專利名稱：一種單載波解調(diào)方法和系統(tǒng)、發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種單載波解調(diào)方法和系統(tǒng)、發(fā)射機(jī)和接 收機(jī)。
背景技術(shù)：
有記憶信道的多徑時延擴(kuò)展會引起跨符號干擾(ISI， Inter-SymbolInterference)，而且較長的時延擴(kuò)展會引起嚴(yán)重的ISI干擾，將導(dǎo)致單載波 通信的接收端解調(diào)出現(xiàn)大量誤碼，嚴(yán)重降低接收性能。尤其對于環(huán)境惡劣的無線多徑信道， 深衰落會帶來嚴(yán)重ISI。單載波通信對付多徑信道時延一般采用均衡技術(shù)，其通常分為兩類1、線性均衡技術(shù)；常用的線性均衡算法常用的算法有迫零(ZF，Zero Forcing)算法和最小均方誤差 (MMSE,Minimum Mean Squared Error)算法，線性均衡算法相對簡單，信道頻域沒有深衰落 時可以較好地消除信道影響。但是，當(dāng)無線信道存在長延時多徑時，信道頻域響應(yīng)中會出現(xiàn)很多的零點深衰落。 為了補(bǔ)償零點處的ISI干擾，線性均衡技術(shù)必須對該段頻譜進(jìn)行放大，從而使該頻段的噪 聲大幅度增強(qiáng)，大大降低系統(tǒng)的信噪比，導(dǎo)致解調(diào)性能嚴(yán)重變差。2、非線性均衡技術(shù)。M^^Mj^^lJf^if (MLSE,Maximum likelihood sequence estimation) 線性均衡技術(shù)，其基本思想是遍歷所有可能的輸入序列，從中選出與接收符號具有最大相 似性的輸入序列作為估計結(jié)果。由于MLSE不需要使用濾波器，因此沒有線性均衡的濾波后 噪聲增強(qiáng)的問題，因此MLSE是一種性能最佳的解調(diào)算法。而MLSE估計的問題在于復(fù)雜度過高，Viterbi算法將序列無窮長的判決收斂改為 大約5倍信道時延長度的回溯，在信道時延較短的場合，如磁盤記錄信道下，Viterbi算法 能夠降低復(fù)雜度。但是在長延時的無線信道中，由于Viterbi算法的復(fù)雜度仍然和信道長 度L呈指數(shù)關(guān)系(為CS其中，C為多進(jìn)制符號的星座點數(shù))，因而Viterbi算法在長時延擴(kuò) 展的信道下復(fù)雜度極高?？傊?，需要本領(lǐng)域技術(shù)人員迫切解決的一個技術(shù)問題就是如何能夠在具有較佳 解調(diào)性能的前提下降低解調(diào)復(fù)雜度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種單載波解調(diào)方法和系統(tǒng)、發(fā)射機(jī)和接收 機(jī)，用以在較佳解調(diào)性能的前提下降低解調(diào)復(fù)雜度。為了解決上述問題，本發(fā)明公開了一種單載波解調(diào)方法，包括在發(fā)送端，將UW字加入調(diào)制符號；在接收端，對信道矩陣H進(jìn)行QR分解，得到正交矩陣Q和上三角矩陣R ；
對接收的數(shù)據(jù)信號向量Y，左乘QH，得到正交化的接收向量Z，其中，Qh為正交矩陣 Q的共軛轉(zhuǎn)置矩陣；根據(jù)所述UW字、上三角矩陣R和接收向量Z，對解調(diào)符號進(jìn)行最大似然估計。優(yōu)選的，所述對解調(diào)符號進(jìn)行最大似然估計的步驟，包括針對除UW字外的上三角矩陣R的每一行，計算累計歐氏距離；根據(jù)所述累計歐氏距離選取當(dāng)前數(shù)據(jù)符號序列；依據(jù)UW字長度，判斷當(dāng)前數(shù)據(jù)符號序列中元素數(shù)目是否滿足預(yù)置條件，若是，則 根據(jù)當(dāng)前數(shù)據(jù)符號序列進(jìn)行判決，得到解調(diào)符號；否則，返回執(zhí)行所述計算累計歐氏距離的步驟。優(yōu)選的，所述根據(jù)當(dāng)前數(shù)據(jù)符號序列進(jìn)行判決的步驟包括根據(jù)累計歐氏距離，對P個當(dāng)前數(shù)據(jù)符號序列進(jìn)行硬判決或軟判決，其中，P為自 然數(shù)。優(yōu)選的，所述接收向量Z與上三角矩陣R之間的關(guān)系為 其中，g是加性白色高斯噪聲，s是待解調(diào)信號向量。優(yōu)選的，通過以下步驟獲取信道矩陣H 在接收端提取UW字；依據(jù)所述UW字，通過計算信道的時域沖擊響應(yīng)，得到信道矩陣H。優(yōu)選的，所述調(diào)制符號長度為UW字長度的T倍，其中，5 < T < 6。