一种改进的cpm软解调初始化方法
【专利摘要】本发明属于CPM软解调【技术领域】，特别涉及一种改进的CPM软解调初始化方法。该改进的CPM软解调初始化方法包括以下步骤：做出调制阶数为M的CPM信号的相位状态图；在调制阶数为M的CPM信号的相位状态图上，以[0,π/2]范围内的相位状态作为初始相位，生成对应的多个参考波形；计算接收波形与每个参考波形的相关值；在调制阶数为M的CPM信号的相位状态图上，寻找每个参考波形的对称波形；计算接收波形与每个参考波形的对称波形的相关值；根据接收波形与每个参考波形的相关值、接收波形与每个参考波形的对称波形的相关值，对CPM信号进行解调初始化处理。
【专利说明】一种改进的CPM软解调初始化方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于CPM软解调【技术领域】，特别涉及一种改进的CPM软解调初始化方法。
【背景技术】
[0002] 连续相位调制（Continuous-Phase Modulation, CPM)技术是指发送符号间的相位 变化具有连续且平滑的过渡特性。这种调制方式的优势在于发射信号功率谱的主瓣占用带 宽很窄，且旁瓣功率较主瓣大幅度降低，能够更为有效地提高频谱的利用率。因此连续相位 调制技术成为现代通信中经常采用的调制方式。相位连续（CP)信号的解调可分为硬解调 和软解调。
[0003] 硬解调算法采用的信息度量是经量化处理后的判决序列（例如由0、1组成的符 号序列）。这类算法的复杂度相当低，如维特比（Viterbi)算法，但由于其输出为硬判决 序列，不能与现代纠错码（例如Turbo码，LDPC码）相结合，因此其整体性能远远不及软 解调算法。软解调算法基于概率或对数似然比（log likelihood ratio, LLR)，具有最优 的解调性能，这是因为解调器处理的信息是直接由信道接收值导出，且没有经过任何处理 的实数软信息。这种实数软信息无失真地刻画了信道的真实状况。常见的CPM软解调算 法是BCJR(Bahl, Cock, Jelenik, Raviv)算法，但是由于其解调过程涉及大量的实数运算， 导致这类算法的复杂度非常高，不利于硬件实现。为了降低复杂度同时又避免解调性能上 的损失，经过对BCJR算法中信息度量进行改进，又出现了基于对数的最大后验概率（Log Maximum a Posteriori, Log-MAP)算法、最大基于对数的最大后验概率（Max Log Maximum a Posteriori, Max-Log-MAP)算法。
[0004] 通常，简化算法主要侧重于解调算法本身的简化，如M-BCJR与T-BCJR，很少研究 解调前初始化工作所涉及的计算量与复杂度问题，然而这又是工程实践所必需面对的。对 于高阶CPM的解调，其初始化的计算量是随着调制阶数呈指数增长。因此高阶CPM解调几 乎不可硬件实现。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提出一种改进的CPM软解调初始化方法。
[0006] 为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案予以实现。
[0007] -种改进的CPM软解调初始化方法包括以下步骤：
[0008] 步骤1，将CPM信号的调制阶数表示为M，M为偶数，做出调制阶数为Μ的CPM信号 的相位状态图；
[0009] 步骤2,在调制阶数为Μ的CPM信号的相位状态图上，以[0, 31/2]范围内的相位状 态作为初始相位，生成对应的多个参考波形；
[0010] 步骤3,计算接收波形与每个参考波形的相关值；
[0011] 步骤4,在调制阶数为Μ的CPM信号的相位状态图上，寻找每个参考波形的原点对 称波形、每个参考波形的X轴对称波形、以及每个参考波形的Υ轴对称波形；
[0012] 步骤5,计算接收波形与每个参考波形的原点对称波形的相关值、接收波形与每个 参考波形的X轴对称波形的相关值、以及接收波形与每个参考波形的Y轴对称波形的相关 值；
[0013] 步骤6,根据接收波形与每个参考波形的相关值、接收波形与每个参考波形的原点 对称波形的相关值、接收波形与每个参考波形的X轴对称波形的相关值、以及接收波形与 每个参考波形的Y轴对称波形的相关值，对CPM信号进行解调初始化处理。
[0014] 本发明的特点和进一步改进在于：
[0015] 所述步骤2具体包括以下子步骤：
[0016] (2. 1)在调制阶数为Μ的CPM信号的相位状态图上，以0相位状态作为初始相位， 输入符号il，生成对应的标准波形，il取+1，+3,...，+ (Μ-1);将以0相位状态作为初始相 位生成的每个标准波形作为对应的参考波形；
[0017] (2. 2)在调制阶数为Μ的CPM信号的相位状态图上，以π /2相位状态作为初始相 位，输入符号i2,生成对应的标准波形，i2取-1，-3,. . .，- (Μ-1);将以π /2相位状态作为 初始相位生成的每个标准波形作为对应的参考波形；
[0018] (2. 3)在调制阶数为Μ的CPM信号的相位状态图上，以（0, 31 /2)范围内的每个相 位状态作为初始相位，输入符号i3,生成对应的标准波形，i3取±1，±3,. . .，± (Μ-1);将 以（0, π/2)范围内的每个相位状态作为初始相位生成的每个标准波形作为对应的参考波 形。
