[发明专利]用于计算数字通信系统中接收信号的似然度量的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及从数字通信系统中的接收信号中检测消息的方法，更具体地，涉及一种计算调制后的数字信号的似然度量的方法和设备。

背景技术

在数字通信系统中，在传输构成消息的每个符号之前，每个符号都要经过调制处理。如这里所使用的调制具有将数字信号转换为可以在信道中被传输的形式的更宽的处理含义。通过将数字信号加载到单载波或多载波上来执行调制。这根据数字信号的数字值引起载波的某些变化，并使接收端能基于调制方式的信息从调制后的信号中恢复出原始信号。

数字调制方式的实例包括幅移键控(ASK)、相移键控(PSK)、以及频移键控(FSK)。ASK根据数字数据的值来改变载波信号的幅度。虽然ASK具有简单的结构，但是接收端不能区分信噪比低的环境下的信号电平的不同。

PSK和FSK具有比ASK更好的性能。用于表示二进制数据的PSK和FSK被称作为二进制PSK(BPSK)和二进制FSK(BFSK)。BPSK通过使用被表示为‘0’和‘1’的二进制符号来使载波的相位变化。即，当将要被传输的数据值从‘0’变到‘1’或从‘1’变到‘0’时，通过将载波的相位改变180度来使在信道中传输的载波信号变化。另一方面，BFSK利用频率而非相位。即，为了表示‘0’和‘1’，BFSK利用被表示为各个不同频率的正弦波的两载波。

然而，BPSK和BFSK并未有效地利用频带。这是因为，BPSK用一个载波仅表示两个信号，以及BFSK需要与载波信号数目成比例增加的频带。为了解决上述问题，将正交PSK(QPSK)用作调制方式。QPSK通过将载波的相位改变为具有90度间隔的4个不同值来传输四个数据电平。

在数字调制中，可以组合地使用基本调制方式。尤其是，基于同时改变幅度和相位的调制方式被称为正交幅度调制(QAM)。QAM可以产生其幅度相同而相位不同的信号、其相位相同而幅度不同的信号、以及其相位和幅度都不同的信号。16QAM、64QAM、以及256QAM是QAM的代表性实例，其可以分别表示16、64、以及256个不同的数据值。

关于如上所述的调制后的信号，接收端通过解调和检测的处理来恢复原始消息。解调是信号的恢复，而检测是检测信号的数字值的处理。在BPSK和BFSK的情况下，消息的检测相对容易的，因为其仅需要确定接收数据的值是对应于‘0’还是对应于‘1’。然而，在QPSK或QAM的情况下，检测消息并不容易，因为大量数据符号被密集地分配在有限的频带内。

因此，在这种情况下，不能清楚地确定接收数据是对应于‘0’还是对应于‘1’。代替地，可以确定接收信号的原始发射比特值是‘0’还是‘1’的似然。如上所述的确定方法被称为软判决。在这种情况下，检测器的输出被称为软比特。更具体地，通过计算每个比特的似然度量来执行软判决。似然度量是表示关于接收信号已经发射了特定信号的似然的值。

图1是示出接收从数字通信系统中所发射的信号的传统方法的流程图。

如图1中所示，在操作110中，接收端通过使用快速傅立叶变换(FFT)模块来将接收信号转换到频域。在操作120中，接收端在频域中从接收信号中计算信道估计，该信道估计是被估计的信道特性的值。在操作130中，接收端基于信道估计来补偿接收信号的畸变。在操作140中，接收端计算补偿后的接收信号的似然度量。在操作150中，接收端基于计算出的似然度量对在发射端被编码的数据进行译码。作为最后一步，接收端检测原始消息。如上所述，在检测消息之前执行似然度量的计算。因此，似然度量计算的性能在确定消息检测性能的过程中成为重要的因素。

在下文中，将通过采用16QAM和64QAM的实例来详细描述作为似然度量计算方法的传统技术的本发明所属的技术领域。

图2和图3是示出被包括在信号星座中的16QAM和64QAM信号中的消息符号的位置的示意图。关于调制后的信号的传统似然度量计算方法以计算图2和图3的信号星座中的每个符号和接收信号之间的复数距离(complex distance)为特征。

当所传输的关于第k个符号的信号C_k通过具有h_k特性的信道并且与添加的噪声分量n_k一起被接收时，接收信号y_k被表示为：

[等式1]

y_k＝h_kC_k+n_k