依據(jù)另一實施例，本發(fā)明還公開了一種單載波解調(diào)系統(tǒng)，包括發(fā)射機(jī)和接收機(jī)，其 中，所述發(fā)射機(jī)包括UW字加入模塊，用于將UW字加入調(diào)制符號；所述接收機(jī)包括QR分解模塊，用于對信道矩陣H進(jìn)行QR分解，得到正交矩陣Q和上三角矩陣R ；正交化模塊，用于對接收的數(shù)據(jù)信號向量Y，左乘QH，得到正交化的接收向量Z，其 中，Qh為正交矩陣Q的共軛轉(zhuǎn)置矩陣；估計模塊，用于根據(jù)所述UW字、上三角矩陣R和接收向量Z，對解調(diào)符號進(jìn)行最大 似然估計。優(yōu)選的，所述估計模塊包括計算單元，用于針對除UW字外的上三角矩陣R的每一行，計算累計歐氏距離；選取單元，用于根據(jù)所述累計歐氏距離選取當(dāng)前數(shù)據(jù)符號序列；判斷單元，用于依據(jù)UW字長度，判斷當(dāng)前數(shù)據(jù)符號序列中元素數(shù)目是否滿足預(yù)置 條件；判決單元，用于在當(dāng)前數(shù)據(jù)符號序列中元素數(shù)目滿足預(yù)置條件時，根據(jù)當(dāng)前數(shù)據(jù) 符號序列進(jìn)行判決，得到解調(diào)符號；返回單元，用于在當(dāng)前數(shù)據(jù)符號序列中元素數(shù)目不滿足預(yù)置條件時，返回所述計
算單元。
優(yōu)選的，所述判決單元，具體用于根據(jù)累計歐氏距離，對P個當(dāng)前數(shù)據(jù)符號序列進(jìn) 行硬判決或軟判決，其中，P為自然數(shù)。優(yōu)選的，所述接收機(jī)還包括提取模塊，用于在接收端提取UW字；信道矩陣獲取模塊，用于依據(jù)所述UW字，通過計算信道的時域沖擊響應(yīng)，得到信 道矩陣H。依據(jù)另一實施例，本發(fā)明還公開了一種發(fā)射機(jī)，包括Uff字加入模塊，用于將UW字加入調(diào)制符號。優(yōu)選的，所述調(diào)制符號長度為UW字長度的T倍，其中，5 < T < 6。依據(jù)另一實施例，本發(fā)明還公開了一種接收機(jī)，包括QR分解模塊，用于對信道矩陣H進(jìn)行QR分解，得到正交矩陣Q和上三角矩陣R ；正交化模塊，用于對接收的數(shù)據(jù)信號向量Y，左乘QH，得到正交化的接收向量Z，其 中，Qh為正交矩陣Q的共軛轉(zhuǎn)置矩陣；估計模塊，用于根據(jù)所述UW字、上三角矩陣R和接收向量Z，對解調(diào)符號進(jìn)行最大 似然估計。優(yōu)選的，所述估計模塊包括計算單元，用于針對除UW字外的上三角矩陣R的每一行，計算累計歐氏距離；選取單元，用于根據(jù)所述累計歐氏距離選取當(dāng)前數(shù)據(jù)符號序列；判斷單元，用于依據(jù)UW字長度，判斷當(dāng)前數(shù)據(jù)符號序列中元素數(shù)目是否滿足預(yù)置 條件；判決單元，用于在當(dāng)前數(shù)據(jù)符號序列中元素數(shù)目滿足預(yù)置條件時，根據(jù)當(dāng)前數(shù)據(jù) 符號序列進(jìn)行判決，得到解調(diào)符號；返回單元，用于在當(dāng)前數(shù)據(jù)符號序列中元素數(shù)目不滿足預(yù)置條件時，返回所述計
算單元。優(yōu)選的，所述判決單元，具體用于根據(jù)累計歐氏距離，對ρ個當(dāng)前數(shù)據(jù)符號序列進(jìn) 行硬判決或軟判決，其中，P為自然數(shù)。優(yōu)選的，所述接收機(jī)還包括提取模塊，用于在接收端提取UW字；信道矩陣獲取模塊，用于依據(jù)所述UW字，通過計算信道的時域沖擊響應(yīng)，得到信 道矩陣H。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點首先，本發(fā)明的解調(diào)復(fù)雜度主要包括M算法搜索復(fù)雜度和QR分解復(fù)雜度關(guān)于M算法搜索復(fù)雜度，由于前一次M算法搜索過程中選取ρ個數(shù)據(jù)符號序列作 為幸存向量，因此，對于本次搜索的C個星座點符號，只需計算Cp個歐氏距離，因而，本發(fā)明 的M算法搜索復(fù)雜度為Cp;關(guān)于QR分解復(fù)雜度，由于含有UW字的信道矩陣是循環(huán)矩陣，因此采用循環(huán)矩陣所 特有的QR矩陣快速分解算法，可使本QR分解算法的乘法數(shù)量和η2成正比，其中，長度為η 調(diào)制信號數(shù)據(jù)塊中包括有長度為nu的UW字塊和長度為n-nu的數(shù)據(jù)字段塊，這樣，對于每個 數(shù)據(jù)字段塊來說，其相應(yīng)調(diào)制符號的解調(diào)復(fù)雜度相當(dāng)于和η成正比；這里η大小和信道的長度L在同一個數(shù)量級，因此本算法的QR分解復(fù)雜度可以視作L ；綜上，本發(fā)明的解調(diào)復(fù)雜度為L+Cp，而實際中，C的取值一般比較小(例如C = 4 時的QPSK調(diào)制信號)，而一般情況下ρ < C，故所述Cp復(fù)雜度可以忽略，因此，相對于現(xiàn)有 技術(shù)的MLSE算法，本發(fā)明能夠?qū)⒎蔷€性解調(diào)復(fù)雜度從C1降為L。