專利名稱：16apsk編碼調(diào)制中軟判決信息獲取方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，涉及軟判決信息獲取方法，可用于Turbo碼或LDPC 碼級聯(lián)I6APSK時在譯碼時獲取軟判決信息。
背景技術(shù)：
編碼和調(diào)制是通信系統(tǒng)的重要組成部分，是提高系統(tǒng)性能的關(guān)鍵技術(shù)。特別在 衛(wèi)星移動通信中，編碼和調(diào)制方式的選取對于整個系統(tǒng)的性能有著舉足輕重的影響。
衛(wèi)星通信信道是典型的功率和帶寬都受限的信道，幅度相位鍵控APSK作為一 種正交幅度調(diào)制QAM與相移鍵控PSK調(diào)制的結(jié)合方法，既減小了對放大器非線性 的敏感性，又提高頻譜利用率，在寬帶衛(wèi)星通信中得到廣泛關(guān)注。Turbo碼、LDPC 碼等編碼技術(shù)使得對抗惡劣信道的能力大大增強，將Turbo碼、LDPC碼與APSK 調(diào)制技術(shù)結(jié)合，特別是與16APSK這種高階的APSK調(diào)制技術(shù)結(jié)合，將對解決非線 性衛(wèi)星信道的通信技術(shù)來說是一個非常有吸引力的技術(shù)方案，可以提高可靠性和效 率。
圖1為現(xiàn)有的Turbo碼或LDPC碼與16APSK調(diào)制技術(shù)結(jié)合的無線通信系統(tǒng)， 信號通過該系統(tǒng)進行傳輸，有如下步驟
1. 用戶通過信號發(fā)送端向信號接收端發(fā)送信息碼元序列，序列中的每個碼元符 號代表l位二進制信號O或者l;
2. 信息碼元序列通過Turbo或者LDPC的編碼器進行編碼，加入校驗碼元，生成 編碼序列，編碼序列也是一連串O或者l二進制信號；
3. 編碼序列通過16APSK進行調(diào)制，將編碼序列的每4位連續(xù)碼元調(diào)制成1位調(diào) 制信號，生成調(diào)制信號序列；
4. 調(diào)制信號被傳送給信號接收端，傳送過程中由于各種噪聲的干擾，調(diào)制信號 序列會出現(xiàn)失真；
5. 信號接收端接收到已經(jīng)失真的調(diào)制信號序列，對調(diào)制信號序列按照本發(fā)明提 供的軟判決信息獲取方法進行16APSK的解調(diào)，產(chǎn)生軟判決信息序列；
6. 軟判決信息序列通過Turbo或者LDPC譯碼器進行譯碼后，得到用戶最初發(fā)送 的信息序列。
4上述無線通信系統(tǒng)中，由于Turbo碼和LDPC碼要求有一種軟輸入、軟輸出的 譯碼方法，這就要求16APSK的解調(diào)必須輸出軟判決信息。
軟判決，就是將解調(diào)以后得到的模擬信號直接輸入到譯碼器進行譯碼；硬判決 就是將解調(diào)以后得到的信號強制進行判決，設(shè)定一個判決門限，如果信號值高于門 限就認為信號值為l，否則認為信號值為0，即輸入到譯碼器進行譯碼的是O、 l碼 序列的硬判決信息。硬判決會導致接收端信息的不可恢復的丟失，因此它的性能差 于軟判決的性能。
軟判決信息就是為了進行軟判決而解調(diào)后得到的信號值，它會被直接輸入譯碼
器進行譯碼。軟判決信息具有這樣的特點(1)它的正負號代表硬判決值，小于0 就認為信號值為0，大于O就認為信號值為1; (2)它的絕對值代表硬判決的可信度，
絕對值越大，表明判決的可信度越高。
目前，計算軟判決信息的方法基于最大似然準則，它的缺點是(l)運算量大， 對硬件計算能力的要求較高，需要花費的成本大；(2)運算時間長，會造成時延， 不利于接收端和發(fā)送端信號的同步。
由于16APSK調(diào)制技術(shù)的星座圖的結(jié)構(gòu)復雜，目前還沒有有效的軟判決信息獲 取方法，對16APSK的解調(diào)還主要以硬判決為主，而硬判決信息不利于軟輸入軟輸 出譯碼。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述已有技術(shù)的缺點，提出一種快速、簡單的16APSK 編碼調(diào)制軟判決信息獲取方法，以實現(xiàn)對Turbo碼和LDPC碼的軟輸入軟輸出譯碼 提供軟判決信息。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明用于16APSK編碼調(diào)制中軟判決信息獲取方法，包括 如下步驟
