基於迭代解碼和判決反饋的m-apsk信噪比估計方法
2023-05-08 09:27:51 1
專利名稱：基於迭代解碼和判決反饋的m-apsk信噪比估計方法
技術領域：
本發明涉及衛星通信技術領域，具體涉及一種用於提高衛星通信的傳輸速率和頻譜利用率的基於迭代解碼和判決反饋的M-APSK信噪比估計方法。
背景技術：
隨著高速數據業務需求的增加，衛星通信的發展趨勢也將採用自適應編碼調製技術，自適應編碼調製技術(ACM)是通過改變編碼碼率和調製的階數，使系統在功率恆定時提高傳輸速率，但自適應調製技術需要要求較高精度的信噪比估計算法，且估計的精度對調製編碼方式的選擇影響重大，如圖I所示的自適應編碼調製技術的整體框圖，由變碼率解碼器的解碼結果輸入編碼調製方案選擇器後，通過反饋信道，控制發送端的編碼器及調製器。目前，比較可行的編碼方案有Turbo碼、LDPC碼等，調製方式有M_PSK、M_QAM和M-APSK調製等，在設計適合衛星信道的調製星座時，要求頻譜利用率高，儘量減少信號幅度的起 伏，APSK(幅相鍵控)調製能使星座形狀呈圓形、圓周個數少的調製方式，成為極具潛力的調製方式，APSK調製對信號的幅度和相位同時產生影響，用多個同心圓環上的不同相位的點表示信息比特。顯然，相同進位數的APSK調製的信號可以由不同的圓環和相位組合方式獲得，較好星座排布方式能夠使系統在相同的發射功率下獲得更低的誤碼率，如圖2所示，為經優化為16APSK調製星座圖，APSK調製的可分為內外若干個同心圓環，因此，現有技術中大容量的衛星系統多採用基於APSK調製方式的自適應編碼調製技術方案，但是其的關鍵技術之一是信噪比精確估計，針對APSK調製信號信噪比估計的解決方案不多，均存在各自的缺點，具體如下I)基於數據輔助方法(Data-Aided，DA)，在DVB-S2標準中採用在有效載荷之前插入導頻信號輔助信噪比估計和信道增益估計，具有較強的實用性、估計性能好，但是插入的導頻信號，不但增加了系統開銷，還降低了傳輸效率；2)非數據輔助方法(Non-Data-Aided, NDA),如最大似然算法和矩方法(Memontethod，MM)，最大似然算法低信噪比下性能較差，矩方法高信噪比下性能較差；3)適合多進位振幅移相鍵控信號信噪比估計的迭代算法，文中定義為MLA算法(當先驗信息為零時定義為ML算法)，在給定先驗信息的條件下，由經過平坦衰落的多進位振幅移相鍵控信號的概率分布出發，根據迭代最大期望(Expectation Maximum, EM)準則，由信號最大似然函數的對數期望求導得到信噪比參數和數據的關係，引入數據可信度更新信噪比參數，從而推導出迭代信噪比估計算法，在高信噪比下性能優於矩方法，該方法利用解碼得到的發送信息比特的先驗信息來輔助實現最大似然信噪比估計，但該算法複雜度很大，且由於基於先驗信息的信噪比估計與先驗信息可信度密切相關，對同樣的調製星座圖，不同的星座標識和解碼器會影響到估計性能，算法實現與接收機其它模塊密切相關，需要預先對驗信息建模，實用性較差；4)基於判決反饋的集分分割信噪比估計算法，即利用判決輸出比特將接收信號星座圖進行分割成若干個獨立的PSK星座圖，再通過M2M4矩方法實現信噪比估計，能夠解決M2M4算法對非恆包絡調製信號的信噪比估計問題，但由於基於解調硬判決輸出的結果在信噪比較低時誤碼較大，導致星座圖分割錯誤較大，嚴重影響低信噪下的估計精度。
發明內容