其次，由于發(fā)送端將UW字加入調(diào)制信號，本發(fā)明可以在UW字已知序列的輔助下， 越過QR分解的零點分量進(jìn)行解調(diào)，大大降低初始解調(diào)的誤碼傳播概率，由于剩余的待解調(diào) 數(shù)據(jù)有較高的功率，因此可以基本達(dá)到最佳解調(diào)MLSE的解調(diào)效果。綜上，本發(fā)明在發(fā)端數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)和收端的巧妙解調(diào)結(jié)構(gòu)下，能夠顯著提高信道長 多徑時延時，低復(fù)雜度均衡器的性能；再者，本發(fā)明還可以基于發(fā)送端進(jìn)行信道測量，具體而言，可以利用在頻域響應(yīng)平 直的復(fù)數(shù)或?qū)崝?shù)的時域PN序列，測量信道的沖擊相應(yīng)，從而為接收端的解調(diào)提供信道信 息；而且在所述信道測量UW字的插入非常頻繁，便于信道估計算法抵抗噪聲，提高估計精度。


圖1是本發(fā)明一種單載波解調(diào)方法實施例的流程圖；圖2是本發(fā)明的一種調(diào)制信號的應(yīng)用示例；圖3是本發(fā)明在接收端解調(diào)中的一應(yīng)用示例；圖4是本發(fā)明在接收端解調(diào)中的另一應(yīng)用示例；圖5是本發(fā)明一種單載波解調(diào)系統(tǒng)實施例的結(jié)構(gòu)圖；圖6是本發(fā)明一種發(fā)射機(jī)實施例的結(jié)構(gòu)圖；圖7是本發(fā)明一種接收機(jī)實施例的結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實 施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。本發(fā)明的核心構(gòu)思在于1、通過對信道矩陣的QR分解使得M剪枝算法估計解調(diào)信號成為可能，以降低最大 似然序列估計的復(fù)雜度；2、在發(fā)送端的調(diào)制信號中加入UW字，由于該UW字能夠在解調(diào)中充當(dāng)已知的數(shù)據(jù)， 因而可以跳過上三角矩陣R中右下角的信道零點深衰落系數(shù)，降低誤碼傳播，進(jìn)而大幅度 提高解調(diào)性能。參照圖1，示出了本發(fā)明一種單載波解調(diào)方法實施例的流程圖，具體可以包括步驟101、在發(fā)送端，將UW字加入調(diào)制符號；本發(fā)明采用UW-QRM_MLD(UW字輔助的，最大似然的QR分解M算法，Unique Word assisted QR decomposition associated with the M~algorithm tomaximum likelihood detection)進(jìn)行單載波解調(diào)，其中，所述M算法也即M剪枝算法，可用來降低路徑搜索的復(fù) 雜度。參照圖2，在本發(fā)明的一種應(yīng)用示例中，所述調(diào)制信號可以包括兩部分?jǐn)?shù)據(jù)字段和UW字段；假設(shè)調(diào)制信號幀的長度為n，Uff字段長度為nu，則數(shù)據(jù)字段長度為n-nu。在實際中，UW字可以為復(fù)數(shù)或?qū)崝?shù)的時域PN序列(偽噪聲序列，Pseudo-noise Sequence)，其在頻域的變換具有恒定的幅值。該UW字可用來去除數(shù)據(jù)幀間的線性卷積拖 尾，作用相當(dāng)于循環(huán)前綴。因此，該UW字段的長度要求大于信道的均方根多徑時延的長度， 才能消除數(shù)據(jù)幀間的多徑干擾。一般來說，為了保證數(shù)據(jù)傳輸效率，數(shù)據(jù)字段的長度一般為UW字長度的4-5倍， 如果再高則處理復(fù)雜度將增大。例如，QPSK(正交相移鍵控，Quadrature Phase Shift Keying)調(diào)制信號的長度一般為UW字長度的T倍，其中，5 < T < 6。當(dāng)然，上述T的取值只是作為示例，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要設(shè)置T的其 它取值，例如，T = 10等，本發(fā)明對此不加以限制。步驟102、在接收端，對信道矩陣H進(jìn)行QR分解，得到正交矩陣Q和上三角矩陣R ；為運(yùn)用M剪枝算法對上述發(fā)送的各個調(diào)制符號進(jìn)行搜索，本發(fā)明首先對接收端的 信道矩陣H進(jìn)行QR分解。接收端獲取信道矩陣H的方法有很多，例如，可以利用UW字信道測量的特性來獲 取該信道矩陣H，具體可以包括首先在接收端提取UW字；然后，依據(jù)所述UW字，通過采用滑動相關(guān)方法計算信道的時域沖擊響應(yīng)，得到信 道矩陣H。因為信道矩陣H是一個循環(huán)方陣，具有非奇異特性，因此，根據(jù)QR分解定理，存在 一個正交矩陣Q和上三角矩陣R，滿足H = QR,并且上三角矩陣R的對角元素全為正數(shù)。