(1) 將16APSK的星座圖按順序分解為4幅子星座圖，每幅子星座圖的星座點 的碼元值為原星座圖對應星座點的碼元序列對應位置的碼元；
(2) 分別計算出這4幅子星座圖中判決門限，用于判定接收信號為二進制信號
0或者1;
(3) 將16APSK解調(diào)器接收到的調(diào)制信號值分別映射到4幅子星座圖的坐標系 中，根據(jù)每幅子星座圖的判決門限，分別計算4幅子星座圖的軟判決信息；
(4) 將計算得到的4位軟判決信息按順序合并，得到譯碼器所需的軟判決信息序列。
5上述步驟(2)所述的分別計算出4幅子星座圖中判決門限，按如下公式計算 第1幅子星座圖的門限計算公式為
W 4(iUcOS^ + max{i 。unCOS^,i , lCOS》，式中D第1幅子星座圖的
外圓半徑，i^為第l幅子星座圖的內(nèi)圓半徑； 第2幅子星座圖的門限計算公式為
『2=*d2coS^ + max{/ 。 ,2COS^，i , 2COS》，式中D第2幅子星座圖
的外圓半徑，《 2為第2幅子星座圖的內(nèi)圓半徑； 第3幅子星座圖的門限計算公式為『3=0; 第4幅子星座圖的門限計算公式為『4=0。
上述步驟(3)所述的分別計算4幅子星座圖的軟判決信息，按如下公式計算 第1幅子星座圖的軟判決信息計算公式為A-^-l"l，式中^為第1幅子星
座圖的判決門限，"為調(diào)制信號F-" + j6的實部；
第2幅子星座圖的軟判決信息計算公式為A2=『2-|6|，式中『2為第2幅子
星座圖的判決門限，6為調(diào)制信號f-a + j6的虛部；
第3幅子星座圖的軟判決信息計算公式為&=『3-"，式中『3為第3幅子星 座圖的判決門限，a為調(diào)制信號F二fl + j6的實部；
第4幅子星座圖的軟判決信息計算公式為&=『4-6，式中『4為第4幅子星
座圖的判決門限，6為調(diào)制信號f = " + ^的虛部。 本發(fā)明具有如下優(yōu)點
(1) 本發(fā)明由于將標準的16APSK星座圖分解為4幅子星座圖，簡化了原星座
圖的結(jié)構(gòu)，分解得到的4幅子星座圖比原星座圖更直觀，有利于快速確定判決門限；
(2) 本發(fā)明由于分別計算4幅子星座圖的判決門限，再根據(jù)判決門限分別計算 軟判決信息，可將軟判決信息序列的計算簡化為對4個單獨的軟判決信息的計算，極 大地簡化了運算的復雜度；
(3) 本發(fā)明由于計算得到的軟判決信息序列中的每一位軟判決信息是通過不同的獨立子星座圖分別計算得出，所以它們之間不會相互干擾，避免了由于軟判決 信息之間相互干擾而導致譯碼效果降低的情況；
(4)本發(fā)明由于極大地簡化了運算的復雜度，所以計算速度快，能在極短的 時間內(nèi)得出Turbo碼和LDPC碼的譯碼器所需的軟判決信息，不容易造成時延，有利 于信號的同步接收。


本發(fā)明可通過以下附圖進一步詳細說明 圖1是現(xiàn)有無線通信系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖2是本發(fā)明16APSK調(diào)制編碼軟判決信息獲取方法的過程圖； 圖3是DVB-S.2標準中提供的(4+12)的16APSK星座圖； 圖4是本發(fā)明將圖3所示星座圖分解得到的第1幅子星座圖； 圖5是本發(fā)明將圖3所示星座圖分解得到的第2幅子星座圖； 圖6是本發(fā)明將圖3所示星座圖分解得到的第3幅子星座圖； 圖7是本發(fā)明將圖3所示星座圖分解得到的第4幅子星座圖。
具體實施例方式
參照圖2，本發(fā)明的軟判決信息獲取方法的具體步驟如下
步驟l.將16APSK的星座圖按順序分解為4幅子星座圖。
16APSK的星座圖如圖3所示。根據(jù)圖3的星座圖結(jié)構(gòu)創(chuàng)建4幅新的星座圖，使它 們與圖3擁有相同的星座點個數(shù)，且每個星座點的位置與圖3完全相同；由于圖3中的 每一個星座點的星座值是一組4位碼元序列附,/^^ ，故將該碼元序列先按順序分
