專利名稱：一種實現(xiàn)差分偏移四相鍵控相干解調(diào)的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于數(shù)字通信領(lǐng)域，具體涉及一種實現(xiàn)差分偏移四相鍵控(pi/4 DQPSK)相干解調(diào)的方法及裝置，特別涉及一種基于訓練序列，實現(xiàn)pi/4 DQPSK相干解調(diào)的方法及裝置。
背景技術(shù)：
隨著移動通訊產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，數(shù)字通訊系統(tǒng)以其卓越的系統(tǒng)容量和優(yōu)秀的性能，越來越廣泛地應用到多種通訊系統(tǒng)之中。
數(shù)字通訊系統(tǒng)中用到了多種調(diào)制方法。其中多相鍵移(MPSK)調(diào)制以其良好的頻譜利用率和誤碼率性能而受到重視。多相鍵移是將信息存儲在發(fā)射信號相位中的調(diào)制格式。每個發(fā)射信號的相位代表2個到M個可能的值，M是調(diào)制階數(shù)。例如兩相鍵控(BPSK)(M＝2)和四相鍵控(QPSK)(M＝4)。
對于多相鍵控調(diào)制信號的解調(diào)一般有非相干解調(diào)和相干解調(diào)兩種方式。相干解調(diào)方式要求估計出載波相位。而非相干解調(diào)不需要對載波相位進行估計。
最常用的非相干解調(diào)實現(xiàn)方法是在發(fā)送端進行差分編碼，而在接收端采用差分解碼。差分編碼就是把信息映射到相鄰符號的相位差中。如果在運用多相鍵控調(diào)制的系統(tǒng)中，在發(fā)送端采用差分編碼，在接收端采用差分解碼，那么該系統(tǒng)就叫做多相鍵控差分調(diào)制系統(tǒng)(DMPSK)。pi/4 DQPSK是DQPSK(M＝4)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種恒包絡(luò)調(diào)制方式。
目前，許多數(shù)字通訊系統(tǒng)都采用了pi/4四相鍵控差分調(diào)制，如PHS系統(tǒng)、美國數(shù)字蜂窩系統(tǒng)(IS-136)等。pi/4 DQPSK調(diào)制是恒包絡(luò)調(diào)制方式，最誘人的優(yōu)點是可以使用非相干檢測，接收機設(shè)計簡單。
眾所周知，相干解調(diào)一般比差分解調(diào)性能好，見[美]John G.Proakis“數(shù)字通信”，McGraw-Hill Publications，1983。但是要求載波估計比較準確。已有許多相干解調(diào)方式應用到接收機上。如美國專利No.5,754,600(Rahnema；Moe)Method and apparatus for optimumsoft-decision viterbi decoding of convolutional-differentialencoded QPSK data in coherent detection。再如美國專利No.5,285,480(Chennakeshu等)，ADAPTIVE MSLE-VA RECEIVER FOR DIGITALCELLULAR RADIO。這些專利都是將相干解調(diào)方式和編碼解碼方式結(jié)合起來，將各種方法(如最小均方誤差、最大似然估計等)運用到訓練序列上，以給出最優(yōu)的判決方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種實現(xiàn)pi/4 DQPSK相干解調(diào)的方法及裝置。
本發(fā)明的核心思想是通過訓練序列及其參考調(diào)制序列，給出載波頻偏估計和載波相位估計的初值，進而利用初值和一階數(shù)字鎖相環(huán)對載波相位進行跟蹤，并且對數(shù)據(jù)校正載波頻偏和載波相位，而后進行判決輸出。
