[发明专利]一种基于CPM信号多符号检测的方法

权利要求书

1.一种基于CPM信号多符号检测的方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1：预处理接收信号获取基带复信号分量和产生本地检测序列；

步骤2：基带复信号分量按分组长度N依次进行滑动与本地检测序列进行最大似然计算获取2N个最大似然值和最大似然序列；

步骤3：将最大似然序列中的每个码元进行N次判断后获取初步解调信号；

步骤4：将2N个最大似然值进行峰值检测提取位同步信号后，从初步解调信号中输出最终解调信号；

所述步骤1包括如下步骤：

步骤1.1：将接收信号经过数字下变频得到基带复信号分量R(t)，计算公式如下：

R(t)＝cos(θ(t；a′))+jsin(θ(t；a′))

其中，a′表示时刻t基带复信号分量对应的调制序列，θ(t；a′)表示调制序列在时刻t对应的调制相位；

步骤1.2：基于cordic算法产生本地检测序列即2N个本地检测信号Ln(t)，计算公式如下：

L_n(t)＝cos(θ(t；a_n))-jsin(θ(t；a_n))

其中，an表示Ln(t)选用的本地检测序列，θ(t；an)表示本地检测序列在时刻t对应的调制相位；

步骤2包括如下步骤：

步骤2.1：将基带复信号分量R(t)根据分组长度N产生2^N个波形，将2^N个波形分别与2^N个本地检测信号L_n(t)进行乘法计算获取瞬时相关向量Z_n，计算公式如下：

Zn(t)＝R(t)·Ln(t)＝cos(θ(t；a′)-θ(t；an))+jsin(θ(t；a′)-θ(t；an))＝I′n(t)+jQ′n(t)；

其中，I′n(t)表示实部的瞬时值，Q′n(t)表示虚部的瞬时值；

步骤2.2：对瞬时相关向量Z_n求积分获取积分值，并对积分值求模平方获取2^N个不同序列的最大似然值M；

步骤2.3：选取2^N个最大似然值M中最大似然值对应的序列作为最大似然序列；

步骤3包括如下步骤：

步骤3.1：将最大似然序列中每个码元的第一位的判决结果，结合之前N-1次判决结果，输出0与1中被判定次数较多者，后N-1位结果进行暂存；

步骤3.2：重复步骤3.1输出最大似然序列中每个码元的每一位的判决结果后，将所有判决结果作为初步解调信号输出；

步骤4包括如下步骤：

步骤4.1：将2^N个最大似然值进行峰值检测，提取解调性能最佳时刻对应的位同步信号；

步骤4.2：根据位同步信号从初步解调信号中输出最终解调信号；

峰值检测包括如下步骤：

步骤a：选取首位为0和首位为1的各四组最大似然值M求和，形成0xx和1xx两组相关波形；

步骤b：在滑动窗口内记录两组波形交替产生的极大值或极小值点；

步骤c：经多个周期的滑动后根据极值的出现时刻确定峰值在单个周期内的具体点位；

多符号检测算法具体步骤如下：

(1)将接收信号进行数字正交下变频，得到含有信号相位信息的IQ两路信号分量，其中一路为基带复信号分量；

(2)根据分组长度等于N的二进制序列，在一定初始相位的条件下，产生本地序列参考波形；

(3)将输入的基带复信号分量进行滑动，产生出多个相关分组，每个分组长度为N个码元的采样点数，分组数量由滑动距离决定；

4)将多个分组输出信号与本地检测序列进行相乘、求和以及求模，得到一组最大似然值M，然后比较确定出最大似然发送序列；

(5)将最大似然发送序列中第一位的判决结果，结合之前N-1次判决结果，输出0与1中取被判定次数较多者，后N-1位结果进行暂存；

(6)通过最大似然值进行峰值检测提取出位同步信号，根据位同步信号将判决结果进行抽取输出；

CPM调制信号的表达式为s(t)＝Acos[2πfct+θ(t：an)+θ0]，an表示输出的单极性序列，fc表示调制采用的载波频率；其全响应载波相位表达式为式中函数q(t-nT)是本地检测序列的时间移位和相位增量控制因子，nT表示接收第n个符号的起始时刻，T表示采样间隔；接收信号后经过数字下变频得到基带复信号分量R(t)，基带复信号分量的成分在进行检测的过程中需要进行实部和虚部处理，其数学表达式为R(t)＝cos(θ(t；a′))+jsin(θ(t；a′))，a′表示时刻t基带复信号分量对应的调制序列，θ(t；a′)表示调制序列在时刻t对应的调制相位；

若一次检测N个码元，本地检测序列对应有2^N个本地检测信号L_n(t)即对应有2^N个an对应参考信号波形相位，其表达式为L_n(t)＝cos(θ(t；an))-jsin(θ(t；an))；进行CPM调制，由表达式为本地检测序列的波形产生需要设定参数调制指数h和码元采样点数R，调制指数h用于确定0和1两种码元对应的频率，采样点数R用于确定每个码元在波形中持续的点数，波形由cordic算法分别产生虚实两部并进行存储，其虚部表达式为In＝cos(θ(t；an))，实部表达式为Qn＝sin(θ(t；an))；若N取3，所有可能的三位二进制组合an共有000，001，010，011，100，101，110，111八种，统一时间t，将各个an代入公式Ln(t)＝cos(θ(t；an))-jsin(θ)t；an))产生本地序列参考波形；

将R(t)与Ln(t)进行相关运算，按照复数乘法对虚实两部分进行操作，计算得到瞬时相关向量Zn：Zn(t)＝R(t)·Ln(t)＝cos(θ(t；a')-θ(t；an))+jsin(θ(t；a')-θ(t；an))＝I'_n(t)+jQ'_n(t)；对瞬时相关向量Zn求积分，并对积分值求模平方，得到的M值即为检测序列长度N内基带复信号与本地参考波形之间的相关值；当接收信号瞬时相位与本地参考信号相位相同或相近时即θ(t；a')→θ(t；an)，虚部Q'_n几乎为零，只剩下接近于1的实部I'_n；

基带复信号分量与本地检测信号求相关，将得到2^N个不同序列的最大似然值；当波形的θ＝θn时，Z_n对应的最大似然值M将达到最大，但当波形相位具有一定偏差时最大似然值M会明显低于最大使然序列；

若将首位为0和为1的序列组和最大似然值进行累加输出，可知滑动过程中最大似然值会逐渐到达峰值，0序列和1序列的峰值将交替出现，其交替变化的规律与原始序列的分布一致；位同步的方法就是经多次峰值检测后，确定抽取解调结果的最佳时刻，提取出位同步信号；

将2^N个最大似然值进行峰值检测，峰值检测包括如下步骤：

步骤a：选取首位为0和首位为1的各四组最大似然值M求和，形成0xx和1xx两组相关波形；

步骤b：在滑动窗口内记录两组波形交替产生的极大值或极小值点；

步骤c：经多个周期的滑动后根据极值的出现时刻确定峰值在单个周期内的具体点位，通过峰值检测确定解调性能最佳时刻提取位同步信号。