專利名稱：正交擴頻差分相位調(diào)制中的差分比特軟值輸出方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種數(shù)字通信領(lǐng)域中的高效調(diào)制解調(diào)技術(shù)，具體說是一種N進制正交擴頻和M進制差分相位復(fù)合調(diào)制中的差分比特軟值輸出方法(其中，N和M均為2的冪級數(shù)，取值為2、4、8、16...)。
背景技術(shù)：
正交擴頻差分相位調(diào)制(NOrth-MDPSK)是一種高頻譜效率的調(diào)制技術(shù)，它將N進制正交擴頻(NOrth)和M進制差分相位調(diào)制(MDPSK)相結(jié)合，構(gòu)成復(fù)合調(diào)制方式，解調(diào)時相應(yīng)包括正交擴頻和MDPSK解調(diào)。實際通信系統(tǒng)中調(diào)制解調(diào)與編譯碼是相互配合的，常用編譯碼方法有卷積編碼的Viterbi軟判決譯碼，以及Turbo編譯碼，比特軟值輸入是譯碼的基本特征之一。因此，當NOrth-MDPSK與編譯碼相結(jié)合時，必須考慮如何進行NOrth-MDPSK解調(diào)，獲得較佳的比特軟值，使編譯碼真正體現(xiàn)出高編碼增益，這是實際應(yīng)用需要解決的一個關(guān)鍵問題。
現(xiàn)有NOrth-MDPSK比特軟值輸出方法中，正交擴頻解調(diào)采用雙最大值方法，利用當前擴頻符號內(nèi)的所有正交解擴值，逐一計算正交比特軟值。MDPSK解調(diào)則采用差分解調(diào)方法，基于前后兩個擴頻符號的所有正交解擴值，分別確定模值最大的兩個正交碼序號(這相當于正交擴頻的硬判決解調(diào))，然后根據(jù)序號對應(yīng)的正交解擴值計算差分比特軟值。這種差分解調(diào)方式本質(zhì)上利用正交擴頻的硬判決解調(diào)結(jié)果來確定差分比特軟值，使得差分比特軟值完全依賴于正交擴頻硬判決解調(diào)結(jié)果；而一旦前后兩個擴頻符號中任何一個出現(xiàn)硬判決解調(diào)錯誤，都將大大影響MDPSK解調(diào)，差分比特軟值出現(xiàn)高概率錯誤，即使經(jīng)過譯碼，NOrth-MDPSK系統(tǒng)的整體性能也大大受限。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了解決上述問題，提出一種能提高系統(tǒng)整體性能并可減小算法實現(xiàn)復(fù)雜度的正交擴頻差分相位調(diào)制中的差分比特軟值輸出方法。
本發(fā)明技術(shù)解決方案一種正交擴頻差分相位調(diào)制中的差分比特軟值輸出方法，它包括在發(fā)送端將信息比特進行N進制正交擴頻和M進制差分相位調(diào)制，通過碼片成型濾波器得到發(fā)送信號；該發(fā)送信號經(jīng)過信道和碼片匹配濾波器后，以碼片速率在最佳位置進行抽樣，形成抽樣信號，其特征在于對該抽樣信號的處理中包括如下步驟a、抽樣信號與本地所有正交碼進行匹配相關(guān)，在第n和n+1個擴頻符號周期內(nèi)，分別得到N個正交解擴值{zn，i}和{zn+1，j}，其中n為整數(shù)，1≤i，j≤N；b、從N個正交解擴值{zn，i}和{zn+1，j}中，分別選取模值平方最大的L個正交解擴值，記為{zn，i′}和{zn+1，j′}，其中1≤L≤N；c、根據(jù)M進制差分相位調(diào)制的M個差分相位Δθm，Δθm＝2πm/M，0≤m≤M-1，對{zn，i′}和{zn+1，j′}進行交叉組合，構(gòu)成M組L×L個組合zn，i′+zn+1，j′*exp(-jΔθm)，并進行模值平方運算，獲得M組L×L個模平方值|zn，i′+zn+1，j′*exp(-jΔθm)|2；d、根據(jù)M進制差分相位調(diào)制的差分相位Δθm上的第k個差分比特dn，k為0或1，1≤k≤log2M,]]>將M組L×L個模平方值分成兩類，分別構(gòu)成0比特和1比特條件下的M/2組L×L個模平方值，并從這兩類模平方值中選出各自的最大值 