一種改進的cpm軟解調初始化方法
2023-05-29 12:59:36
一種改進的cpm軟解調初始化方法
【專利摘要】本發明屬於CPM軟解調【技術領域】，特別涉及一種改進的CPM軟解調初始化方法。該改進的CPM軟解調初始化方法包括以下步驟：做出調製階數為M的CPM信號的相位狀態圖；在調製階數為M的CPM信號的相位狀態圖上，以[0,π/2]範圍內的相位狀態作為初始相位，生成對應的多個參考波形；計算接收波形與每個參考波形的相關值；在調製階數為M的CPM信號的相位狀態圖上，尋找每個參考波形的對稱波形；計算接收波形與每個參考波形的對稱波形的相關值；根據接收波形與每個參考波形的相關值、接收波形與每個參考波形的對稱波形的相關值，對CPM信號進行解調初始化處理。
【專利說明】一種改進的CPM軟解調初始化方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬於CPM軟解調【技術領域】，特別涉及一種改進的CPM軟解調初始化方法。
【背景技術】
[0002] 連續相位調製（Continuous-Phase Modulation, CPM)技術是指發送符號間的相位 變化具有連續且平滑的過渡特性。這種調製方式的優勢在於發射信號功率譜的主瓣佔用帶 寬很窄，且旁瓣功率較主瓣大幅度降低，能夠更為有效地提高頻譜的利用率。因此連續相位 調製技術成為現代通信中經常採用的調製方式。相位連續（CP)信號的解調可分為硬解調 和軟解調。
[0003] 硬解調算法採用的信息度量是經量化處理後的判決序列（例如由0、1組成的符 號序列）。這類算法的複雜度相當低，如維特比（Viterbi)算法，但由於其輸出為硬判決 序列，不能與現代糾錯碼（例如Turbo碼，LDPC碼）相結合，因此其整體性能遠遠不及軟 解調算法。軟解調算法基於概率或對數似然比（log likelihood ratio, LLR)，具有最優 的解調性能，這是因為解調器處理的信息是直接由信道接收值導出，且沒有經過任何處理 的實數軟信息。這種實數軟信息無失真地刻畫了信道的真實狀況。常見的CPM軟解調算 法是BCJR(Bahl, Cock, Jelenik, Raviv)算法，但是由於其解調過程涉及大量的實數運算， 導致這類算法的複雜度非常高，不利於硬體實現。為了降低複雜度同時又避免解調性能上 的損失，經過對BCJR算法中信息度量進行改進，又出現了基於對數的最大後驗概率（Log Maximum a Posteriori, Log-MAP)算法、最大基於對數的最大後驗概率（Max Log Maximum a Posteriori, Max-Log-MAP)算法。
[0004] 通常，簡化算法主要側重於解調算法本身的簡化，如M-BCJR與T-BCJR，很少研究 解調前初始化工作所涉及的計算量與複雜度問題，然而這又是工程實踐所必需面對的。對 於高階CPM的解調，其初始化的計算量是隨著調製階數呈指數增長。因此高階CPM解調幾 乎不可硬體實現。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的在於提出一種改進的CPM軟解調初始化方法。
[0006] 為實現上述技術目的，本發明採用如下技術方案予以實現。
[0007] -種改進的CPM軟解調初始化方法包括以下步驟：
[0008] 步驟1，將CPM信號的調製階數表示為M，M為偶數，做出調製階數為Μ的CPM信號 的相位狀態圖；
[0009] 步驟2,在調製階數為Μ的CPM信號的相位狀態圖上，以[0, 31/2]範圍內的相位狀 態作為初始相位，生成對應的多個參考波形；
[0010] 步驟3,計算接收波形與每個參考波形的相關值；
[0011] 步驟4,在調製階數為Μ的CPM信號的相位狀態圖上，尋找每個參考波形的原點對 稱波形、每個參考波形的X軸對稱波形、以及每個參考波形的Υ軸對稱波形；
[0012] 步驟5,計算接收波形與每個參考波形的原點對稱波形的相關值、接收波形與每個 參考波形的X軸對稱波形的相關值、以及接收波形與每個參考波形的Y軸對稱波形的相關 值；
[0013] 步驟6,根據接收波形與每個參考波形的相關值、接收波形與每個參考波形的原點 對稱波形的相關值、接收波形與每個參考波形的X軸對稱波形的相關值、以及接收波形與 每個參考波形的Y軸對稱波形的相關值，對CPM信號進行解調初始化處理。
[0014] 本發明的特點和進一步改進在於：
[0015] 所述步驟2具體包括以下子步驟：
[0016] (2. 1)在調製階數為Μ的CPM信號的相位狀態圖上，以0相位狀態作為初始相位， 輸入符號il，生成對應的標準波形，il取+1，+3,...，+ (Μ-1);將以0相位狀態作為初始相 位生成的每個標準波形作為對應的參考波形；
[0017] (2. 2)在調製階數為Μ的CPM信號的相位狀態圖上，以π /2相位狀態作為初始相 位，輸入符號i2,生成對應的標準波形，i2取-1，-3,. . .，- (Μ-1);將以π /2相位狀態作為 初始相位生成的每個標準波形作為對應的參考波形；
[0018] (2. 3)在調製階數為Μ的CPM信號的相位狀態圖上，以（0, 31 /2)範圍內的每個相 位狀態作為初始相位，輸入符號i3,生成對應的標準波形，i3取±1，±3,. . .，± (Μ-1);將 以（0, π/2)範圍內的每個相位狀態作為初始相位生成的每個標準波形作為對應的參考波 形。