因 為存在QQh = QhQ = I。所以下式可成立 其中，ri j = 0，for i > j ；Qh為正交矩陣Q的共軛轉(zhuǎn)置矩陣；H為nXn的矩陣，這 里η為調(diào)制信號的長度。步驟103、對接收的數(shù)據(jù)信號向量Y，左乘QH，得到正交化的接收向量Ζ，其中，Qh為 正交矩陣Q的共軛轉(zhuǎn)置矩陣；在實際中，可首先用如下公式表示數(shù)據(jù)信號向量Y與信道矩陣H之間的關(guān)系Y = Hs+N(2)= QRs+N這里，N是加性白色高斯噪聲，s是待解調(diào)符號向量。然后，對數(shù)據(jù)信號向量Y左乘以QH，得到正交化的接收向量Z，得到
( 3 )
這里的R = QtfN ,因為Qh是正交矩陣，因此該矩陣相乘并不會增加噪聲的功率。上
面的公式也可以表示為 步驟104、根據(jù)所述UW字、上三角矩陣R和接收向量Z，對解調(diào)符號進(jìn)行最大似然 估計。普通的QRM-MLD算法(最大似然的QR分解M算法)以上三角矩陣R的行為單位， 進(jìn)行解調(diào)符號向量S的搜索；并且，在每次搜索過程中選取P個數(shù)據(jù)符號序列。在具體實現(xiàn)中，搜索的方向是一般從R矩陣的最后一行rn,n向量和Sn開始，最后進(jìn) 行到R矩陣的第一行A向量和符號Sl。以Sn的搜索為例，計算其對應(yīng)的歐氏距離 這里，m代表解調(diào)符號Sn的星座點序號，也即，通過遍歷Sn的所有星座點，獲得對 應(yīng)的歐氏距離。對于幸存向量的選取，為依次選取歐氏距離最小的P個數(shù)據(jù)符號序列，以P = 2為 例，也即選取歐氏距離最小和次小的2個數(shù)據(jù)符號序列作為幸存向量；并保留相應(yīng)符號估 計值sn的序號m。同時，這里的j = 1，...，p，代表第j個最小的歐氏距離。然后，再搜索IV1向量及其對應(yīng)的Slri符號的估計值，計算累計歐氏距離如下 由于之前已經(jīng)有ρ個候選符號，此時每個符號對應(yīng)的Slri具有C個星座點搜索范 圍，所以對于該校Y)，會有Cp個可能的數(shù)據(jù)符號序列估計的組合。本次搜索則從這Cp個數(shù) 據(jù)符號序列估計組合中選取P個作為幸存向量，具體選取過程可以為，從Cp個累計歐氏距 離巧！廣中選取P個最小的，并記錄對應(yīng)的數(shù)據(jù)符號序列。以上的過程一直持續(xù)下去，直至進(jìn)行到S1所對應(yīng)的最小累計歐氏距離跨 力被獲 得，此時可以進(jìn)行判決。在上述QRM-MLD的解調(diào)過程中，由于多徑信道存在著頻域的零點，根據(jù)QR分解的 計算過程可知，最后生成的R是一個排好序的矩陣，矩陣中rn,n功率最小且接近零，而L1的 功率最高，超過原來的發(fā)送調(diào)制符號的功率。這樣進(jìn)行QRM-MLD解調(diào)，會導(dǎo)致Sn的信噪比 極低，完全無法正確解調(diào)數(shù)據(jù)符號，同時也會導(dǎo)致后續(xù)的序列估計搜索出現(xiàn)累積錯誤，導(dǎo)致 高的誤碼平臺。所以應(yīng)該避免在rn,n處的信號解調(diào)。針對上述解調(diào)性能低的情形，本發(fā)明的UW-QRM-MLD解調(diào)算法通過已知的信道估 計UW字輔助收端信號解調(diào)，能夠解決上述的QRM-MLD方法的rn,n處信號零點問題。其基本思想在于，信道矩陣H大小為ηΧη，其中，既可以包括數(shù)據(jù)字段，又可以包 括UW字；這意味著在對S向量進(jìn)行解調(diào)的過程中，對已知的、包含在S中的nu長的UW字完全無需解調(diào)，這樣，可以在矩陣R中，從~- , - 所對應(yīng)的符號開始解調(diào)。在實際中，步驟104具體可以包括子步驟Al、針對除UW字外的上三角矩陣R的每一行，計算累計歐氏距離； 子步驟A2、根據(jù)所述累計歐氏距離選取當(dāng)前數(shù)據(jù)符號序列； 子步驟A3、依據(jù)UW字長度，判斷當(dāng)前數(shù)據(jù)符號序列中元素數(shù)目是否滿足預(yù)置條 件，若是，則根據(jù)當(dāng)前數(shù)據(jù)符號序列進(jìn)行判決，得到解調(diào)符號；否則，返回執(zhí)行所述計算累計 歐氏距離的步驟。例如，子步驟Al首先針對行對應(yīng)的\- 符號計算累計歐氏距離；子步驟A2 對C個^^ 符號的對應(yīng)的累計歐氏距離進(jìn)行從小到大的排序，并根據(jù)所述排序結(jié)果從C個 中選取P個作為幸存的當(dāng)前數(shù)據(jù)符號序列，也即當(dāng)前數(shù)據(jù)符號序列可以為這里H 代表序列符號；子步驟A3的預(yù)置條件則為，當(dāng)前數(shù)據(jù)符號序列中元素數(shù)目是否大于等于 n-rv若是，代表當(dāng)前數(shù)據(jù)符號序列為