本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的一種實現(xiàn)pi/4 DQPSK相干解調(diào)的方法，包括以下步驟步驟一，設(shè)定訓練序列的參考調(diào)制序列，設(shè)定誤差量E的初值為0，設(shè)定當前計算的輸入符號的序號N；步驟二，計算載波頻偏估計值和相對于參考調(diào)制序列的載波相位估計值，給出載波頻偏初值P，和載波相位初值F；步驟三，對于每個輸入符號C進行相位校準；步驟四，對步驟三輸出的校準結(jié)果并且判決，判決的結(jié)果為T；步驟五，利用輸入符號C和判決的結(jié)果T計算出相位誤差的取值E1，并對誤差量E進行低通濾波；步驟六，利用數(shù)字鎖相環(huán)對載波相位進行跟蹤。轉(zhuǎn)步驟二處理下一個輸入符號。
所述的步驟一進一步包括預先設(shè)定訓練序列參考調(diào)制序列和設(shè)定誤差量E的初值為0，設(shè)定當前計算的輸入符號的序號N。要求要么參考調(diào)制序列中奇數(shù)點取(1，0)、(-1，0)、(0，1)和(0，-1)之一，要么奇數(shù)點取(2/2,2/2),(2/2,-2/2),(-2/2,2/2)]]>和(-2/2,-2/2)]]>之一。為了方便敘述，下面參考調(diào)制序列中奇數(shù)點取(1，0)、(-1，0)、(0，1)和(0，-1)之一；所述的步驟二計算載波頻偏估計值和相對于參考調(diào)制序列的載波相位估計值，給出載波頻偏初值P，和載波相位初值F，進一步包括首先將已知訓練序列(如在PHS系統(tǒng)中，PR+UW字共12個符號)的共軛和接收信號相乘得到序列Si(i從1至12)，并且將Si和Si-1的共軛相乘(i從2至12)并且相加，取其和之相位值，即為頻偏初值P；然后利用頻偏初值P補償每個輸入符號，得到的值再與訓練序列的共軛相乘，得到12個得數(shù)，將這些數(shù)相加并且取其和的相位值，即為相位初值F；所述的步驟三對每個輸入符號C進行相位校準進一步包括將頻偏P和相位F補償?shù)捷斎敕朇上得到的值仍然放入C中；所述的步驟四對步驟三的結(jié)果判決進一步包括依據(jù)參考調(diào)制序列的星座特點，如果N為奇數(shù)則將輸入符號C旋轉(zhuǎn)45度，如果N為偶數(shù)則輸入符號C不旋轉(zhuǎn)，然后對C進行第一次判決，將判決的結(jié)果記為(a，b)；將(a，b)組合成符號C1。如果N為奇數(shù)則將符號C1旋轉(zhuǎn)-45度，如果N為偶數(shù)則符號C1不旋轉(zhuǎn)；將C1進行差分解調(diào)，并判決得到結(jié)果T；所述的步驟五利用輸入符號C和判決結(jié)果T計算出本次相位誤差的取值E1，并對誤差量E進行低通濾波進一步包括將C乘以C1的共軛作為當前誤差量E1，并對誤差量E進行低通濾波結(jié)果放入E中；所述的步驟六利用數(shù)字鎖相環(huán)對載波相位進行跟蹤進一步包括將誤差量E調(diào)整相位F，得到新的相位F，頻偏P不變，轉(zhuǎn)入步驟二處理新的輸入符號。
一種實現(xiàn)pi/4 DQPSK相干解調(diào)的裝置，其特征在于所述裝置包括載波頻偏和載波相位估計器(21)、頻偏和相位校準器(22)、判決器(23)、和相位跟蹤器(24)。
所述的載波頻偏和載波相位估計器(21)進一步包括載頻偏移估計器(211)和載波相位偏移估計器(212)；所述的判決器(23)進一步包括移相器1(231)、判決器(232)和移相器2(233)；所述的相位跟蹤器(24)進一步包括誤差生成器(241)、數(shù)字鎖相環(huán)(242)；所述的載波頻偏和載波相位估計器(21)主要負責頻偏和相位初值估計，導入設(shè)定的訓練序列的調(diào)制符號與輸入數(shù)據(jù)經(jīng)過載頻偏移估計器(211)進行頻偏估計，將載頻偏移估計器(211)輸出結(jié)果導入載波相位偏移估計器(212)中估計相位初值；所述的頻偏和相位校準器(22)主要負責對輸入的數(shù)據(jù)進行頻率和相位偏移的補償；所述的判決器(23)主要負責對于頻偏和相位校準器(22)輸出結(jié)果進行移相處理和判決輸出；所述的相位跟蹤器(24)主要負責當前符號的相位誤差的取值計算，并將誤差結(jié)果輸入數(shù)字鎖相環(huán)中進行相位跟蹤。
