[发明专利]一种信道估计辅助的缩小搜索范围高阶QAM解映射方法

摘要

本发明公开了一种信道估计辅助的缩小搜索范围高阶QAM解映射算法，以软判决贡献因子来衡量参考星座点对解映射的贡献，将搜索范围缩小为软判决贡献较大的参考星座点，以降低高阶QAM解映射的复杂度。本发明能充分利用信道估计信息，辅助自适应选择搜索范围，大大减小搜索范围，有效降低了高阶QAM解映射的复杂度，并在算法复杂度和性能之间达到良好的平衡，为拓展高阶QAM应用场景奠定了基础。

主权项

一种信道估计辅助的缩小搜索范围高阶QAM解映射方法，其特征在于，包括以下步骤：1)利用正方形星座结构M‑QAM解映射技术，推导QAM软解调的对数似然比计算公式，其中，调制阶数M＝2m，m＝2，4，6，…，m为大于0的偶数；推导QAM软解调的对数似然比计算公式的具体方法如下：假设AWGN信道下第k时刻接收信号rk为：rk=rkI+jrkQ=zk+nk---(1)]]>其中，zk为发送的M‑QAM调制符号，对应的二进制序列为gi，其中，i＝0,...,m‑1；nk～CN(0，σ2)为复加性高斯白噪声，噪声方差为σ2；分别为rk实部和虚部，为同相分量，为正交分量，推导QAM软解调的对数似然比计算公式如下：λi=lnP(gi=1|rkI)P(gi=0|rkI)=lnΣIk∈D1(i)e-(rkI-Ik)22σ2ΣIk∈D0(i)e-(rkI-Ik)22σ2,i=0,...,m2-1λi=lnP(gi=1|rkQ)P(gi=0|rkQ)=lnΣQk∈E1(i)e-(rkQ-Qk)22σ2ΣQk∈E0(i)e-(rkQ-Qk)22σ2,i=m2,...,m-1---(2)]]>公式(2)中，λi为第i比特gi对应的对数似然比，其中i＝0,...,m‑1；当时，gi表示同相分量I路第i比特，当时，gi表示正交分量Q路第比特；对数似然比计算公式中，表示已知条件下gi＝1出现的后验概率；同样的，能够获得其他3个后验概率Ik和Qk分别为星座图中参考点坐标实部和虚部；D1(i)和D0(i)分别表示星座图中I路参考点对应比特gi＝1和gi＝0的坐标集合；同样的，E1(i)和E0(i)分别表示星座图中Q路参考点对应比特gi＝1和gi＝0的坐标集合；2)引入软判决贡献因子c，用于衡量对数似然比贡献，定义式如下：c(x,y,σ2)=-(x,y)22σ2---(3)]]>其中，x表示接收信号，y表示星座参考点，σ2为噪声方差；3)根据软判决贡献因子c以及信道估计结果，自适应选择搜索范围，计算对数似然比；在高信噪比条件下，选择较大的搜索范围，保证贡献因子较大的参考星座点都能够被包含在搜索范围内；反之，低信噪比条件下，选择较小的搜索范围；根据软判决贡献因子c的定义式，软判决贡献因子的值越大则表示相应参考星座点对LLR计算的贡献越大，则搜索范围计算及对数似然比计算的具体方法如下：首先引入一个基本单位，定义为星座点间隔Δ，表示任意两星座点之间的最小距离；星座点间隔Δ＝2χ(m)，χ(m)为功率归一化因子；假设k时刻接收的同相分量信号为为了缩小搜索范围，只考虑与距离为JΔ的参考星座点；具体算法分为两个步骤：3.1)搜索范围计算3.1.1)确定搜索范围为其中J为决定搜索范围的参数，根据公式Ik＝x(m)[‑(2m/2‑1)+2xk]确定归一化参考星座点的区间S＝[A0，A1]，xk为归一化星座点坐标，集合S中取值为整数，其中，表示不大于的最大整数，同样的，表示不大于的最大整数；同时，由于归一化星座点取值的限制，仅保留取值范围在[0，2m/2‑1]的元素，构成一个势为N的集合其中，sn均为整数，且n＝0,...,N‑1；根据接收信号当A0∈[0，2m/2‑1]或者A1∈[0，2m/2‑1]时，不为空，保持不变；当A1＜0时，由于过于小，导致为空，赋值当A0＞2m/2‑1时，由于过于大，导致为空，赋值3.1.2)再根据公式Ik＝χ(m)[‑(2m/2‑1)+2xk]计算中每个元素对应的星座点坐标，记为Ψ＝{ψ0，…，ψN‑1}，ψn＝χ(m)[‑(2m/2‑1)+2sn]；3.2)对数似然比计算3.2.1)将中每个元素sn转换为自然二进制表示，记为再将按照计算公式转换为Gray映射的二进制表示，记为其中3.2.2)根据公式(2)循环计算当i＝0,...,m/2‑1时，gi的对数似然比λi；定义和分别为gi＝1和gi＝0对应的似然值。