則依據(jù)ρ個所述當(dāng)前數(shù)據(jù)符號 序列和相應(yīng)的累計歐氏距離進(jìn)行判斷，否則，循環(huán)執(zhí)行子步驟Al和子步驟A2的搜索過程。在實際中，所述判決可以是硬判決，例如，直接以最小的年Μ”對應(yīng)的調(diào)制數(shù)據(jù)序列 估計值為發(fā)端數(shù)據(jù)；也可以是軟判決，例如根據(jù)最后一級的幸存估計向量的累計歐氏距離 計算對數(shù)似然比，并提供軟信息給信道譯碼器，提高信道譯碼的性能；本發(fā)明對具體的判決 方法不加以限制。由于nu長的UW字段超過了信道多徑時延的長度，所以零點深衰落相關(guān)的數(shù)據(jù)在 已知的UW字輔助下完全無需解調(diào)。而且因為QR分解是單位分解，能量守恒。所以剩下的 未知待解調(diào)數(shù)據(jù)
的平均功率高過原先的發(fā)送端符號功率，使得本專利算法的 解調(diào)性能可基本達(dá)到現(xiàn)有MLSE技術(shù)的最佳解調(diào)性能。本發(fā)明具有如下優(yōu)點首先，本發(fā)明的解調(diào)復(fù)雜度主要包括M算法搜索復(fù)雜度和QR分解復(fù)雜度關(guān)于M算法搜索復(fù)雜度，由于前一次M算法搜索過程中選取ρ個數(shù)據(jù)符號序列作 為幸存向量，因此，對于本次搜索的C個星座點符號，只需計算Cp個歐氏距離，因而，本發(fā)明 的M算法搜索復(fù)雜度為Cp;關(guān)于QR分解復(fù)雜度，由于含有UW字的信道矩陣是循環(huán)矩陣，因此采用循環(huán)矩陣所 特有的QR矩陣快速分解算法，可使本算法的復(fù)雜度和η2成正比(η為調(diào)制信號長度)，對總 共n-nu個傳輸數(shù)據(jù)來說，每個調(diào)制符號的解調(diào)復(fù)雜度相當(dāng)于和η成正比；而且η的大小和 信道長度L在一個數(shù)量級，因此本算法的QR分解復(fù)雜度可以視為L ；綜上，本發(fā)明的解調(diào)復(fù)雜度為L+Cp，而實際中，C的取值一般比較小(例如4)，而 一般情況下P彡C，故所述Cp復(fù)雜度可以忽略，因此，相對于現(xiàn)有技術(shù)的MLSE算法，本發(fā)明 能夠?qū)⒎蔷€性解調(diào)復(fù)雜度從C降為L；其次，由于發(fā)送端將UW字加入調(diào)制信號，本發(fā)明可以在UW字已知序列的輔助下， 越過QR分解的零點分量進(jìn)行解調(diào)，而待解調(diào)數(shù)據(jù)有更高的功率，因此可以基本達(dá)到最佳解 調(diào)MLSE的解調(diào)效果，能夠顯著提高長信道多徑時延下，低復(fù)雜度均衡器的性能。再者，本發(fā)明還可以基于發(fā)送端進(jìn)行信道測量，具體而言，可以利用在頻域響應(yīng)平 直的復(fù)數(shù)或?qū)崝?shù)的時域PN序列，測量信道在頻域或者時域的信道相應(yīng)，從而為接收端的解調(diào)提供信道信息；而且在所述信道測量UW字的插入非常頻繁，便于信道估計算法提高估計 精度。為使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明，以下提供本發(fā)明在接收端解調(diào)中的應(yīng)用 示例示例1、參照圖3，具體可以包括步驟301、針對來自天線的射頻信號，進(jìn)行射頻前端放大；步驟302、在下變頻處理后，對射頻信號進(jìn)行A/D變換，并估計得到信道矩陣H ；步驟303、對信道矩陣H進(jìn)行QR分解，得到正交矩陣Q和上三角矩陣R ；步驟304、對接收的數(shù)據(jù)信號向量Y，左乘QH，得到正交化的接收向量Z，其中，Qh為 正交矩陣Q的共軛轉(zhuǎn)置矩陣；步驟305、針對除UW字外的上三角矩陣R行，計算累計歐氏距離，其中，所述UW字 在發(fā)送端加入；步驟306、根據(jù)所述累計歐氏距離選取當(dāng)前數(shù)據(jù)符號序列；步驟307、判斷當(dāng)前數(shù)據(jù)符號序列中元素數(shù)目是否大于等于n-nu，若是，則執(zhí)行步 驟308 ；否則，返回步驟305，其中，η為調(diào)制信號長度，nu為UW字長度；步驟308、根據(jù)所述當(dāng)前數(shù)據(jù)符號序列及相應(yīng)的累計歐氏距離進(jìn)行最小累計歐氏 距的硬判決，得到解調(diào)信號，或者，軟判決計算幸存的當(dāng)前數(shù)據(jù)符號序列的對數(shù)似然比。在本例中，可將所述解調(diào)信號或計算的對數(shù)似然比輸入到信道譯碼器中。