解為單獨的4位碼元w， w2， ot3， w4;再將w, m2， w3，附4的值依次賦給4幅新
星座圖中與圖3中星座點位置相同的星座點，作為其碼元值，得到4幅子星座圖，如 圖4一圖7所示。其中
圖4是第1幅子星座圖，它的每個星座點對應的碼元值為圖3星座圖中每個星座點 對應碼元序列中的第l個碼元；
圖5是第2幅子星座圖，它的每個星座點對應的碼元值為圖3星座圖中每個星座點 對應碼元序列中的第2個碼元；
圖6是第3幅子星座圖，它的每個星座點對應的碼元值為圖3星座圖中每個星座點 對應碼元序列中的第3個碼元；
圖7是第4幅子星座圖，它的每個星座點對應的碼元值為圖3星座圖中每個星座點對應碼元序列中的第4個碼元。
步驟2.分別計算出圖4一圖7這4幅子星座圖中的判決門限。
(2.1) 計算第1幅子星座圖中的判決門限^
參照圖4，所有碼元值為1的星座點坐標的實部均靠近Y軸，而所有碼元值為0的 星座點坐標的實部均遠離Y軸，因此本發(fā)明利用接收到的調(diào)制信號f信號值的實部進 行判決，將判決門限選取為實部相隔最近的0碼元值和1碼元值對應的星座點的中線， 即為圖4中的H1和H2兩條直線，其判決門限值為
『i =會d cos| + maxd cos罟，cos》)，
式中i 。^為圖4子星座圖的外圓半徑，i^為圖4子星座圖的內(nèi)圓半徑；
(2.2) 計算第2幅子星座圖中的判決門限『2
參照圖5，所有碼元值為1的星座點坐標的虛部均靠近X軸，而所有碼元值為0的 星座點坐標的虛部均遠離X軸，因此本發(fā)明利用接收到的調(diào)制信號f信號值的虛部進 行判決，將判決門限選取為虛部相隔最近的0碼元值和1碼元值對應的星座點的中線， 即為圖5中的G1和G2兩條直線，其判決門限值為
『2 =會d cos， + max{i 。 ,2 cos^,i , 2 cos》)，
式中及。 (2為圖5子星座圖的外圓半徑，及, 2為圖5子星座圖的內(nèi)圓半徑；
(2.3) 計算第3幅子星座圖中的判決門限『3
參照圖6，所有碼元值為1的星座點坐標的實部均小于0，而所有碼元值為0的星 座點坐標的實部均大于0，因此本發(fā)明利用接收到的調(diào)制信號M言號值的實部進行判 決，將判決門限選取為圖6中的Y坐標軸，其判決門限值為『3=0;
(2.4) 計算第4幅子星座圖中的判決門限R
參照圖7，所有碼元值為1的星座點坐標的虛部均小于0，而所有碼元值為0的星 座點坐標的虛部均大于0，因此本發(fā)明利用接收到的調(diào)制信號F信號值的虛部進行判 決，將判決門限選取為圖7中的X坐標軸，其判決門限值為『4=0。
步驟3.根據(jù)判決門限，分別計算每一幅子星座圖的軟判決信息。 設(shè)輸入的調(diào)制信號f為r— = cz +，將該復數(shù)值分別映射到圖4一圖7子星座圖所
在的坐標系中，分別計算各自的軟判決信息。(3.1) 將調(diào)制信號f-fl + j6映射到圖4，由于圖4利用調(diào)制信號f的實部fl進行 判決，本發(fā)明通過比較fl與判決門限^的值，得到第l位軟判決信息為
(3.2) 將調(diào)制信號"fl + j6映射到圖5，由于圖5利用調(diào)制信號F的虛部6進行 判決，本發(fā)明通過比較6與判決門限『2的值，得到第2位軟判決信息為
& =『2-|&|;
(3.3) 將調(diào)制信號f = " + _^映射到圖6，由于圖6利用調(diào)制信號f的實部"進行 判決，本發(fā)明通過比較fl與判決門限^的值，得到第3位軟判決信息為
&3 =『3 - fl ;
(3.4) 將調(diào)制信號f-a + j6映射到圖7，由于圖7利用調(diào)制信號f的虛部6進行 判決，本發(fā)明通過比較6與判決門限『4的值，得到第4位軟判決信息為
=『4 一6 。
步驟4.合并軟判決信息，得到軟判決信息序列。
將計算得到的四位軟判決信息^， &， *，而4按順序進行排列，得到譯碼器 所需要的軟判決信息序列為(*，/^,^，。
為了驗證本發(fā)明的可實施性，以下給出一個參照圖l的無線通信系統(tǒng)傳送信息過 程中16APSK調(diào)制編碼軟判決信息獲取的實例，該實例的信號傳輸過程如下