[0019] 所述步骤3具体包括以下子步骤：
[0020] (3. 1)根据以下公式计算接收波形与每个参考波形的相关值的实部：
[0021]
【权利要求】
1. 一种改进的CPM软解调初始化方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤1，将CPM信号的调制阶数表示为M，M为偶数，做出调制阶数为Μ的CPM信号的相 位状态图； 步骤2,在调制阶数为Μ的CPM信号的相位状态图上，以[0, 31/2]范围内的相位状态作 为初始相位，生成对应的多个参考波形； 步骤3,计算接收波形与每个参考波形的相关值； 步骤4,在调制阶数为Μ的CPM信号的相位状态图上，寻找每个参考波形的原点对称波 形、每个参考波形的X轴对称波形、以及每个参考波形的Υ轴对称波形； 步骤5,计算接收波形与每个参考波形的原点对称波形的相关值、接收波形与每个参考 波形的X轴对称波形的相关值、以及接收波形与每个参考波形的Υ轴对称波形的相关值； 步骤6,根据接收波形与每个参考波形的相关值、接收波形与每个参考波形的原点对称 波形的相关值、接收波形与每个参考波形的X轴对称波形的相关值、以及接收波形与每个 参考波形的Υ轴对称波形的相关值，对CPM信号进行解调初始化处理。
2. 如权利要求1所述的一种改进的CPM软解调初始化方法，其特征在于，所述步骤2具 体包括以下子步骤： (2. 1)在调制阶数为Μ的CPM信号的相位状态图上，以0相位状态作为初始相位，输入 符号Π ，生成对应的标准波形，il取+1，+3,. . .，+ (Μ-1);将以0相位状态作为初始相位生 成的每个标准波形作为对应的参考波形； (2. 2)在调制阶数为Μ的CPM信号的相位状态图上，以π/2相位状态作为初始相位，输 入符号i2,生成对应的标准波形，i2取-1，-3,. . .，- (Μ-1);将以π /2相位状态作为初始相 位生成的每个标准波形作为对应的参考波形； (2.3)在调制阶数为Μ的CPM信号的相位状态图上，以（0, π/2)范围内的每个相位 状态作为初始相位，输入符号i3,生成对应的标准波形，i3取±1，±3,. . .，± (Μ-1);将以 (0, π/2)范围内的每个相位状态作为初始相位生成的每个标准波形作为对应的参考波形。
3. 如权利要求1所述的一种改进的CPM软解调初始化方法，其特征在于，所述步骤3具 体包括以下子步骤： (3. 1)根据以下公式计算接收波形与每个参考波形的相关值的实部：
其中，Ii表示接收波形与第i个参考波形的相关值的实部，i取1至T，T为参考波形的 个数；
j表示第k次采样得出的第i个参考波形的实部，PGO表示第k次采样得出的 接收波形的实部，k为自然数且取1至N，N为每符号采样点数； (3. 2)根据以下公式计算接收波形与每个参考波形的相关值的虚部：
其中，Qi表示接收波形与第i个参考波形的相关值的虚部；
表示第k次采样得 出的第i个参考波形的虚部，rQ (k)表示第k次采样得出的接收波形的虚部； (3. 3)根据以下公式计算接收波形与步骤2生成的每个参考波形的相关值：
其中，L表示接收波形与第i个参考波形的相关值，〇 2表示设定的叠加噪声的方差。
4. 如权利要求1所述的一种改进的CPM软解调初始化方法，其特征在于，在步骤4中， 每个参考波形的原点对称波形指：与对应参考波形形成原点对称的标准波形，每个参考波 形的X轴对称波形指：与对应参考波形形成X轴对称的标准波形，每个参考波形的Y轴对称 波形指：与对应参考波形形成Y轴对称的标准波形。
5. 如权利要求1所述的一种改进的CPM软解调初始化方法，其特征在于，所述步骤5具 体包括以下子步骤： (5. 1)根据以下公式计算接收波形与每个参考波形的原点对称波形的相关值：
其中，Yi(1表示接收波形与第i个参考波形的原点对称波形的相关值，σ 2表示设定的 叠加噪声的方差，Ii表示接收波形与第i个参考波形的相关值的实部，Qi表示接收波形与 第i个参考波形的相关值的虚部，i取1至T，T为参考波形的个数； (5. 2)根据以下公式计算接收波形与每个参考波形的X轴对称波形的相关值：
其中，Y iX表示接收波形与第i个参考波形的X轴对称波形的相关值； (5. 3)根据以下公式计算接收波形与每个参考波形的Y轴对称波形的相关值：
其中，YiY表示接收波形与第i个参考波形的Y轴对称波形的相关值。
6. 如权利要求1所述的一种改进的CPM软解调初始化方法，其特征在于，在步骤6中， 根据接收波形与每个参考波形的相关值，计算接收波形与对应参考波形的距离；根据接收 波形与每个参考波形的原点对称波形的相关值，计算接收波形与对应参考波形的原点对称 波形的距离；根据接收波形与每个参考波形的X轴对称波形的相关值，计算接收波形与对 应参考波形的X轴对称波形的距离；根据接收波形与每个参考波形的Y轴对称波形的相关 值，计算接收波形与对应参考波形的Y轴对称波形的距离；然后，采用BCJR算法对CPM信号 进行解调初始化处理。
【文档编号】H04L27/20GK104158780SQ201410394706
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年8月12日 优先权日:2014年8月12日
【发明者】张凯, 梁峰, 杨勇, 马允龙, 朱广法, 徐铮, 刘琦, 李钧 申请人:西安烽火电子科技有限责任公司