專利名稱：一種克服信號(hào)畸變的中繼解調(diào)轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及中繼解調(diào)轉(zhuǎn)發(fā)方案引入額外的信號(hào)畸變的問(wèn)題領(lǐng)域，提出一種克服信 號(hào)畸變的中繼解調(diào)轉(zhuǎn)發(fā)方法。該發(fā)明適用于存在中繼的各種場(chǎng)景，包括兩跳或多跳、協(xié)作中 繼或非協(xié)作中繼、透明中繼或非透明中繼等。
背景技術(shù)：
中繼技術(shù)因?yàn)槠淠軌蛴行г黾痈采w范圍和增強(qiáng)系統(tǒng)吞吐量而獲得廣泛關(guān)注。在目 前廣泛研究的中繼轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)中，解調(diào)轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)是其中最主要的中繼轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)之一。采用解 調(diào)轉(zhuǎn)發(fā)的中繼對(duì)接收到的來(lái)自基站的信號(hào)主要進(jìn)行均衡、解調(diào)、硬判后重調(diào)制，然后把重新 產(chǎn)生的信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)給終端。解調(diào)轉(zhuǎn)發(fā)的優(yōu)缺點(diǎn)顯而易見(jiàn)其優(yōu)點(diǎn)是能夠一定程度上重生信號(hào)， 抑制從源端到中繼的信道和噪聲影響，由于無(wú)須解信道交織器和譯碼，處理時(shí)延小，并且支 持中繼根據(jù)從中繼到目的端的信道質(zhì)量進(jìn)行鏈路自適應(yīng)傳輸。但是缺點(diǎn)也正是因?yàn)橹欣^不 譯碼，無(wú)法進(jìn)行循環(huán)冗余校驗(yàn)從而并不知道接收到的版本正確與否的信息。如果源端到中 繼的信道質(zhì)量較差，中繼對(duì)接收到的版本進(jìn)行解調(diào)后硬判，將會(huì)損失軟信息，這時(shí)如果再重 新調(diào)制，特別是重調(diào)制的階數(shù)與源端調(diào)制階數(shù)不同，例如從QPSK變成16QAM，則會(huì)引入額外 的信號(hào)畸變。如何能夠盡可能保留軟信息，避免信號(hào)畸變，是一個(gè)值得研究的問(wèn)題。傳統(tǒng)的解調(diào)轉(zhuǎn)發(fā)中繼方案作為放大轉(zhuǎn)發(fā)和譯碼轉(zhuǎn)發(fā)的折衷方案，具有兩者的優(yōu) 點(diǎn)，即處理時(shí)延小，轉(zhuǎn)發(fā)迅速同時(shí)能夠一定程度上抑制源端到中繼的信道和噪聲影響的優(yōu) 點(diǎn)，從而得到廣泛關(guān)注。請(qǐng)參見(jiàn)圖1的系統(tǒng)框圖所示。首先，源端把信息比特進(jìn)行信道編碼、速率匹配、調(diào)制和信道交織后發(fā)送給中繼。 中繼接收到信號(hào)后進(jìn)行均衡、解調(diào)然后硬判，并對(duì)硬判后的比特按照中繼到終端的鏈路質(zhì) 量自適應(yīng)選擇調(diào)制方式進(jìn)行重新調(diào)制后發(fā)送給終端。終端收到信號(hào)后進(jìn)行均衡、解信道交 織、解調(diào)和譯碼后，對(duì)信息比特進(jìn)行硬判。由于中繼不解信道交織和譯碼，所以處理時(shí)延小，能夠迅速轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包。然而正是 因?yàn)椴蛔g碼，中繼無(wú)法知道硬判后的信息是否正確，如果一旦出錯(cuò)，硬判會(huì)損失軟信息，再 進(jìn)行重新調(diào)制，特別是當(dāng)?shù)诙恼{(diào)制方式不同于第一跳的調(diào)制方式時(shí)，重新調(diào)制會(huì)引入 額外的信號(hào)畸變，從而使終端接收性能帶來(lái)?yè)p失。怎樣盡可能利用解調(diào)后的軟信息減小硬判再重新調(diào)制引入的額外信號(hào)畸變，是一 個(gè)值得研究的問(wèn)題。