示例2、參照圖4，具體可以包括步驟401、針對來自天線的射頻信號，進(jìn)行射頻前端放大；步驟402、在下變頻處理后，對射頻信號進(jìn)行A/D變換；步驟403、針對A/D變換后的射頻信號，依據(jù)發(fā)送端加入的UW字，通過采用滑動相 關(guān)方法計算信道的時域沖擊響應(yīng)，得到信道矩陣H ；步驟404、對信道矩陣H進(jìn)行QR分解，得到正交矩陣Q和上三角矩陣R ；步驟405、對接收的數(shù)據(jù)信號向量Y，左乘QH，得到正交化的接收向量Z，其中，Qh為 正交矩陣Q的共軛轉(zhuǎn)置矩陣；步驟406、針對除UW字外的上三角矩陣R行，計算累計歐氏距離；步驟407、根據(jù)所述累計歐氏距離選取當(dāng)前數(shù)據(jù)符號序列；步驟408、判斷當(dāng)前數(shù)據(jù)符號序列中元素數(shù)目是否大于等于n-nu，若是，則執(zhí)行步 驟409 ；否則，返回步驟406，其中，η為調(diào)制信號長度，nu為UW字長度；步驟409、根據(jù)所述當(dāng)前數(shù)據(jù)符號序列及相應(yīng)的累計歐氏距離進(jìn)行最小累計歐氏 距的硬判決，得到解調(diào)信號，或者，軟判決計算幸存的當(dāng)前數(shù)據(jù)符號序列的對數(shù)似然比。在本例中，所述解調(diào)信號輸入到信道譯碼器中去。本例中與示例1的區(qū)別在于，通過UW字獲取信道矩陣H，因為UW字在解調(diào)信號中 的比例可達(dá)到10 20%，如果信道變化較慢，可以對多組UW字進(jìn)行累加求和，可以降低信 道加性噪聲，大大提高UW字的信道估計精度。需要說明的是，UW字段還可以用于無線通信的系統(tǒng)時鐘同步，本發(fā)明對UW字的具體應(yīng)用不加以限制。另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以綜合復(fù)雜度和信息量來選擇ρ的取值，例如，在傾向于 小的復(fù)雜度時，ρ的取值可以為小于或等于調(diào)制數(shù)據(jù)符號的星座點數(shù)C ；在傾向于高的信息 量時，ρ的取值可以大于c ；本發(fā)明對此不加以限制。與前述方法實施例相對應(yīng)，本發(fā)明還給出了一種單載波解調(diào)系統(tǒng)，參照圖5，所述 系統(tǒng)具體可以包括發(fā)射機(jī)501和接收機(jī)502，其中，所述發(fā)射機(jī)501具體可以包括UW字加入模塊511，用于將UW字加入調(diào)制符號；所述接收機(jī)502具體可以包括QR分解模塊521，用于對信道矩陣H進(jìn)行QR分解，得到正交矩陣Q和上三角矩陣 R;正交化模塊522，用于對接收的數(shù)據(jù)信號向量Y，左乘QH，得到正交化的接收向量 Z，其中，Qh為正交矩陣Q的共軛轉(zhuǎn)置矩陣；估計模塊523，用于根據(jù)所述UW字、上三角矩陣R和接收向量Z，對解調(diào)符號進(jìn)行 最大似然估計。在具體實現(xiàn)中，所述估計模塊523具體可以包括計算單元Bi，用于針對除UW字外的上三角矩陣R的每一行，計算累計歐氏距離；選取單元B2，用于根據(jù)所述累計歐氏距離選取當(dāng)前數(shù)據(jù)符號序列；判斷單元B3，用于依據(jù)UW字長度，判斷當(dāng)前數(shù)據(jù)符號序列中元素數(shù)目是否滿足預(yù) 置條件；判決單元B4，用于在當(dāng)前數(shù)據(jù)符號序列中元素數(shù)目滿足預(yù)置條件時，根據(jù)當(dāng)前數(shù) 據(jù)符號序列進(jìn)行判決，得到解調(diào)符號；返回單元B5，用于在當(dāng)前數(shù)據(jù)符號序列中元素數(shù)目不滿足預(yù)置條件時，返回所述
計算單元。優(yōu)選的，所述判決單元B4，可具體用于根據(jù)累計歐氏距離，對ρ個當(dāng)前數(shù)據(jù)符號序 列進(jìn)行硬判決或軟判決，其中，P為自然數(shù)。在本發(fā)明的一種優(yōu)選實施例中，可以利用UW字信道測量的特性來獲取該信道矩 陣H，此時，所述接收機(jī)502還可以包括提取模塊Cl，用于在接收端提取UW字；信道矩陣獲取模塊C2，用于依據(jù)所述UW字，通過計算信道的時域沖擊響應(yīng)，得到 信道矩陣H。參照圖6，示出了本發(fā)明一種發(fā)射機(jī)實施例的結(jié)構(gòu)圖，具體可以包括Uff字加入模塊601，用于將UW字加入調(diào)制符號。在實際中，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)需要，設(shè)置所述調(diào)制符號長度為UW字長度的 T倍，優(yōu)選的，5 < T < 6。參照圖7，示出了本發(fā)明一種接收機(jī)實施例的結(jié)構(gòu)圖，具體可以包括QR分解模塊701，用于對信道矩陣H進(jìn)行QR分解，得到正交矩陣Q和上三角矩陣 R;正交化模塊702，用于對接收的數(shù)據(jù)信號向量Y，左乘QH，得到正交化的接收向量 Z，其中，Qh為正交矩陣Q的共軛轉(zhuǎn)置矩陣；