1) 用戶在信號發(fā)送端將源信息序列通過Turbo編碼器進行編碼，得到編碼序列 0011 1111 ...，本實例取前8位編碼序列0011 1111用于信號傳輸過程中16APSK調(diào)制
編碼軟判決信息獲取方法的說明。
2) 編碼序列OOll 1111按照圖3所示的16APSK的星座圖進行調(diào)制，星座圖的外 圓半徑及。 ,=2.7，內(nèi)圓半徑及, =1，每4位連續(xù)碼元生成1位調(diào)制信號查找0011序
列在圖3所示的星座圖中對應的星座點，其坐標值為(-1.9092,-1.9092)，得到該4位
碼元序列的調(diào)制信號值為-1.9092-1.卯92j;查找1111序列在圖3所示的星座圖中對
9應的星座點，其坐標值為(-0.7071,-0.7071)，得到該4位碼元序列的調(diào)制信號值為 -0.7071 - 0.7071j 。因此，編碼序列OOll 1111生成的2位調(diào)制信號序列為 (-1.9092-1.9092j, — 0.7071-0.7071J)。
3) 信號發(fā)送端將該調(diào)制信號序列發(fā)送給信號接收端，由于發(fā)送過程中信號受
到干擾而失真，信號接收端接收到的調(diào)制信號序列為
(-0.9092+ 1.1072j， -1.7071 —0.907 lj)。
4) 信號接收端根據(jù)本發(fā)明提供的方法將接收到的2位調(diào)制信號序列 (—0.9092+ 1.1072j， —1.7071 —0.9071j)進行解調(diào)，由于每1位調(diào)制信號生成4位軟判決
信息，所以該調(diào)制信號序列共生成8位軟判決信息。
對于調(diào)制信號-0.9092 + 1.1072j，根據(jù)本發(fā)明提供的軟判決信息獲取方法，計算
步驟如下-
4.1) 將圖3所示的星座圖分解成圖4—圖7所示的4幅子星座圖。
4.2) 分別計算圖4—圖7的子星座圖的判決門限。 第l位碼元的判決門限為
K cos* + maxd cos嘗,i^ cos》
1 — 7 " 5丌 ；r、、 =—(2.7cos—十max(2.7cos——,cos—}) ;
2 4 12 4
=1.3081
第2位碼元的判決門限為
1 j 5兀 "
『2 "(及。"'2 cos; + max{i OIrf2 cos^",i , 2 cos })
1 ,、 — "m — 5;r ;r、、 =—(2.7cos— + max{2.7cos—,cos—}) ;
2 4 12 4
=1.3081
第3位碼元的判決門限為 『3=0;
第4位碼元的判決門限為 『,=0。
104.3) 將調(diào)制信號-0.卯92 + 1.1072j分別映射到圖4一圖7子星座圖所在的坐標系
中，根據(jù)每幅星座圖的判決門限，分別計算各自的軟判決信息。 第l位軟判決信息為^ =『廣I -0.90921= 0.3989 ;
第2位軟判決信息為m2 =『2-11.10721= 0.2009 ;
第3位軟判決信息為m3 =『3 -(-0.9092) = 0.9092;
第4位軟判決信息為w4 =『4 -1.1072 = -1.1072 。
4.4) 將四位軟判決信號按順序合并，得到調(diào)制信號-0.9092 + 1.1072j的軟判決 信息序列(0.3989， 0.2009,0.9092,-1.1072)。
對于調(diào)制信號-1.7071-0.卯71j的軟判決信息的計算過程，可以參照以上步驟
4.1) 一4.4)，計算后得到其軟判決信息序列為(—0.39卯,0.4010,1.7071,0.9071)。
所以，接收到的2位調(diào)制信號序列(—0.9092 + 1.1072j， —1.7071 —0.9071j)按照本
發(fā)明提供的軟判決信息獲取方法生成的軟判決信息序列為
(0.3989， 0.2009,0.9092，—1.1072, —0.3990,0.4010,1.7071,0.9071)。
5)接收端的Turbo譯碼器根據(jù)8位軟判決信息序列進行譯碼，得到最終的譯碼 結(jié)果。