這就是本發(fā)明的動(dòng)機(jī)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種克服信號(hào)畸變的中繼解調(diào)轉(zhuǎn)發(fā)方法，能夠 利用解調(diào)后的軟信息有效克服硬判后重新調(diào)制的信號(hào)畸變，從而提高終端接收性能。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種克服信號(hào)畸變的中繼解調(diào) 轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括源端、與源端通過(guò)信道連接的中繼和與中繼通過(guò)信道連接的終端，所 述源端包括依次連接的
編碼模塊，用于把需要傳輸?shù)男畔⒈忍剡M(jìn)行信道編碼，從而獲得編碼比特；速率匹配模塊，用于把編碼比特進(jìn)行打孔，以匹配根據(jù)信道質(zhì)量自適應(yīng)選擇的碼 率；調(diào)制模塊，用于把打孔后的編碼比特按調(diào)制方式的規(guī)定映射成為選定調(diào)制的復(fù)數(shù) 符號(hào)；交織模塊，用于將調(diào)制后的復(fù)數(shù)符號(hào)打亂符號(hào)順序，以克服信道的深衰落帶來(lái)的 突發(fā)誤碼；所述中繼包括依次連接的均衡模塊，用于將經(jīng)過(guò)交織模塊后被打亂符號(hào)順序的復(fù) 數(shù)符號(hào)進(jìn)行時(shí)域與頻域均衡；軟解調(diào)模塊，用于將均衡后的復(fù)數(shù)符號(hào)映射成編碼比特的后驗(yàn)概率；符號(hào)期望值模塊，用于根據(jù)軟解調(diào)后編碼比特的后驗(yàn)概率計(jì)算選定調(diào)制的復(fù)數(shù)符 號(hào)的期望值；符號(hào)映射模塊，用于將選定調(diào)制的復(fù)數(shù)符號(hào)的期望值映射到選定調(diào)制方式的星座點(diǎn)。所述終端包括依次連接的均衡模塊，將中繼輸出的復(fù)數(shù)符號(hào)進(jìn)行時(shí)域與頻域均 衡；解交織模塊，用于將均衡后的復(fù)數(shù)符號(hào)根據(jù)源端的交織模塊的交織方式恢復(fù)為原 來(lái)的符號(hào)順序；解調(diào)模塊，用于將均衡后的復(fù)數(shù)符號(hào)映射成二進(jìn)制編碼比特或者編碼比特的軟信 息；譯碼模塊，用于對(duì)編碼比特進(jìn)行信道譯碼，獲得所有編碼比特的軟信息；
信息比特硬判模塊，用于把編碼比特的軟信息判決為二進(jìn)制的信息比特。本發(fā)明還包括一種克服信號(hào)畸變的中繼解調(diào)轉(zhuǎn)發(fā)方法，該方法包括以下步驟步驟一，源端把信息比特進(jìn)行信道編碼、速率匹配、調(diào)制和信道交織后發(fā)送給中 繼；步驟二，中繼接收到信號(hào)后進(jìn)行均衡、軟解調(diào)然后計(jì)算軟解調(diào)后的符號(hào)期望值；步驟三，中繼把該符號(hào)期望值映射到第2跳所選擇的調(diào)制方式的與其歐式距離最 小的星座點(diǎn)上發(fā)送給終端。本發(fā)明提出一種新型的解調(diào)轉(zhuǎn)發(fā)方案，它能夠利用解調(diào)后的軟信息有效克服硬判 后重新調(diào)制的信號(hào)畸變，從而提高終端接收性能。本發(fā)明應(yīng)用于存在中繼的各種場(chǎng)景，包括 兩跳或多跳、協(xié)作中繼或非協(xié)作中繼、透明中繼或非透明中繼等。


圖1為現(xiàn)有的解調(diào)轉(zhuǎn)發(fā)中繼方法的系統(tǒng)框圖；圖2為本發(fā)明解調(diào)轉(zhuǎn)發(fā)中繼方法的系統(tǒng)框圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行鏈路仿真的仿真曲線。
