[发明专利]一种恒包络PSK调制解调器的设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及信号传输的技术领域，特别涉及一种恒包络PSK调制解调器的设计方法，将PSK调制信息以恒包络、连续相位信号的形式进行传输，在接收端又能够准确恢复原PSK调制信号，按照PSK调制信号进行解调。

背景技术

PSK(Phase-Shift Keying，相移键控)是一种应用广泛的数字调制方式，利用相位的变化表征二进制比特信息。通常每个N-PSK(N∈{2^k|k＝1,2,3,…})调制符号能够承载比特信息。虽然在无线通信中得到了广泛的应用，但由于不是恒包络调制，PSK调制信号一般存在峰均比的问题，即峰值功率严格大于信号的平均功率。这一现象会影响通信基站的功放效率，一旦发射机工作在非线性放大区间，传输信号的失真会随着发射功率的变大而极具增加，影响信号的正常解调。由于发射机线性工作区间的限制，通信时往往选择降低信号的平均功率，从而降低了功放功率的利用率。恒包络调制方式则能有效避免上述问题，如连续相位频移键控调制，作为第二代蜂窝移动通信系统中的成熟技术，具有理想的峰均比。另外，根据最小频移键控调制与正弦脉冲形式的带偏移的QPSK调制的关系，已有方法将特殊的QPSK调制与连续相位调制相联系。如能找到一般的方法，将任意PSK调制转换为连续相位、恒包络调制，信号的幅度连续变化，一方面信号功率谱旁瓣相对于主瓣的衰减更快，占用带宽较窄；另一方面，能够提升信号传输的实际功率，改善通信效果。

发明内容

本发明的目的在于克服PSK调制信号在发射功率效率与频谱占用率等方面的缺点，提供一种恒包络PSK调制解调器的设计方法。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种恒包络PSK调制解调器的设计方法，包括：

S1、恒包络PSK调制器的信号处理步骤：

在发射端，将信道编码器输出的二进制比特流按照调制参数M进行分组；将每组的M比特映射为格雷编码调制符号，每个符号对应于一个N-PSK调制信号的相位；将二进制信号对应的调制符号进行模N差分运算，得到差分相位序列；由差分序列生成最小加法群；按照加法群元素的个数确定K-CPFSK调制的参数K，以及群与调制频率的映射，进行连续相位恒包络调制；将数字信号进行数模转换，完成调制过程；

S2、恒包络PSK解调器的信号处理步骤：

在接收端，先将接收到的FSK(Frequency-shift keying，频移键控)信号进行采样，得到数字信号；对频率调制信号进行相位积分，恢复出PSK信号相位；对信号进行匹配滤波，恢复相位、去除码间串扰；将同步序列与各个样点的信号作相关运算，得到最佳样点；由最佳样点PSK信号的相位提取软信息、进行硬判决，完成数字解调，输入到后端的译码器。

优选的，步骤S1具体为：

S11、根据0/1二进制信号的长度L，将信号比特流序列分为M比特一组，即每M个比特所带信息将由一个PSK调制符号承载，令L＝M×K；

S12、将步骤S11得到的每组长度为M的比特映射成一个调制符号，共生成K个格雷调制符号，其中，格雷调制符号集是对整数取模N得到的元素个数为N的加法群：

与之对应的N-PSK调制相位集为：

与一般地最小频移键控调制与带偏移的QPSK调制的关系不同，这里调制参数N∈{2^k|k＝1,2,3,…}，不受N＝4的限制；

格雷调制满足：任意两个相邻调制符号对应的比特组之间，只有一个比特的差异；

S13、对步骤S12中PSK调制后的符号序列θ₁,…,θ_K进行相位差分，得到差分序列α₁,…,α_K，其中对任意k>1，有α_k＝θ_k-θ_k-1；α₁＝θ₁；

S14、生成包含α₁,…,α_K不同符号的最小加法群，设其元素个数为N₀，加发群是由差分相位的结果生成，加法群满足其所包含的元素个数最小；

S15、根据步骤S14生成群的大小N₀选取整数Z，满足N₀整除Z，Z为Z-CPFSK频率集中元素的个数，确定调制器输出的信号为Z-CPFSK信号，其调制频率集为{β_z}_z＝1,…,Z；