[发明专利]用于高性能信道编译码的8FSK非相干软判决解调方法

说明书

本发明公开了一种用于高性能信道编译码的8FSK非相干软判决解调方法，属于无线通信技术领域。该方法在数字域实现，首先对接收端基带信号进行采样；然后在收发严格同步基础上，对单个符号周期的采样点进行快速傅里叶变换；接着根据8FSK调制设定的频率间隔和快速傅里叶点数，计算8个调制频率对应的快速傅里叶输出幅值；最后将8个频率所对应的幅值进行联合运算，得到符号解调后每比特对应的软信息。该方法能够解决8FSK调制通信系统接收端的软判决解调问题，显著提升接收端纠错编码的译码性能。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，特别是指一种用于高性能信道编译码的8FSK非相干软判决解调方法，可用于各类采用8FSK调制解调的无线通信传输系统。

背景技术

无线通信系统具有调幅、调相和调频等多种类型调制方式，其中FSK(Frequency-Shift Keying，频移键控)因对无线传输信道多径效应和信道衰落较为不敏感，在无线通信系统中得到了相对广泛的应用。伴随着编译码技术的发展，高性能信道编译码对FSK调制的解调方式提出了新的要求，常规的硬判决解调已不能适用于卷积码、Turbo码和LDPC码等信道编码方式。

MPSK(Multiple Phase Shift Keying，多进制数字相位调制)和MQAM(MultipleQuadratureAmplitude Modulation，多进制正交幅度调制)等调制方式，在正交解调基础上通过计算星座点分布的欧氏距离，利用最大似然后验概率公式可计算每个符号对应的逐比特软信息。但是，FSK解调时无法利用星座点分布计算欧氏距离，进而增大了其获取每一比特软信息的难度。

如何在通信系统接收端有效获取FSK调制符号对应的比特软信息，成为FSK调制方式与高性能信道编译码方式联合应用的关键。对于2FSK调制，通过两个频点能量差值计算其欧氏距离，进而得到软判决解调信息。对于4FSK调制，单个符号对应2比特，在接收端计算4个频点的能量值，再将4个能量值按照调制映射关系进行组合，进而获取单个符号中2比特的软判决解调信息(参见程郁凡，裴亚丽，李少谦的“一种4FSK软解调方法”，以及发明专利CN 1852279 A)。另外，对于采用固定的Viterbi译码方式的FSK调制传输系统，可将FSK调制符号对应的M个频率能量值作为译码器的分支度量值，直接进行Viterbi译码，从而避免对FSK调制符号没比特软信息的计算(参见董彬虹，唐鹏，杜洋等的“一种M-FSK信号的能量度量Viterbi软译码算法性能分析”，电子与信息学报，2015年，37卷，第8期，页码：1920-1925)。伴随信号数字化处理技术的提升，利用FFT对接收符号进行频率估计，能够实现FSK调制方式的硬判决解调，同时避免了相干解调的复杂载波恢复问题，该解调方式可进行FSK信号频点的能量估计(参见王晓亚的“一种短波衰落信道下FSK信号FFT解调方法”，无线电通信技术，2015年，41卷，第6期，页码：27-31)。

对于FSK调制方式，随着调制阶数的增加，其传输所需带宽有一定的增大，但系统解调所需的信噪比E_b/N₀门限将减小，所以在信道噪声较强且对传输带宽不严格限制的传输系统中，更加适宜采用8FSK等高阶调制，同时为进一步降低传输系统有效解调所需的E_b/N₀，需要保证8FSK能够实现软判决解调，以满足Turbo码和LDPC码的高性能译码方式的应用需求。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种用于高性能信道编译码的8FSK非相干软判决解调方法，该方法针对采用FSK调制方式的通信系统，可实现其与高性能信道编译码联合，改善传输系统在低比特信噪比下的传输性能。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种用于高性能信道编译码的8FSK非相干软判决解调方法，包括如下步骤：

(1)采用全数字域处理，将接收信号正交下变频至基带，再进行ADC采样，采样频率为f_s＝MR，其中，R为符号速率，M为正整数；