具體實(shí)施例方式請(qǐng)參照?qǐng)D2所示，一種克服信號(hào)畸變的中繼解調(diào)轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括源端、與源端通過(guò)信道連接的中繼和與中繼通過(guò)信道連接的終端，所述源端包括依次連接的編碼模 塊，用于把需要傳輸?shù)男畔⒈忍剡M(jìn)行信道編碼，從而獲得編碼比特；速率匹配模塊，用于把 編碼比特進(jìn)行打孔，以匹配根據(jù)信道質(zhì)量自適應(yīng)選擇的碼率；調(diào)制模塊，用于把打孔后的編 碼比特按調(diào)制方式的規(guī)定映射成為選定調(diào)制的復(fù)數(shù)符號(hào)；交織模塊，用于將調(diào)制后的復(fù)數(shù) 符號(hào)打亂符號(hào)順序，以克服信道的深衰落帶來(lái)的突發(fā)誤碼；所述中繼包括依次連接的均衡模塊，用于將經(jīng)過(guò)交織模塊后被打亂符號(hào)順序的復(fù) 數(shù)符號(hào)進(jìn)行時(shí)域與頻域均衡；軟解調(diào)模塊，用于將均衡后的復(fù)數(shù)符號(hào)映射成編碼比特的后 驗(yàn)概率；符號(hào)期望值模塊，用于根據(jù)軟解調(diào)后編碼比特的后驗(yàn)概率計(jì)算選定調(diào)制的復(fù)數(shù)符 號(hào)的期望值；符號(hào)映射模塊，用于將選定調(diào)制的復(fù)數(shù)符號(hào)的期望值映射到選定調(diào)制方式的 星座點(diǎn)；所述終端包括依次連接的均衡模塊，將中繼輸出的復(fù)數(shù)符號(hào)進(jìn)行時(shí)域與頻域均 衡；解交織模塊，用于將均衡后的復(fù)數(shù)符號(hào)根據(jù)源端的交織模塊的交織方式恢復(fù)為原來(lái)的 符號(hào)順序；解調(diào)模塊，用于將均衡后的復(fù)數(shù)符號(hào)映射成二進(jìn)制編碼比特或者編碼比特的軟 信息；譯碼模塊，用于對(duì)編碼比特進(jìn)行信道譯碼，獲得所有編碼比特的軟信息；信息比特硬 判模塊，用于把編碼比特的軟信息判決為二進(jìn)制的信息比特。所述中繼進(jìn)一步包括與符號(hào)映射模塊連接的等效信噪比估計(jì)模塊，用于估計(jì)輸出 信號(hào)的等效信噪比，該等效信噪比估計(jì)模塊另一端與終端的解調(diào)模塊連接。針對(duì)中繼系統(tǒng)傳統(tǒng)解調(diào)轉(zhuǎn)發(fā)方案引入額外的信號(hào)畸變的問(wèn)題，本發(fā)明還提出一種 新型的解調(diào)轉(zhuǎn)發(fā)方案，它能夠利用解調(diào)后的軟信息有效克服硬判后重新調(diào)制的信號(hào)畸變， 從而提高終端接收性能。其主要步驟如下1.中繼接收到數(shù)據(jù)后，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行均衡，然后利用現(xiàn)有的最大似然或最大后驗(yàn)概 率算法進(jìn)行軟解調(diào)，獲得各個(gè)編碼比特的后驗(yàn)概率(APP)，記作P^ = 14)，其中、代表均
衡后待解調(diào)的第k個(gè)符號(hào)，bik表示對(duì)應(yīng)于Zk解調(diào)后的第i個(gè)比特，q = 0或1.2.然后中繼利用上述得到的編碼比特的后驗(yàn)概率來(lái)計(jì)算重新調(diào)制后的符號(hào)期望
值，即Epre/iiy,ra。d2 \P{bkt =…、^其中mod2表示第2跳選取的調(diào)制方式。3.中繼把求得的符號(hào)期望值按照某種準(zhǔn)則映射到mod2的星座點(diǎn)，例如最小歐式 距離準(zhǔn)則譯叫=argmin(||M/ - E{^mod2/}||2)其中Mi代表mod2調(diào)制方式中的星座點(diǎn)。4.作為可選的增強(qiáng)功能，中繼可以估計(jì)重調(diào)制后的符號(hào)的等效信噪比，并同數(shù)據(jù) 一起傳輸給終端。終端利用該等效信噪比進(jìn)行解調(diào)，提高解調(diào)的準(zhǔn)確性，從而進(jìn)一步提高接 收性能。該新型方案對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)框圖如下圖所示首先，源端把信息比特進(jìn)行信道編碼、速率匹配、調(diào)制和信道交織后發(fā)送給中繼。 中繼接收到信號(hào)后進(jìn)行均衡、軟解調(diào)然后計(jì)算重調(diào)制后的符號(hào)期望，再把該數(shù)值映射到第2 跳所選擇的調(diào)制方式的與其歐式距離最小的星座點(diǎn)上，然后發(fā)送給終端。作為可選項(xiàng)，中繼 可估計(jì)輸出符號(hào)的等效信噪比，同數(shù)據(jù)一起發(fā)送給終端。終端收到信號(hào)后進(jìn)行均衡、解信道 交織、解調(diào)和譯碼后，對(duì)信息比特進(jìn)行硬判。如果中繼傳輸?shù)刃旁氡?，則終端利用它輸入 解調(diào)模塊，提高解調(diào)的準(zhǔn)確度，進(jìn)一步提高接收性能。