和 其中Δθk0和Δθk1表示{Δθm}按照dn，k為0比特和1比特劃分的兩個子集；e、計算 和 的差值，該差值作為dn，k的比特軟值Λ(dn，k)，即Λ(dn，k)滿足下式Λ(dn,k)=maxi,j∈{1....L},Δθm∈Δθk1|zn,1′+zn+1,j′*exp(-jΔθm)|2-maxi,j∈{1....L},Δθm∈Δθk0|zn,1′+zn+1,j′*exp(-jΔθm)|2;]]>f、重復(fù)步驟d～e，計算k為其它各值時dn，k的比特軟值，直到獲得所有l(wèi)og2M個差分比特軟值并輸出。
本發(fā)明針對NOrth-MDPSK調(diào)制中現(xiàn)有差分解調(diào)方法的缺點，基于最大后驗概率(MAP)準則，提出了一個全新的差分比特軟值輸出方法，稱為MAP算法。該算法充分利用前后兩個擴頻符號的所有正交解擴值，計算差分比特軟值。MAP算法避免了現(xiàn)有差分解調(diào)方法中正交擴頻硬判決解調(diào)結(jié)果對差分比特軟值的影響，提高了NOrth-MDPSK系統(tǒng)整體性能。同時，為了減小MAP算法的實現(xiàn)復(fù)雜度，還給出了簡化MAP算法。在上述技術(shù)解決方案中，L＝N表示MAP算法，L＜N表示簡化MAP算法，L＝1則完全退化為現(xiàn)有差分解調(diào)方法。


圖1是NOrth-MDPSK基帶調(diào)制解調(diào)總體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是NOrth-BDPSK的1個差分比特軟值輸出結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是NOrth-QDPSK的2個差分比特軟值輸出結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是32Orth-BDPSK差分軟值輸出算法的性能對比曲線圖。
圖5是32Orth-QDPSK差分軟值輸出算法的性能對比曲線圖。
具體實施例方式
如圖1所示，發(fā)送端根據(jù)KN＝log2N比特從正交擴頻碼集合W＝{W1，W2，...，WN}中選擇一個正交擴頻碼Wn，經(jīng)過格雷(Gray)映射的KM＝log2M信息比特進行MDPSK差分相位調(diào)制，兩種調(diào)制復(fù)合后通過碼片成型濾波器gT(t)，得到基帶發(fā)送信號。該發(fā)送信號經(jīng)過信道和碼片匹配濾波器gR(t)后，以碼片速率在最佳位置進行抽樣，形成抽樣信號。基于抽樣信號可進行正交擴頻解調(diào)和MDPSK解調(diào)，獲得KN+KM個比特軟值。
本發(fā)明就是針對抽樣信號計算差分比特軟值，其具體實現(xiàn)步驟如下1、抽樣信號與本地所有正交碼進行匹配相關(guān)，在第n和n+1個擴頻符號周期內(nèi)，分別得到N個正交解擴值{zn，i}和{zn+1，j}，其中n為整數(shù)，1≤i，j≤N；2、從N個正交解擴值{zn，i}和{zn+1，j}中，分別選取模值平方最大的L個正交解擴值，記為{zn，i′}和{zn+1，j′}，其中1≤L≤N；3、根據(jù)M進制差分相位調(diào)制的M個差分相位Δθm，Δθm＝2πm/M，0≤m≤M-1，對{zn，i′}和{zn+1，j′}進行交叉組合，構(gòu)成M組L×L個組合zn，i′+zn+1，j′*exp(-jΔθm)，并進行模值平方運算，獲得M組L×L個模平方值|zn，i′+zn+1，j′*exp(-jΔθm)|2；4、根據(jù)M進制差分相位調(diào)制的差分相位Δθm上的第k個差分比特dn，k為0或1，1≤k≤log2M,]]>將M組L×L個模平方值分成兩類，分別構(gòu)成0比特和1比特條件下的M/2組L×L個模平方值，并從這兩類模平方值中選出各自的最大值 