本發(fā)明采用頻偏和相位偏移補償?shù)募夹g(shù)，實現(xiàn)了相干解調(diào)；采用判決輸出設(shè)計了數(shù)字鎖相環(huán)，利用數(shù)字鎖相環(huán)對載波相位進行跟蹤，保證了算法的穩(wěn)定性能；采用兩次判決的新穎技術(shù)，使得算法有著很高的容錯性能；所述裝置在同樣的誤碼率(如10-2)下，要求的輸入信噪比比差分解碼所需要的低1.6dB。


圖1本發(fā)明的方法流程圖；圖2本發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的詳細說明本發(fā)明要點是基于載波頻偏估計和相對于參考調(diào)制序列的載波相位估計的初值，并且利用一階數(shù)字鎖相環(huán)對載波相位進行跟蹤，并且對輸入數(shù)據(jù)校正頻偏和載波相位，而后進行兩次判決輸出的pi/4 DQPSK相干解調(diào)方法。涉及載波頻偏和相位估計、數(shù)字鎖相環(huán)和相位校準方法。
本發(fā)明所闡述的方法可按如下幾個步驟實現(xiàn)第一步(101)，設(shè)定訓練序列的參考調(diào)制序列xi(i＝1到M，在PHS系統(tǒng)中M取12)，設(shè)定誤差量E的初值為0。假設(shè)參考調(diào)制序列中奇數(shù)點取(1，0)、(-1，0)、(0，1)和(0，-1)之一，偶數(shù)點取(2/2,2/2),(2/2,]]>-2/2),(-2/2,2/2)]]>和(-2/2,-2/2)]]>之一；第二步(102)，首先將已知訓練序列(如在PHS系統(tǒng)中，PR+UW字共12個符號)的共軛和接收信號相乘得到序列Si(i從1至12)，并且將Si和Si-1的共軛相乘(i從2至12)并且相加，取其和的模值，即為頻偏初值P；第三步(103)，利用頻偏初值P補償輸入符號yi，得到的值再與訓練序列的共軛相乘，得到12個得數(shù)，將這些數(shù)相加并且取其和的模值，即為相位初值F；第四步(104)，設(shè)定當前計算的符號的序號N＝1，當前處理符號為yN；第五步(105)，將頻偏P和相位F補償?shù)椒杫N上得到的值仍然放入yN中；第六步(106)，判斷N是否為奇數(shù)；如果為奇數(shù)進行第七步，如果不為奇數(shù)進行第八步；第七步(107)，yN旋轉(zhuǎn)45度；第八步(108)，對yN進行第一次判決，將判決的結(jié)果記為(a，b)；將(a，b)組合成符號C1＝a+b*j；第九步(109)，判斷N是否為奇數(shù)；如果為奇數(shù)進行第十步，如果不為奇數(shù)進行第十一步；第十步(110)，C1旋轉(zhuǎn)-45度；第十一步(111)，差分解調(diào)，C1乘以C0的共軛判決并輸出判決結(jié)果；第十二步(112)，計算當前符號的相位誤差的取值E1yN乘以C1的共軛，將yN乘以C1的共軛作為當前誤差量E1；第十三步(113)，對E進行低通濾波。公式E＝αE+βE1，(α+β＝1)并對誤差量E進行低通濾波結(jié)果放入E中；第十四步(114)，用誤差量E調(diào)整相位F。公式F＝F+γE，(γ≥0)，得到新的相位F，頻偏P不變；第十五步(115)，判斷是否有新的數(shù)據(jù)輸入；如果沒有就結(jié)束解調(diào)；如果有新的數(shù)據(jù)輸入，繼續(xù)下一步；第十六步(116)，轉(zhuǎn)入第二步處理新的輸入符號。
