[发明专利]新型自适应解调算法

说明书

技术领域

本发明涉及移动通信系统无线传输链路技术，更具体的说，涉及一种平衡复杂度与性能的自适应解调算法。

背景技术

随着无线频谱资源的日益紧缺，以及无线网络中多媒体数据量的指数级增长，如何有效地提高频谱利用效率是新一代移动通信系统无线传输链路技术必须解决的技术难点。优化物理层编码调制技术是带宽有限传输下实现高频谱效率的重要途径，其研究的目的是最大限度地利用传输资源，选择最优的传输机制，以逼近香农极限。

比特交织编码调制技术(BICM Bit-interleaved Coded Modulation)作为一种联合编码调制方案，通过在编码与调制间引入交织器，使得编码与调制可独立设计，所以具有设计简单，实现方便的优点，而其性能与多级编码调制方案相似，所以不仅广泛地应用于各种商用通信系统，而且还是下一代无线移动通信链路中的关键技术。

正交振幅调制(Quadrature Amplitude Modulation)是一种将两种调幅信号(ASK和PSK)汇合到一个信道的方法，因此会双倍扩展有效带宽。正交调幅被用于脉冲调幅，特别是在无线网络应用。正交调幅信号有两个相同频率的载波，但是相位相差90度(四分之一周期，来自积分术语)。一个信号叫I信号，另一个信号叫Q信号。从数学角度将一个信号可以表示成正弦，另一个表示成余弦。两种被调制的载波在发射时已被混和。到达目的地后，载波被分离，数据被分别提取然后和原始调制信息相混和。该调制方式通常有二进制QAM(4QAM)、四进制QAM(l6QAM)、八进制QAM(64QAM)、…，对应的空间信号矢量端点分布图称为星座图，分别有4、16、64、…个星座点。

在发送端，信息比特序列经过编码器和交织器后，得到待调制的比特序列b＝{b₀,…,b_k,…b_K}，其中b_k为第k个比特，序列b再经过星座点的个数为M＝2^m的QAM数字调制器产生N＝K/m个传输符号x：x＝{x₀,…,x_k,…,x_N-1}，其中N为符号数目，m为调制阶数，M为星座点的个数，x_k为第k个传输符号。对于星座点个数为M的QAM调制，设两点间最短距离为d，则每个点的坐标可以表示为

考虑加性高斯白噪声(AWGN)信道，将信道模型表示为：

y_k＝x_k+n_k

其中y_k为第k个发送信号，x_k为第k个接收信号，n_k为复高斯噪声，其均值为零，方差为

在接收端，需要根据接收信号进行解调，计算对数似然值LLR_i,k，具体为，定义对数似然值LLR为

假设发送信号等概率，利用贝叶斯准则，将对数似然值公式转化为最大似然准则：

其中，p(y_k|x_k)为信道转移概率，b_i,k为第k个符号中的第i个比特，和分别表示星座点中b_i,k等于0、1的符号集合。

由于噪声为高斯分布，信道转移概率为所以最优的解调公式为：

从公式中可以看出，计算每个比特的LLR需要M次减法，M次平方，M+1次除法，M次指数幂，M次加法以及1次对数运算。由于在硬件中指数运算复杂度高，所以通常采用如下的Max-log算法：

根据数学公式：LLR公式可转化为：

对于此种算法，仍需要M次减法，M次平方，M-2次比较以及一次除法。相比于最优算法，复杂度有了较大的提升。

需要注意到当较大时，不同符号之间的差别较小，采用Max-log算法可能带来性能损失。

上述传统的最优解调算法在理论上能得到最优的性能，但由于其内部指数操作过多，尤其是当调制阶数较高时，导致其算法复杂度过高。而Max-log算法复杂度较低，但对于信道环境较差的场景，其近似不等式有较大的误差，所以会带来较大的性能损失。

发明内容

针对上述现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种新型自适应解调算法，同时考虑了复杂度与性能的平衡，弥补了最优解调算法复杂度过高的情况，也解决了Max-log算法可能出现的性能较差的情况。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：