估計模塊703，用于根據(jù)所述UW字、上三角矩陣R和接收向量Z，對解調(diào)符號進(jìn)行 最大似然估計。具體的，所述估計模塊703的結(jié)構(gòu)可以包括計算單元D1，用于針對除UW字外的上三角矩陣R的每一行，計算累計歐氏距離；選取單元D2，用于根據(jù)所述累計歐氏距離選取當(dāng)前數(shù)據(jù)符號序列；判斷單元D3，用于依據(jù)UW字長度，判斷當(dāng)前數(shù)據(jù)符號序列中元素數(shù)目是否滿足預(yù) 置條件；判決單元D4，用于在當(dāng)前數(shù)據(jù)符號序列中元素數(shù)目滿足預(yù)置條件時，根據(jù)當(dāng)前數(shù) 據(jù)符號序列進(jìn)行判決，得到解調(diào)符號；返回單元D5，用于在當(dāng)前數(shù)據(jù)符號序列中元素數(shù)目不滿足預(yù)置條件時，返回所述
計算單元。在實際中，所述判決單元D4，可具體用于根據(jù)累計歐氏距離，對ρ個當(dāng)前數(shù)據(jù)符號 序列進(jìn)行硬判決或軟判決，P為自然數(shù)。在本發(fā)明的一種優(yōu)選實施例中，可以利用UW字信道測量的特性來獲取該信道矩 陣H，此時，所述接收機(jī)還可以包括提取模塊E1，用于在接收端提取UW字；信道矩陣獲取模塊E2，用于依據(jù)所述UW字，通過計算信道的時域沖擊響應(yīng)，得到 信道矩陣H。本說明書中的各個實施例均采用遞進(jìn)的方式描述，每個實施例重點說明的都是與 其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似的部分互相參見即可。對于系統(tǒng)實施例 而言，由于其與方法實施例基本相似，所以描述的比較簡單，相關(guān)之處參見方法實施例的部 分說明即可。以上對本發(fā)明所提供的一種單載波解調(diào)方法和系統(tǒng)、發(fā)射機(jī)和接收機(jī)，進(jìn)行了詳 細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進(jìn)行了闡述，以上實施例的說 明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù) 本發(fā)明的思想，在具體實施方式
及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不 應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。
權(quán)利要求
一種單載波解調(diào)方法，其特征在于，包括在發(fā)送端，將UW字加入調(diào)制符號；在接收端，對信道矩陣H進(jìn)行QR分解，得到正交矩陣Q和上三角矩陣R；對接收的數(shù)據(jù)信號向量Y，左乘QH，得到正交化的接收向量Z，其中，QH為正交矩陣Q的共軛轉(zhuǎn)置矩陣；根據(jù)所述UW字、上三角矩陣R和接收向量Z，對解調(diào)符號進(jìn)行最大似然估計。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述對解調(diào)符號進(jìn)行最大似然估計的步驟， 包括針對除UW字外的上三角矩陣R的每一行，計算累計歐氏距離； 根據(jù)所述累計歐氏距離選取當(dāng)前數(shù)據(jù)符號序列；依據(jù)UW字長度，判斷當(dāng)前數(shù)據(jù)符號序列中元素數(shù)目是否滿足預(yù)置條件，若是，則根據(jù) 當(dāng)前數(shù)據(jù)符號序列進(jìn)行判決，得到解調(diào)符號；否則，返回執(zhí)行所述計算累計歐氏距離的步馬聚ο
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)當(dāng)前數(shù)據(jù)符號序列進(jìn)行判決的步 驟包括根據(jù)累計歐氏距離，對P個當(dāng)前數(shù)據(jù)符號序列進(jìn)行硬判決或軟判決，其中，P為自然數(shù)。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項所述的方法，其特征在于，所述接收向量Z與上三角矩陣 R之間的關(guān)系為□Z = Rs + N其中，g是加性白色高斯噪聲，s是待解調(diào)信號向量。
5.如權(quán)利要求1至3中任一項所述的方法，其特征在于，通過以下步驟獲取信道矩陣H 在接收端提取UW字；依據(jù)所述UW字，通過計算信道的時域沖擊響應(yīng)，得到信道矩陣H。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述調(diào)制符號長度為UW字長度的T倍，其 中，5 < T < 6。
7.一種單載波解調(diào)系統(tǒng)，其特征在于，包括發(fā)射機(jī)和接收機(jī)，其中，所述發(fā)射機(jī)包括 Uff字加入模塊，用于將UW字加入調(diào)制符號；所述接收機(jī)包括QR分解模塊，用于對信道矩陣H進(jìn)行QR分解，得到正交矩陣Q和上三角矩陣R ； 正交化模塊，用于對接收的數(shù)據(jù)信號向量Y，左乘Qh，得到正交化的接收向量Z，其中，Qh 為正交矩陣Q的共軛轉(zhuǎn)置矩陣；估計模塊，用于根據(jù)所述UW字、上三角矩陣R和接收向量Z，對解調(diào)符號進(jìn)行最大似然 估計。