[0019] 所述步驟3具體包括以下子步驟：
[0020] (3. 1)根據以下公式計算接收波形與每個參考波形的相關值的實部：
[0021]
【權利要求】
1. 一種改進的CPM軟解調初始化方法，其特徵在於，包括以下步驟： 步驟1，將CPM信號的調製階數表示為M，M為偶數，做出調製階數為Μ的CPM信號的相 位狀態圖； 步驟2,在調製階數為Μ的CPM信號的相位狀態圖上，以[0, 31/2]範圍內的相位狀態作 為初始相位，生成對應的多個參考波形； 步驟3,計算接收波形與每個參考波形的相關值； 步驟4,在調製階數為Μ的CPM信號的相位狀態圖上，尋找每個參考波形的原點對稱波 形、每個參考波形的X軸對稱波形、以及每個參考波形的Υ軸對稱波形； 步驟5,計算接收波形與每個參考波形的原點對稱波形的相關值、接收波形與每個參考 波形的X軸對稱波形的相關值、以及接收波形與每個參考波形的Υ軸對稱波形的相關值； 步驟6,根據接收波形與每個參考波形的相關值、接收波形與每個參考波形的原點對稱 波形的相關值、接收波形與每個參考波形的X軸對稱波形的相關值、以及接收波形與每個 參考波形的Υ軸對稱波形的相關值，對CPM信號進行解調初始化處理。
2. 如權利要求1所述的一種改進的CPM軟解調初始化方法，其特徵在於，所述步驟2具 體包括以下子步驟： (2. 1)在調製階數為Μ的CPM信號的相位狀態圖上，以0相位狀態作為初始相位，輸入 符號Π ，生成對應的標準波形，il取+1，+3,. . .，+ (Μ-1);將以0相位狀態作為初始相位生 成的每個標準波形作為對應的參考波形； (2. 2)在調製階數為Μ的CPM信號的相位狀態圖上，以π/2相位狀態作為初始相位，輸 入符號i2,生成對應的標準波形，i2取-1，-3,. . .，- (Μ-1);將以π /2相位狀態作為初始相 位生成的每個標準波形作為對應的參考波形； (2.3)在調製階數為Μ的CPM信號的相位狀態圖上，以（0, π/2)範圍內的每個相位 狀態作為初始相位，輸入符號i3,生成對應的標準波形，i3取±1，±3,. . .，± (Μ-1);將以 (0, π/2)範圍內的每個相位狀態作為初始相位生成的每個標準波形作為對應的參考波形。
3. 如權利要求1所述的一種改進的CPM軟解調初始化方法，其特徵在於，所述步驟3具 體包括以下子步驟： (3. 1)根據以下公式計算接收波形與每個參考波形的相關值的實部：
其中，Ii表示接收波形與第i個參考波形的相關值的實部，i取1至T，T為參考波形的 個數；
j表示第k次採樣得出的第i個參考波形的實部，PGO表示第k次採樣得出的 接收波形的實部，k為自然數且取1至N，N為每符號採樣點數； (3. 2)根據以下公式計算接收波形與每個參考波形的相關值的虛部：
其中，Qi表示接收波形與第i個參考波形的相關值的虛部；
表示第k次採樣得 出的第i個參考波形的虛部，rQ (k)表示第k次採樣得出的接收波形的虛部； (3. 3)根據以下公式計算接收波形與步驟2生成的每個參考波形的相關值：
其中，L表示接收波形與第i個參考波形的相關值，〇 2表示設定的疊加噪聲的方差。
4. 如權利要求1所述的一種改進的CPM軟解調初始化方法，其特徵在於，在步驟4中， 每個參考波形的原點對稱波形指：與對應參考波形形成原點對稱的標準波形，每個參考波 形的X軸對稱波形指：與對應參考波形形成X軸對稱的標準波形，每個參考波形的Y軸對稱 波形指：與對應參考波形形成Y軸對稱的標準波形。
5. 如權利要求1所述的一種改進的CPM軟解調初始化方法，其特徵在於，所述步驟5具 體包括以下子步驟： (5. 1)根據以下公式計算接收波形與每個參考波形的原點對稱波形的相關值：
其中，Yi(1表示接收波形與第i個參考波形的原點對稱波形的相關值，σ 2表示設定的 疊加噪聲的方差，Ii表示接收波形與第i個參考波形的相關值的實部，Qi表示接收波形與 第i個參考波形的相關值的虛部，i取1至T，T為參考波形的個數； (5. 2)根據以下公式計算接收波形與每個參考波形的X軸對稱波形的相關值：
其中，Y iX表示接收波形與第i個參考波形的X軸對稱波形的相關值； (5. 3)根據以下公式計算接收波形與每個參考波形的Y軸對稱波形的相關值：
其中，YiY表示接收波形與第i個參考波形的Y軸對稱波形的相關值。
6. 如權利要求1所述的一種改進的CPM軟解調初始化方法，其特徵在於，在步驟6中， 根據接收波形與每個參考波形的相關值，計算接收波形與對應參考波形的距離；根據接收 波形與每個參考波形的原點對稱波形的相關值，計算接收波形與對應參考波形的原點對稱 波形的距離；根據接收波形與每個參考波形的X軸對稱波形的相關值，計算接收波形與對 應參考波形的X軸對稱波形的距離；根據接收波形與每個參考波形的Y軸對稱波形的相關 值，計算接收波形與對應參考波形的Y軸對稱波形的距離；然後，採用BCJR算法對CPM信號 進行解調初始化處理。
【文檔編號】H04L27/20GK104158780SQ201410394706
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年8月12日 優先權日:2014年8月12日
【發明者】張凱, 梁峰, 楊勇, 馬允龍, 朱廣法, 徐錚, 劉琦, 李鈞 申請人:西安烽火電子科技有限責任公司