和 其中Δθk0和Δθk1表示{Δθm}按照dn，k為0比特和1比特劃分的兩個子集；5、計算 和 的差值，該差值作為dn，k的比特軟值Λ(dn，k)，即Λ(dn，k)滿足下式Λ(dn,k)=maxi,j∈{1,..,L},Δθm∈Δθk1|zn,1′+zn+1,j′*exp(-jΔθm)|2-maxi,j∈{1,..,L},Δθm∈Δθk0|zn,1′+zn+1,j′*exp(-jΔθm)|2;]]>6、重復(fù)步驟4～5，計算k為其它各值時dn，k的比特軟值，直到獲得所有l(wèi)og2M個差分比特軟值并輸出。
上述步驟說明本發(fā)明利用前后兩個擴頻符號的所有正交解擴值、以及可能的MDPSK差分相位，進行聯(lián)合匹配，并根據(jù)差分相位的0，1比特分布特性，計算差分比特軟值。本發(fā)明成功避免了原差分解調(diào)方法中正交擴頻的硬判決解調(diào)，有利于提升NOrth-MDPSK系統(tǒng)的整體性能。
本發(fā)明實施例下面以L＝N為例，給出了NOrth-BDPSK(M＝2)和NOrth-QDPSK(M＝4)的差分比特軟值的計算過程和輸出結(jié)構(gòu)。當L＝N時，{zn，i}和{zn，i′}、{zn+1，j}和{zn+1，j′}相同，上述實現(xiàn)步驟中第2步完全可以省略。差分比特軟值的輸出結(jié)構(gòu)如圖2和圖3所示，具體計算過程如下一、計算正交解擴值假定第n和n+1個擴頻符號周期內(nèi)的抽樣信號用行矢量rn、rn+1表示，正交擴頻碼為列矢量，則抽樣信號與本地所有正交擴頻碼匹配相關(guān)后的解擴值zn，i、zn+1，j表述為zn，i＝rn·Wi， zn+1，j＝rn+1·Wj， 1≤i，j≤N二、構(gòu)造M組N×N個模平方值。
NOrth-BDPSK差分相位Δθm為0、π，2組N×N個模平方值按照如下規(guī)則構(gòu)造|zn，i+zn+1，j|2， |zn，i-zn+1，j|2， 1≤i，j≤NNOrth-QDPSK差分相位Δθm為0、π/2、π、3π/2，4組N×N個模平方值按照如下規(guī)則構(gòu)造|zn，i+zn+1，j|2，|zn，i-zn+1，j|2，|zn，i+jzn+1，j|2，|zn，i-jzn+1，j|2上式中下標i，j表示序號，1≤i，j≥N，符號j表示虛數(shù)單位。
三、計算差分比特軟值NOrth-BDPSK只有1個差分比特，其軟值按照下式計算max1≤i,j≤N|zn,i-zn+1,j|2-max1≤i,j≤N|zn,i+zn+1,j|2]]>NOrth-QDPSK有2個差分比特，軟值計算式分別表示為第1個差分比特軟值max{|zn，i-zn+1，j|2，|zn，i-jzn+1，j|2，1≤i，j≤N}-max{|zn，i+zn+1，j|2，|zn，i+jzn+1，j|2，1≤i，j≤N}第2個差分比特軟值max{|zn，i-zn+1，j|2，|zn，i+jzn+1，j|2，1≤i，j≤N}-max{|zn，i+zn+1，j|2，|zn，i-jzn+1，j|2，1≤i，j≤N}為了便于對本發(fā)明中的MAP算法、簡化MAP算法以及現(xiàn)有差分解調(diào)算法進行比較，圖4～圖5給出了32Orth-BDPSK和32Orth-QDPSK的比特信噪比和誤比特率對比曲線。