本發明的目的為了克服現有技術中的現有技術中針對APSK調製信號信噪比估計的解決方法，系統開銷大，傳輸效率低或、實用較差、信噪的估計精度較差等問題。本發明採用迭代估計的思想，利用迭代解碼輸出信息比特進行逆調製和星座圖分割，然後採用數據輔助算法完成信噪比的估計，從而解決星座圖分割錯誤較大問題，提高信噪比估計精度，同時避免最大似然估計法帶來的實現性和複雜性問題，具有良好的應用前景。為了解決上述技術問題，本發明的解決方案是一種基於迭代解碼和判決反饋的M-APSK信噪比估計方法，其特徵在於包括以下步驟，步驟(I)將傳送信號r (η)利用變碼率解碼器迭代解碼得到反饋結果b (η)，將反饋結果Mn)根據調製階數再調製得到接收信號c (k)，並找出接收信號c (k)在星座圖上的相對位置，將其分為m個圓環；步驟(2)根據步驟(I)的m個圓環的半徑構成恆包絡的PSK信號，計算得到各接收信號c(k)的調製相位麼及所處的圓環1，將相同圓環上的接收信號分別作為一個符號集合，且接收信號分為m個符號集合，統計得到第I個集合的接收信號樣本數目為N (I)，滿足
權利要求
1.基於迭代解碼和判決反饋的M-APSK信噪比估計方法，其特徵在於包括以下步驟， 步驟(I)將傳送信號r (η)利用變碼率解碼器迭代解碼得到反饋結果b (η)，將反饋結果b(n)根據調製階數再調製得到接收信號c (k)，並找出接收信號c (k)在星座圖上的相對位置，將其分為m個圓環； 步驟(2)根據步驟(I)的m個圓環的半徑構成恆包絡的PSK信號，計算得到各接收信號c(k)的調製相位也及所處的圓環1，將相同圓環上的接收信號分別作為一個符號集合，且接收信號分為m個符號集合，統計得到第I個集合的接收信號樣本數目為N (I)，滿足
2.根據權利要求書I所述的基於迭代解碼和判決反饋的M-APSK信噪比估計方法，其特徵在於步驟(I)所述傳送信號r(η)為發送信號和噪聲的疊加，所述各接收接收信號C(k)為調製後的信號，不包含噪聲，其中η的範圍為I到N，N為接收信號的總樣本數。
3.根據權利要求書I所述的基於迭代解碼和判決反饋的M-APSK信噪比估計方法，其特徵在於所述變碼率解碼器採用Turbo碼解碼。
4.根據權利要求書I所述的基於迭代解碼和判決反饋的M-APSK信噪比估計方法，其特徵在於所述步驟(3)計算各圓環幅度的均值A1的步驟如下， .O分別各圓環上的接收信號c (k)進行解旋轉，計算旋轉後各接收信號c (k)的幅值；2)各圓環幅度的均值A1為各接收信號c (k)的幅值的平均值，根據公式(5)得到，
全文摘要
本發明公開了一種基於迭代解碼和判決反饋的M-APSK信噪比估計方法，首先將傳送信號利用變碼率解碼器得到反饋結果，再調製得到不含噪聲的接收信號，並找出接收信號在星座圖上的相對位置，將其分為若干個圓環，然後通過解旋轉獲得各個圓環接收信號，計算出各個圓環接收信號的幅度均值，並根據幅度均值計算出有用信號總功率和傳送信號總功率，從而計算出信噪比的估計值。本發明採用迭代估計的思想，利用迭代解碼輸出信息比特進行逆調製和星座圖分割，然後採用數據輔助算法完成信噪比的估計，從而解決星座圖分割錯誤較大問題，提高信噪比估計精度，同時避免最大似然估計法帶來的實現性和複雜性問題，具有良好的應用前景。
文檔編號H04L27/36GK102882652SQ20121037984
公開日2013年1月16日 申請日期2012年10月9日 優先權日2012年10月9日
發明者吳久銀, 童新海, 徐勇, 陳伏州, 李智深 申請人:南京六九零二科技有限公司, 中國人民解放軍理工大學