本發(fā)明所提供的16APSK編碼調(diào)制軟判決信息獲取方法，適用于任何需要軟判 決信息作為輸入的譯碼器，不限于上文所提到的Turbo和LDPC譯碼器。
本發(fā)明不限于所給出的這種實施例，顯然任何人在了解了本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思以 后均可作出不同的實施方式，這些方式均在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種16APSK編碼調(diào)制中軟判決信息獲取方法，包括如下步驟(1)將16APSK的星座圖按順序分解為4幅子星座圖，每幅子星座圖的星座點的碼元值為原星座圖對應星座點的碼元序列對應位置的碼元；(2)分別計算出這4幅子星座圖中判決門限，用于判定接收信號為二進制信號0或者1；(3)將16APSK解調(diào)器接收到的調(diào)制信號值分別映射到4幅子星座圖的坐標系中，根據(jù)每幅子星座圖的判決門限，分別計算4幅子星座圖的軟判決信息；(4)將計算得到的4位軟判決信息按順序合并，得到譯碼器所需的軟判決信息序列。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的軟判決信息獲取方法，其中步驟(2)所述的分別計算出4 幅子星座圖中判決門限，按如下公式計算第1幅子星座圖的門限計算公式為^ 4(iUcos， + maxdcos蕓,i^cos》)，式中i 。^為第1幅子星座圖的外圓半徑，《m為第1幅子星座圖的內(nèi)圓半徑； 第2幅子星座圖的門限計算公式為^ =|(i 。a,2COS; + max{i 。uf2COS^|,i , 2cOS;})，式中及。^為第2幅子星座圖的外圓半徑，《 2為第2幅子星座圖的內(nèi)圓半徑； 第3幅子星座圖的門限計算公式為『3=0; 第4幅子星座圖的門限計算公式為『4=0。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的軟判決信息獲取方法，其中步驟(3)所述的分別計算4幅子星座圖的軟判決信息，按如下公式計算第1幅子星座圖的軟判決信息計算公式為-= W—1 a 1 ，式中w為第1幅子星座圖的判決門限，fl為調(diào)制信號f二a + j6的實部；第2幅子星座圖的軟判決信息計算公式為-A2 |，式中『2為第2幅子星座圖的判決門限，6為調(diào)制信號F二fl + j6的虛部;第3幅子星座圖的軟判決信息計算公式為A3 =『3 — fl ,式中『3為第3幅子星座圖的判決門限，a為調(diào)制信號F二CI + j6的實部;第4幅子星座圖的軟判決信息計算公式為&=『4-6，式中『4為第4幅子星座圖的判決門限，6為調(diào)制信號f = ^ + ^的虛部。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軟判決信息獲取方法，其中步驟(4)所述將計算得到的4 位軟判決信息按順序合并，是按照所分解的子星座圖的順序排列成(/^,/^，&,&)序列。
全文摘要
本發(fā)明提供一種16APSK編碼調(diào)制中軟判決信息獲取方法，主要解決現(xiàn)有的硬判決信息不能用于軟輸入軟輸出譯碼器進行譯碼的問題。其實施步驟為(1)將16APSK的星座圖按順序分解為4幅子星座圖，每幅子星座圖的星座點的碼元值為原星座圖對應星座點的碼元序列對應位置的碼元；(2)分別計算出這4幅子星座圖中判決門限；(3)將16APSK解調(diào)器接收到的調(diào)制信號值分別映射到4幅子星座圖的坐標系中，根據(jù)每幅子星座圖的判決門限，分別計算4幅子星座圖的軟判決信息；(4)將計算得到的4位軟判決信息按順序合并，得到譯碼器所需的軟判決信息序列。本發(fā)明極大地簡化了運算復雜度，減少了運算時間，可以作為一種快速獲取軟判決信息的方法應用于實際系統(tǒng)中。
文檔編號H03M13/00GK101562499SQ20091002272
公開日2009年10月21日 申請日期2009年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月27日
發(fā)明者代宜君, 劉建偉, 宮曉妍, 暉 李 申請人:西安電子科技大學