圖2是本發(fā)明所提供的相干解調(diào)實現(xiàn)裝置構(gòu)成圖。所有輸入數(shù)據(jù)(2100)均要經(jīng)過位同步器(20)，位同步器可以針對不同的系統(tǒng)采用不同的同步方法，這是成熟技術(shù)。經(jīng)過位同步器(20)后的數(shù)據(jù)是(2111)。訓練序列的參考調(diào)制序列(2110)與輸入數(shù)據(jù)(2111)輸入載波頻偏估計器(211)，輸出結(jié)果(2121)和經(jīng)同步器處理后的輸入數(shù)據(jù)(2111)送入載波相位估計器(212)中，將結(jié)果送到頻偏和相位校準器(22)；此時頻偏和相位校準器(22)校準輸入數(shù)據(jù)(221)，校準之后的數(shù)據(jù)(222)輸入判決器(23)；判決器(23)輸出結(jié)果和校準之后的數(shù)據(jù)(222)送入相位跟蹤器(24)中。跟蹤結(jié)果反饋控制載波相位估計器(212)中相位補償值。
本發(fā)明公開了一種通過訓練序列及其參考調(diào)制序列，給出載波頻偏估計和載波相位估計的初值，進而利用初值和一階數(shù)字鎖相環(huán)對載波相位進行跟蹤，并且對數(shù)據(jù)校正載波頻偏和載波相位，而后進行判決輸出的pi/4 DQPSK解調(diào)方法和實現(xiàn)裝置。所述的方法獨特、新穎，在目前的專利和相關(guān)文獻中未檢索到，所述的裝置構(gòu)成簡單、開發(fā)技術(shù)風險小。
本發(fā)明與以前的pi/4 DQPSK解調(diào)方法相比具有以下特點第一，本發(fā)明采用頻偏和相位偏移補償?shù)募夹g(shù)，實現(xiàn)了相干解調(diào)。
第二，本發(fā)明采用利用判決輸出設(shè)計了數(shù)字鎖相環(huán)，利用數(shù)字鎖相環(huán)對載波相位進行跟蹤，保證了算法的穩(wěn)定性能。
第三，本發(fā)明采用了兩次判決的新穎技術(shù)，使得算法有著很高的容錯性能。
第四，本發(fā)明的裝置在同樣的誤碼率(如10-2)下，要求的輸入信噪比比差分解碼所需要的低1.6dB。
總之，采用本發(fā)明提供的方法和裝置實現(xiàn)pi/4 DQPSK相干解調(diào)，不僅結(jié)構(gòu)簡潔易于實現(xiàn)，而且提高了接收機解調(diào)性能。
權(quán)利要求
1.一種實現(xiàn)差分偏移四相鍵控相干解調(diào)的方法，包括以下步驟步驟一，設(shè)定訓練序列的參考調(diào)制序列，設(shè)定誤差量E的初值為0，設(shè)定當前計算的輸入符號的序號N；步驟二，計算載波頻偏估計值和相對于參考調(diào)制序列的載波相位估計值，給出載波頻偏初值P，和載波相位初值F；步驟三，對于每個輸入符號C進行相位校準；步驟四，對步驟三輸出的校準結(jié)果進行判決，判決的結(jié)果為T；步驟五，利用輸入符號C和判決的結(jié)果T計算出相位誤差的取值E1，并對誤差量E進行低通濾波；步驟六，利用數(shù)字鎖相環(huán)對載波相位進行跟蹤，轉(zhuǎn)步驟二處理下一個輸入符號。
2.如權(quán)利要求1所述實現(xiàn)差分偏移四相鍵控相干解調(diào)的方法，其特征在于所述步驟一設(shè)定的參考調(diào)制序列中奇數(shù)點取值為(1，0)、(-1，0)、(0，1)和(0，-1)，或(2/2,2/2),(2/2,-2/2),(-2/2,2/2)]]>和
3.如權(quán)利要求1所述實現(xiàn)差分偏移四相鍵控相干解調(diào)的方法，其特征在于所述步驟二進一步包括首先將已知訓練序列的共軛和接收信號相乘得到序列Si(i從1至12)，并且將Si和Si-1的共軛相乘(i從2至12)并且相加，取其和的相位值，即為頻偏初值P；然后利用頻偏初值P補償每個輸入符號，得到的值再與訓練序列的共軛相乘，得到12個得數(shù)，將這些數(shù)相加并且取其和的相位值，即為相位初值F。
4.如權(quán)利要求1所述實現(xiàn)差分偏移四相鍵控相干解調(diào)的方法，其特征在于所述步驟三對每個輸入符號C進行相位校準進一步包括將頻偏P和相位F補償?shù)捷斎敕朇上得到的值仍然放入C中。