正交擴頻碼采用N＝32的哈達瑪序列，正交比特軟值輸出采用雙最大值方法。M＝0，2，4分別表示單純NOrth、NOrth-BDPSK和NOrth-QDPSK；編譯碼措施采用碼率為2/3的Turbo乘積碼，信道條件為AWGN信道。圖4～圖5表明本發(fā)明中MAP算法和簡化MAP算法均明顯優(yōu)于現(xiàn)有差分解調(diào)算法，當誤比特率為10-5時，MAP算法能提供0.3～0.4dB的信噪比增益。這充分說明本方明著眼于NOrth-MDPSK差分比特軟值輸出方法，對于提高系統(tǒng)整體性能具有重要作用的。此外，L＝3的簡化MAP算法已非常逼近于MAP算法，這對簡化MAP算法的實際應(yīng)用具有指導(dǎo)意義。
在上述實施例中，雖然針對32Orth-MDPSK(M＝2，4)系統(tǒng)，但本發(fā)明不限于該系統(tǒng)，還可以擴展至其它NOrth-MDPSK系統(tǒng)中，如N＝64，128，M＝8。
權(quán)利要求
1.一種正交擴頻差分相位調(diào)制中的差分比特軟值輸出方法，它包括在發(fā)送端將信息比特進行N進制正交擴頻和M進制差分相位調(diào)制，通過碼片成型濾波器得到發(fā)送信號；該發(fā)送信號經(jīng)過信道和碼片匹配濾波器后，以碼片速率在最佳位置進行抽樣，形成抽樣信號，其特征在于對該抽樣信號的處理中包括如下步驟a、抽樣信號與本地所有正交碼進行匹配相關(guān)，在第n和n+1個擴頻符號周期內(nèi)，分別得到N個正交解擴值{zn，i}和{zn+1，j}，其中n為整數(shù)，1≤i，j≤N；b、從N個正交解擴值{zn，i}和{zn+1，j}中，分別選取模值平方最大的L個正交解擴值，記為{zn，i′}和{zn+1，j′}，其中1≤L≤N；c、根據(jù)M進制差分相位調(diào)制的M個差分相位Δθm，0≤m≤M-1，對{zn，i′}和{zn+1，j′}進行交叉組合，構(gòu)成M組L×L個組合zn，i′+zn+1，j′*exp(-jΔθm)，并進行模值平方運算，獲得M組L×L個模平方值|zn，i′+zn+1，j′*exp(-jΔθm)|2；d、根據(jù)M進制差分相位調(diào)制的差分相位Δθm上的第k個差分比特dn，k為0或1，1≤k≤log2M,]]>將M組L×L個模平方值分成兩類，分別構(gòu)成0比特和1比特條件下的M/2組L×L個模平方值，并從這兩類模平方值中選出各自的最大值maxΔθk0和maxΔθk1；e、計算maxΔθk0和maxΔθk1的差值，該差值作為dn，k的比特軟值Λ(dn，k)，即Λ(dn，k)滿足下式 f、重復(fù)步驟d～e，計算k為其它各值時dn，k的比特軟值，直到獲得所有l(wèi)og2M個差分比特軟值并輸出。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種正交擴頻差分相位調(diào)制中的差分比特軟值輸出方法，它包括在發(fā)送端將信息比特進行N進制正交擴頻和M進制差分相位調(diào)制，接收端以碼片速率進行抽樣，其特征在于對抽樣信號的處理中包括如下過程抽樣信號與本地N個正交碼進行匹配相關(guān)，選取模值平方最大的L個正交解擴值{z
文檔編號H03M13/00GK1655541SQ200510052010
公開日2005年8月17日 申請日期2005年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月18日
發(fā)明者王金龍, 任國春, 沈良, 程云鵬, 吳啟暉, 陳瑾 申請人:中國人民解放軍理工大學(xué)通信工程學(xué)院