根據(jù)上述創(chuàng)新點(diǎn)，我們給出新型解調(diào)轉(zhuǎn)發(fā)方案的一個(gè)具體實(shí)施例。假設(shè)第2跳采用16QAM調(diào)制。第1跳采用的調(diào)制不限。則中繼的處理過(guò)程如下1.令M2 = 4代表第2跳調(diào)制方式16QAM的階數(shù).2.中繼軟解調(diào)后的編碼比特后驗(yàn)概率記作Papp (b, 二 0) 二 K = OI & )和 pAPP [bj =1) = P(b" = 11 A ),其中j = M1X k+i，Ml代表第1跳調(diào)制方式的階數(shù)3.然后中繼按照下面表達(dá)式計(jì)算第2跳16QAM調(diào)制的第1個(gè)符號(hào)的期望值E{Srelay, 16QAM, — M0000 · PApp(b41+1 — 0) Papp (b41+2 一 O) Papp (b41+3 一 0) Papp (b41+4 一 0) +M0001 · Papp (b41+1 一 0) Papp (b4i+2 — 0) Papp (b41+3 — 0) Papp (b41+4 — 1) +M1111 ·ΡΑΡΡ (b41+1 — 1) Papp (b41+2 — 1) Papp (^41+3 =DPapp^ = 1)其中 Mqqqq, M0001,…，M1111 是 16QAM 調(diào)制的 16 個(gè)星座點(diǎn)。4.如果選用最小歐式距離準(zhǔn)則，則中繼按照下面表達(dá)式映射到16QAM的星座點(diǎn)Sre,ay l6QAM l = argmin( Mi -^{Srelay^QAM^}\ )其中 Mi 表示 16QAM 的星座點(diǎn)。下表是針對(duì)該實(shí)施例和前述的現(xiàn)有方案進(jìn)行鏈路仿真，仿真參數(shù)如下仿真曲線 如圖3所示。
權(quán)利要求
1.一種克服信號(hào)畸變的中繼解調(diào)轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括源端、與源端通過(guò)信道連接的 中繼和與中繼通過(guò)信道連接的終端，其特征在于所述源端包括依次連接的編碼模塊，用于 把需要傳輸?shù)男畔⒈忍剡M(jìn)行信道編碼，從而獲得編碼比特；速率匹配模塊，用于把編碼比特進(jìn)行打孔，以匹配根據(jù)信道質(zhì)量自適應(yīng)選擇的碼率； 調(diào)制模塊，用于把打孔后的編碼比特按調(diào)制方式的規(guī)定映射成為選定調(diào)制的復(fù)數(shù)符號(hào)；交織模塊，用于將調(diào)制后的復(fù)數(shù)符號(hào)打亂符號(hào)順序，以克服信道的深衰落帶來(lái)的突發(fā) 誤碼；所述中繼包括依次連接的均衡模塊，用于將經(jīng)過(guò)交織模塊后被打亂符號(hào)順序的復(fù)數(shù)符 號(hào)進(jìn)行時(shí)域與頻域均衡；軟解調(diào)模塊，用于將均衡后的復(fù)數(shù)符號(hào)映射成編碼比特的后驗(yàn)概率； 符號(hào)期望值模塊，用于根據(jù)軟解調(diào)后編碼比特的后驗(yàn)概率計(jì)算選定調(diào)制的復(fù)數(shù)符號(hào)的 期望值；符號(hào)映射模塊，用于將選定調(diào)制的復(fù)數(shù)符號(hào)的期望值映射到選定調(diào)制方式的星座點(diǎn)； 所述終端包括依次連接的均衡模塊，將中繼輸出的復(fù)數(shù)符號(hào)進(jìn)行時(shí)域與頻域均衡； 解交織模塊，用于將均衡后的復(fù)數(shù)符號(hào)根據(jù)源端的交織模塊的交織方式恢復(fù)為原來(lái)的 符號(hào)順序；解調(diào)模塊，用于將均衡后的復(fù)數(shù)符號(hào)映射成二進(jìn)制編碼比特或者編碼比特的軟信息； 譯碼模塊，用于對(duì)編碼比特進(jìn)行信道譯碼，獲得所有編碼比特的軟信息； 信息比特硬判模塊，用于把編碼比特的軟信息判決為二進(jìn)制的信息比特。