8.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述估計模塊包括計算單元，用于針對除UW字外的上三角矩陣R的每一行，計算累計歐氏距離；選取單元，用于根據(jù)所述累計歐氏距離選取當(dāng)前數(shù)據(jù)符號序列；判斷單元，用于依據(jù)UW字長度，判斷當(dāng)前數(shù)據(jù)符號序列中元素數(shù)目是否滿足預(yù)置條件；判決單元，用于在當(dāng)前數(shù)據(jù)符號序列中元素數(shù)目滿足預(yù)置條件時，根據(jù)當(dāng)前數(shù)據(jù)符號 序列進(jìn)行判決，得到解調(diào)符號；返回單元，用于在當(dāng)前數(shù)據(jù)符號序列中元素數(shù)目不滿足預(yù)置條件時，返回所述計算單兀。
9.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述判決單元，具體用于根據(jù)累計歐氏距 離，對P個當(dāng)前數(shù)據(jù)符號序列進(jìn)行硬判決或軟判決，其中，P為自然數(shù)。
10.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述接收機(jī)還包括 提取模塊，用于在接收端提取UW字；信道矩陣獲取模塊，用于依據(jù)所述UW字，通過計算信道的時域沖擊響應(yīng)，得到信道矩 陣H。
11.一種發(fā)射機(jī)，其特征在于，包括Uff字加入模塊，用于將UW字加入調(diào)制符號。
12.如權(quán)利要求11所述的發(fā)射機(jī)，其特征在于，所述調(diào)制符號長度為UW字長度的T倍， 其中，5 < T < 6。
13.一種接收機(jī)，其特征在于，包括QR分解模塊，用于對信道矩陣H進(jìn)行QR分解，得到正交矩陣Q和上三角矩陣R ； 正交化模塊，用于對接收的數(shù)據(jù)信號向量Y，左乘Qh，得到正交化的接收向量Z，其中，Qh 為正交矩陣Q的共軛轉(zhuǎn)置矩陣；估計模塊，用于根據(jù)所述UW字、上三角矩陣R和接收向量Z，對解調(diào)符號進(jìn)行最大似然 估計。
14.如權(quán)利要求13所述的接收機(jī)，其特征在于，所述估計模塊包括計算單元，用于針對除UW字外的上三角矩陣R的每一行，計算累計歐氏距離；選取單元，用于根據(jù)所述累計歐氏距離選取當(dāng)前數(shù)據(jù)符號序列；判斷單元，用于依據(jù)UW字長度，判斷當(dāng)前數(shù)據(jù)符號序列中元素數(shù)目是否滿足預(yù)置條件；判決單元，用于在當(dāng)前數(shù)據(jù)符號序列中元素數(shù)目滿足預(yù)置條件時，根據(jù)當(dāng)前數(shù)據(jù)符號 序列進(jìn)行判決，得到解調(diào)符號；返回單元，用于在當(dāng)前數(shù)據(jù)符號序列中元素數(shù)目不滿足預(yù)置條件時，返回所述計算單兀。
15.如權(quán)利要求14所述的接收機(jī)，其特征在于，所述判決單元，具體用于根據(jù)累計歐氏 距離，對P個當(dāng)前數(shù)據(jù)符號序列進(jìn)行硬判決或軟判決，其中，P為自然數(shù)。
16.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述接收機(jī)還包括 提取模塊，用于在接收端提取UW字；信道矩陣獲取模塊，用于依據(jù)所述UW字，通過計算信道的時域沖擊響應(yīng)，得到信道矩 陣H。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種單載波解調(diào)方法和系統(tǒng)、發(fā)射機(jī)和接收機(jī)，其中的方法具體包括在發(fā)送端，將UW字加入調(diào)制符號；在接收端，對信道矩陣H進(jìn)行QR分解，得到正交矩陣Q和上三角矩陣R；對接收的數(shù)據(jù)信號向量Y，左乘QH，得到正交化的接收向量Z，其中，QH為正交矩陣Q的共軛轉(zhuǎn)置矩陣；根據(jù)所述UW字、上三角矩陣R和接收向量Z，對解調(diào)符號進(jìn)行最大似然估計。本發(fā)明能夠在較佳解調(diào)性能的前提下降低解調(diào)復(fù)雜度。
文檔編號H04L25/03GK101909028SQ20101022824
公開日2010年12月8日 申請日期2010年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月8日
發(fā)明者朱亮, 葛寧, 裴玉奎, 陸建華 申請人:清華大學(xué)