[发明专利]无均衡器的多进制正交幅度调制信号的软解调方法

权利要求书

1.一种无均衡器的多进制正交幅度调制信号的软解调装置，在XILINX Virtex-4型FPGA芯片上搭建，由软信息计算模块和解调模块相连接组成,其特征在于软信息计算模块包括乘法单元a、b、c、IQ分离单元、存储器单元、截取单元a、b、c、d、e、f、g、移位单元a、b、多路选择器单元、减法单元a、b、c、取负值单元a、b、c和比特组合单元；其中存储器单元与乘法单元c相连接，乘法单元c分别与减法单元a和移位单元a相连接，移位单元a后接分别连移位单元b和减法单元b，移位单元b与减法单元c连接，乘法单元b与IQ分离单元相连接，IQ分离单元和截取单元a相连接，IQ分离单元分别与截取单元b、多路选择单元a和取负值单元a连接，截取单元b和取负值单元a分别与多路选择单元a相连接，多路选择单元a与减法单元a相连接，减法单元a分别与截取单元c、d、多路选择单元b和取负值单元b连接，截取单元d、减法单元b和取负值单元b分别与多路选择单元b相连接，减法单元b分别与截取单元e、f、多路选择单元c和取负值单元c连接，截取单元f、减法单元c和取负值单元c分别与多路选择单元c相连接，减法单元c与截取单元g相连接，截取单元a、c、e、g分别与比特组合单元相连接；解调模块由截取单元①、②、③、④、⑤、⑥、⑦、⑧和⑨、比特组合单元①、②、③及④和多路选择单元组成；其中截取单元②、③与比特组合单元①相连接，截取单元④、⑤与比特组合单元②相连接，截取单元⑥、⑦与比特组合单元③相连接，截取单元⑧和⑨与比特组合单元④相连接，截取单元①与多路选择单元相连接，比特组合单元①、②、③、④的输出端分别与多路选择单元相连接；所述多路选择单元是9输入的多路选择单元。

2.一种无均衡器的多进制正交幅度调制信号的软解调方法，在无线通信系统接收端信号处理的过程中，输入信号被分为实部I路与虚部Q路同时进行处理，现以I路为例，Q路处理过程同I路相同；

设第i路接收信号中第k个比特的实部I路软信息值的计算如下：

LLRi(bI,k)=Hi2·DI,k]]>

其中y_I[i]=Re(r[i]/H_i)为除法均衡后符号的实部，D_I，k是y_I[i]中第k个比特与距离其最近的星座点之间的距离，D_I,k-1是y_I[i]中第k-1个比特与距离其最近的星座点之间的距离，LLR_i(b_I,k)是接收信号第i路第k个比特I路的软信息值，r[i]为接收端接收信号，H_i为信道估计值，是H_i的复共轭，d_I,k为第k个比特的判决区域宽度的一半，k>1，M为调制阶数，因为得到改进的接收端格雷编码MQAM调制信号第i路第k个比特的I路LLR计算公式为：

其中LLR_i(b_I,k)是接收信号第i路第k个比特I路的软信息值，LLR_i(b_I，k-1)是接收信号第i路第k-1个比特I路的软信息值，r[i]为接收端接收信号，H_i为信道估计值，是H_i的复共轭，d_I,k为第k个比特的判决区域宽度的一半，通信系统的发送端采用归一化的调制星座，则接收端也进行针对归一化星座点的处理，令k>1，M为调制阶数，α(M)为针对归一化星座点的参数，其值由调制阶数M决定，α(M)=0,M=0；α(M)=1,M=2；M=4；M=16；α(M)=1/42,]]>M=64；α(M)=1/170,]]>M=256；

假设接收端已知信道估计值H_i，根据式（1.2），接收端不再对接收信号进行均衡处理，而是直接利用接收信号r[i]计算接收信号的软信息值，实现接收信号的软解调，现以I路为例，Q路处理过程同I路相同，该软解调方法步骤如下：

1）将接收信号r[i]与信道估计值送入软信息计算模块，计算接收信号的软信息值：

（1）将接收信号r[i]与信道估计值送入乘法单元，得到送入IQ分离单元取实部，得到第1个接收比特的实部（I路）软信息，即

（2）将信道估计值H_i送入乘法单元得到H_i²，根据k>1，计算M取值分别为0、2、4、16、64、256时第2个接收比特即k＝2的判决区域，存入存储器单元中，调制阶数M=2^t,以t=log₂(M)为存储器的地址，根据设定的M值从存储器中取出对应的d_I,2值，将d_I,2与H_i²送入乘法单元相乘，得到

（3）在数字信号处理中，输入数字信号的每一个比特是有高低位区别的，以4比特数字信号1100为例，其最左侧的1即为该信号的最高位，最右侧的0即为该信号的最低位；截取单元截取LLR_i(b_I,1)的最高位作为多路选择单元的控制信号，若该控制信号为0，则多路选择单元输出LLR_i(b_I,1)，若该控制信号为1，则多路选择单元输出-LLR_i(b_I,1)，其中，-LLR_i(b_I,1)是LLR_i(b_I,1)经取负值单元进行取负操作得到的；

（4）将与多路选择单元的输出值送入减法单元完成减法运算，即得到第2个比特的软信息：

LLR_i(b_I,2)=-|LLR_i(b_I,1)|+d_I,2|H_i|²

（5）依次计算第3个、第4个接收比特的判决区域，根据调制方式M，I路和Q路分别有log₂(M)/2个比特，由于设定的最高调制阶数为M=256，可知共有4个比特，将经移位单元右移一位即可得到再将经移位单元右移一位即可得到再根据式（1.2）重复步骤（3）、（4）即可计算出第3个、第4个比特的软信息；

（6）截取单元分别截取上述4个接收比特的软信息的最高位作为软判决得到的判决比特，并将所得4个判决比特值输入比特组合单元，在比特组合单元中，按照第1个比特的判决值在最高位、第4个比特的判决值在最低位的形式进行比特组合，得到I、Q两路的判决比特值组合；

2）将接收信号的软信息值送入解调模块，完成接收信号的软解调：

a.截取单元根据调制阶数M分别对I、Q两路的判决比特值组合从高位开始截取，每路截取log₂(M)/2个比特；

b.比特组合单元按照I路在高位、Q路在低位的形式对截取的log₂(M)/2个比特进行组合后送入多路选择单元；

c.多路选择单元有9个数据输入口、1个选择参数输入口sel，将步骤b中所得比特组合从第t=log₂(M)个输入口输入多路选择单元，其他输入口置0值，以t=log₂(M)=0、1、2、4、6、8作为选择参数，即能实现根据调制阶数M选择解调方式，从而得到最终的解调信号。