设星座图坐标中信号点之间的最小距离为2a，根据b₀、b₁的解调结果解调b₂、b₃，具体如下：

a、若b₀b₁为11，则R(x，y)＝R′(x′，y′)+2a；若b₀b₁为00，则R(x，y)＝-R′(x′，y′)+2a；若b₀b₁为01，则R(x，y)＝-j*R′(x′，y′)+j*2a；若b₀b₁为10，则R(x，y)＝j*R′(x′，y′)+j*2a；

b、按下式计算₂、₃：₂＝x+y，₃＝y-x；

c、根据₂、₃的计算结果得出b₂、b₃的解调结果：若₂、₃的值大于0，则对应位的解调结果为0；否则该对应位的解调结果为1。

2、根据权利要求1所述的时分同步码分多址系统中16QAM的解调方法，其特征在于，所述₀、₁具体计算方式为：若所述信号到映射比特最高位为0、1的新星座图坐标中信号点的最小距离分别为r₁、r₂，则 ${\hat{b}}_0=(r_1^2-r_2^2)=2\sqrt{2}\mathrm{ax}$ 或 ${\hat{b}}_0=(r_1^2-r_2^2)=4\sqrt{2}\mathrm{ax}-{4a}^2,$ ${\hat{b}}_1=(r_1^2-r_2^2)=-2\sqrt{2}\mathrm{ax}$ 或 ${\hat{b}}_1=(r_1^2-r_2^2)=-4\sqrt{2}\mathrm{ax}-{4a}^2.$

3、根据权利要求1所述的时分同步码分多址系统中16QAM的解调方法，其特征在于，所述步骤(1)、步骤(2)可互置，也可并行处理。

4、根据权利要求1所述的时分同步码分多址系统中16QAM的解调方法，其特征在于，所述原星座图坐标即为星型星座图坐标；所述新星座图坐标即为方型星座图坐标。

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