5.如權(quán)利要求1所述實現(xiàn)差分偏移四相鍵控相干解調(diào)的方法，其特征在于所述步驟四對步驟三的結(jié)果判決進一步包括依據(jù)參考調(diào)制序列的星座特點，如果N為奇數(shù)則將輸入符號C旋轉(zhuǎn)45度，如果N為偶數(shù)則輸入符號C不旋轉(zhuǎn)，然后對C進行第一次判決，將判決的結(jié)果記為(a，b)；將(a，b)組合成符號C1；如果N為奇數(shù)則將符號C1旋轉(zhuǎn)-45度，如果N為偶數(shù)則符號C1不旋轉(zhuǎn)，將C1進行差分解調(diào)，并判決得到結(jié)果T。
6.如權(quán)利要求1所述實現(xiàn)差分偏移四相鍵控相干解調(diào)的方法，其特征在于所述步驟五進一步包括將C乘以C1的共軛作為當前誤差量E1，并對誤差量E進行低通濾波，濾波結(jié)果放入E中。
7.如權(quán)利要求1所述實現(xiàn)差分偏移四相鍵控相干解調(diào)的方法，其特征在于所述步驟六進一步包括將誤差量E調(diào)整相位F，得到新的相位F，頻偏P不變，轉(zhuǎn)入步驟二處理新的輸入符號。
8.一種實現(xiàn)差分偏移四相鍵控相干解調(diào)的裝置，其特征在于所述裝置包括載波頻偏和載波相位估計器、頻偏和相位校準器、判決器、相位跟蹤器；所述的載波頻偏和載波相位估計器進一步包括載頻偏移估計器和載波相位偏移估計器；所述的判決器進一步包括移相器、判決器、移相器；所述的相位跟蹤器進一步包括誤差生成器、數(shù)字鎖相環(huán)；所述載波頻偏和載波相位估計器，用于頻偏和相位初值估計，導入設(shè)定的訓練序列的調(diào)制符號與輸入數(shù)據(jù)經(jīng)過載頻偏移估計器進行頻偏估計，將載頻偏移估計器輸出結(jié)果導入載波相位偏移估計器中估計相位初值；所述頻偏和相位校準器，用于對輸入的數(shù)據(jù)進行頻率和相位偏移的補償；所述判決器，用于對頻偏和相位校準器輸出結(jié)果進行移相處理和判決輸出；所述相位跟蹤器，用于當前符號的相位誤差的取值計算，并將誤差結(jié)果輸入數(shù)字鎖相環(huán)中進行相位跟蹤。
9.如權(quán)利要求8所述實現(xiàn)差分偏移四相鍵控相干解調(diào)的裝置，其特征在于所述輸入數(shù)據(jù)在輸入載波頻偏估計器之前，均要經(jīng)過位同步器；經(jīng)過位同步器后的輸入數(shù)據(jù)與訓練序列的參考調(diào)制序列輸入載波頻偏估計器，其輸出結(jié)果再與經(jīng)同步器處理后的輸入數(shù)據(jù)送入載波相位估計器，將結(jié)果送到頻偏和相位校準器進行校準，校準之后的數(shù)據(jù)輸入判決器，判決器的輸出結(jié)果和校準之后的數(shù)據(jù)再送入相位跟蹤器，跟蹤結(jié)果反饋控制載波相位估計器的相位補償值。
全文摘要
本發(fā)明屬于數(shù)字通信領(lǐng)域，具體涉及一種實現(xiàn)差分偏移四相鍵控(pi/4 DQPSK)相干解調(diào)的方法及裝置，特別涉及一種基于訓練序列，實現(xiàn)pi/4 DQPSK相干解調(diào)的方法及裝置。本發(fā)明通過訓練序列及其參考調(diào)制序列，給出載波頻偏估計和載波相位估計的初值，進而利用初值和一階數(shù)字鎖相環(huán)對載波相位進行跟蹤，并且對數(shù)據(jù)校正載波頻偏和載波相位，而后進行判決輸出采用頻偏和相位偏移補償?shù)募夹g(shù)，實現(xiàn)了相干解調(diào)；采用判決輸出設(shè)計了數(shù)字鎖相環(huán)，利用數(shù)字鎖相環(huán)對載波相位進行跟蹤，保證了算法的穩(wěn)定性能；采用兩次判決的新穎技術(shù)，使得算法有著很高的容錯性能；所述裝置在同樣的誤碼率(如10
文檔編號H04L27/22GK1529484SQ20031010040
公開日2004年9月15日 申請日期2003年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月13日
發(fā)明者陳琪, 王文杰, 陳 琪 申請人:中興通訊股份有限公司