2.如權(quán)利要求1所述的一種克服信號(hào)畸變的中繼解調(diào)轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)，其特征在于所述中 繼進(jìn)一步包括與符號(hào)映射模塊連接的等效信噪比估計(jì)模塊，用于估計(jì)輸出信號(hào)的等效信噪 比，該等效信噪比估計(jì)模塊另一端與終端的解調(diào)模塊連接。
3.一種克服信號(hào)畸變的中繼解調(diào)轉(zhuǎn)發(fā)方法，其特征在于，該方法包括以下步驟步驟 一，源端把信息比特進(jìn)行信道編碼、速率匹配、調(diào)制和信道交織后發(fā)送給中繼；步驟二，中繼接收到信號(hào)后進(jìn)行均衡、軟解調(diào)然后計(jì)算軟解調(diào)后的符號(hào)期望值； 步驟三，中繼把該符號(hào)期望值映射到第2跳選定的調(diào)制方式的與其歐式距離最小的星 座點(diǎn)上發(fā)送給終端。
4.如權(quán)利要求3所述的一種克服信號(hào)畸變的中繼解調(diào)轉(zhuǎn)發(fā)方法，其特征在于所述步 驟二中軟解調(diào)采用最大似然或最大后驗(yàn)概率算法進(jìn)行，獲得各個(gè)編碼比特的后驗(yàn)概率，記作= ^1 ),其中、代表均衡后待解調(diào)的第k個(gè)符號(hào)，b 表示對(duì)應(yīng)于、解調(diào)后的第i個(gè)比特，q = 0或1。
5.如權(quán)利要求3所述的一種克服信號(hào)畸變的中繼解調(diào)轉(zhuǎn)發(fā)方法，其特征在于所述步驟二中的符號(hào)期望值為Ep-mocn IiK,其中HlOd2表示第2跳選取的調(diào)制方式，其中k代表均衡后待解調(diào)的第k個(gè)符號(hào)，bik表示對(duì)應(yīng)于k解調(diào)后的第i個(gè)比特，q = O或 1。
6.如權(quán)利要求3所述的一種克服信號(hào)畸變的中繼解調(diào)轉(zhuǎn)發(fā)方法，其特征在于所述步驟三中中繼把符號(hào)期望值按照最小歐式距離準(zhǔn)則&=argmin(M, -Et^mod2,) 2)映射到Hiod2的星座點(diǎn)，其中Mi代表HlOd2調(diào)制方式中的星座點(diǎn)。
7.如權(quán)利要求3所述的一種克服信號(hào)畸變的中繼解調(diào)轉(zhuǎn)發(fā)方法，其特征在于所述步 驟三中進(jìn)一步包括中繼估計(jì)輸出符號(hào)的等效信噪比，并把該等效噪聲方差轉(zhuǎn)發(fā)給終端。
8.如權(quán)利要求7所述的一種克服信號(hào)畸變的中繼解調(diào)轉(zhuǎn)發(fā)方法，其特征在于中繼傳 輸?shù)刃旁氡戎两K端后，終端將其輸入至解調(diào)模塊。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種克服信號(hào)畸變的中繼解調(diào)轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)及方法，具體步驟如下中繼利用軟解調(diào)得到的編碼比特后驗(yàn)概率來(lái)計(jì)算重新調(diào)制后的符號(hào)期望值，其中mod2表示第2跳選取的調(diào)制方式；中繼把求得的符號(hào)期望值按照某種準(zhǔn)則映射到mod2的星座點(diǎn)，例如最小歐式距離準(zhǔn)則。本發(fā)明可以減小譯碼轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)的誤碼擴(kuò)散，特別是提高集中式調(diào)度下系統(tǒng)地頻譜效率。
文檔編號(hào)H04L1/00GK102111357SQ20091024731
公開(kāi)日2011年6月29日 申請(qǐng)日期2009年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月28日
發(fā)明者周婷, 徐景, 王海峰 申請(qǐng)人:上海無(wú)線通信研究中心