[發明專利]基于連續相位信號的判決反饋分數多比特差分檢測方法

有效

• 申請號: 201010149516.4
• 申請日: 2010-04-16
• 公開（公告）號: CN101827056A
• 公開（公告）日: 2010-09-08
• 發明（設計）人: 孫錦華;王立君;吳小均
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H04L27/233
• 分類號: H04L27/233
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 王品華;朱紅星

技術領域

本發明屬于通信技術領域，涉及數字通信中的信號檢測，具體說是一種可以對連續相位信號進行檢測的方法，可用于移動通信，衛星通信、深空通信等領域。?

背景技術

在現代通信中，隨著大容量和遠距離數字通信技術的發展，傳統的數字調制方式已經不能滿足應用的要求，需要采用更高效的數字調制方式來減小信道帶寬以及非線性對傳輸信號的影響，以便在有限帶寬資源的條件下獲得更好的性能。連續相位調制CPM(Continuous?Phase?Modulation)是一種具有恒定包絡的先進調制技術，有高效的頻帶利用率與功率利用率。由于它的恒包絡特性，因此不必考慮放大器的非線性問題，也就不必使用價格昂貴，功率較低的線性功率放大器，大大降低了接收端的復雜度。另外由于CPM信號具有連續相位的特點，使得該信號具有比以往的數字信號更好的頻譜特性，使得其帶外功率要小于其它的數字信號，更適合于帶寬受限的信道，對于同樣的符號速率，CPM信號所占用的帶寬要更小一些。目前二進制CPM調制在目前的通信系統中已經得到了應用，比如MSK(Minimum?Shift?Keying)調制和第二代移動通信GSM中使用的GMSK(Gaussian?Minimum?Shift?Keying)調制等，在衛星通信、深空通信及軍事通信等對頻譜效率和功率效率要求更高的系統當中，具有恒包絡和高頻譜利用率的連續相位調制是十分適宜的，因此該信號也成為了通信領域研究的熱點之一。?

對于上述二進制CPM信號的檢測，在AWGN環境下，相干解調的性能要明顯優于非相干解調，但是由于信號經過移動信道后產生了嚴重衰落和載波漂移的因素，對于相干載波的提取有很大難度，并且相干接收機的設計也有較大的復雜性。而非相干解調盡管理論上性能比相干解調差一些，但對信道衰落等因素的影響卻不太敏感，即使在信道衰落較大的情況下，誤碼性能的惡化也不會太嚴重，而且非相干解調在硬件實現上要比相干解調簡單得多。相比之下，非相干解調方案比相干解調有?更大的可取性。?

在實現非相干解調時，通常所采用的都是常規N比特差分檢測，或者是結合判決反饋，等增益合并等技術來改善接收性能。但是傳統的N比特差分檢測在性能上還是有很大的提升空間。以GMSK調制為例，通過采用高斯脈沖這一平滑的相位函數，對于數據序列進行濾波使得信號的相位連續變化，從而獲得更高的頻譜利用率。然而更緊湊的頻譜利用率是以犧牲信號之間的歐式距離為代價的。尤其當高斯濾波器的3dB歸一化帶寬B_bT較小或脈沖擴展長度L較大時，傳統的N比特差分檢測的性能急劇惡化。針對這一問題，Kee-Hoon?Lee提出了一種分數多比特差分檢測FMDD(Fractional?Multi-bit?Differential?Detection)技術，將多個分數比特間隔的相位增量信號經過相位和時延調整，疊加后再進行判決，以實現復雜度最小的代價獲得性能的改善。?

通常，Λ重分數多比特差分檢測所采用的結構框圖如圖1所示。圖中λ代表分數延遲差分檢測FDD(Fractional?Differential?Detection)結構的分支序號，總的分支數為Λ，1≤λ≤Λ。假定接收信號的采樣率為f_s＝m/T，延遲的采樣點數為λ，FDD的延遲時間可以表示為(λ/m)T。令k＝1/m，即k為以樣點間隔計的基本分數延遲單元。假定信道為高斯白噪聲信道，則到達接收機的信號可以表示為：?

????????x(t)＝R(t)cos(2πf_c(t)+φ(t，α)+η(t))????????????????(1)?

其中，f_c為載波頻率，φ(t，α)為發送的二進制數據序列α經過成形濾波的相位函數，η(t)為高斯白噪聲引起的相位變化，R(t)表示接收信號的幅度。x(t)經過第λ條分支的λkT延時和90°相移的信號可以表示為x(t-λkT)_90°：?

x(t-λkT)_90°＝R(t-λkT)cos(2πf_c(t-λkT)+φ(t-λkT，α)+η(t-λkT)+90°)????(2)?

其中，R(t-λkT)表示經過λkT延時和90°相移后接收信號的幅度，φ(t-λkT，α)為發送的數據序列α經過成形濾波并延時λkT個時間單位后的相位函數，η(t-λkT)為高斯白噪聲經過λkT延時引起的相位變化。?

將接收信號x(t)與x(t-λkT)_90°相乘并去除二次諧波后得到FDD輸出r_λt(r)：?