CN102098254A - 一种用于dqpsk解调的相位判断方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于DQPSK解调的相位判断方法，包括：a)根据DQPSK调制信号的信号频率Fz和AD采样频率Fs确定一个固定值n；b)判断每个AD采样点和与其对应的相邻采样点的相位差DP所处的相位区域，所述每个AD采样点与所述对应的相邻采样点之间有(n-1)个采样点；c)统计与对应的相邻采样点的相位差DP处于同一相位区域的连续的AD采样点的个数；d)根据步骤c)中每次统计的所述AD采样点的个数判断该次统计对应的信号相位变化并对下一次相位判断进行修正。本发明提供的用于DQPSK解调的相位判断方法在丽音解调中有很好的效果，大大降低了误码率降低，高效地还原了解调前移相的信息，保证了丽音解码的流畅性。
Description
技术领域
本发明属于通信领域，具体涉及一种用于DQPSK解调的相位判断方法。
背景技术
随着移动通信技术的飞速发展，通信系统及通信方法也得到了飞速的发展。其中差分正交相移键控(Differential Quaternary Phase ShiftKeying，DQPSK)又称四相相移键控就是一种很好的移动通信技术。
目前，DQPSK解调主要是以模拟解调为主，数字解调为辅。其中，数字解调中需要进行相位判断，这是模拟解调中所没有的技术。所以相对于成熟的模拟解调，数字解调过程中如何正确有效的还原相位变化是十分关键和重要的步骤。
对于传统的DQPSK数字解调信号，误码率允许在5％以下。最简单的相位判断方法只要设定一个阈值，二相的信号只要和该阈值比较，低于阈值时相位状态就为0，高于阈值时相位状态就为1；四相的信号只要设定两个阈值，加上0正好划分出4个区域，根据信号幅值落在哪个区域来确定最终的相位状态是00，01，10，11四个状态中的一个。但是对于某些信号(例如：丽音(Near Instantaneous Companded Audio multiplex，NICAM)信号)解调的相位判断，误码率要求很高，不能简单的设定几个阈值来界定相位状态。因为总会有一些点会在阈值附近，一旦出现了判断错误就严重的影响到后面的数字解码。所以探寻一种误码率很低的相位判断方法来确保后面的数字解码显得十分重要。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是传统的DQPSK数字解调的误码率达不到要求。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种用于DQPSK解调的相位判断方法，包括：a)根据DQPSK调制信号的信号频率Fz和AD采样频率Fs确定一个固定值n；b)判断每个AD采样点和与其对应的相邻采样点的相位差DP所处的相位区域，所述每个AD采样点与所述对应的相邻采样点之间有(n-1)个采样点；c)统计与对应的相邻采样点的相位差DP处于同一相位区域的连续的AD采样点的个数；d)根据步骤c)中每次统计的所述AD采样点的个数判断该次统计对应的信号相位变化并对下一次相位判断进行修正。
可选的，步骤a)中确定所述固定值n采用的公式为：n＝[Fs/Fz]。
可选的，步骤b)包括：b1)将每个AD采样点和与其对应的相邻采样点做差分运算，得到所述每个AD采样点和与其对应的相邻采样点的相位差DP的正弦值sin(DP)、余弦值cos(DP)；其中，所述差分运算可采用公式：sin(DP)＝sin(CP-PP)＝sin(CP)cos(PP)-cos(CP)sin(PP)，cos(DP)＝cos(CP-PP)＝cos(CP)cos(PP)+sin(CP)sin(PP)，CP表示所述AD采样点的相位，PP表示所述AD采样点对应的相邻采样点的相位。b2)根据所述正弦值sin(DP)、余弦值cos(DP)判断所述每个AD采样点和与其对应的相邻采样点的相位差DP所处的相位区域。可采用以下判断方法；若sin(DP)≤cos(DP)且-sin(DP)≤cos(DP)，则-45°≤DP≤45°，DP处于第一相位区域；若sin(DP)≥cos(DP)且-cos(DP)≤sin(DP)，则45°≤DP≤135°，DP处于第一相位区域；若sin(DP)≥cos(DP)且-cos(DP)≥sin(DP)，则135°≤DP≤225°，DP处于第一相位区域；若sin(DP)≤cos(DP)且-sin(DP)≥cos(DP)，则225°≤DP≤315°，DP处于第一相位区域。
可选的，步骤d)中用SI(m，i)表示第m次统计有SI(m，i)个AD采样点和与其对应的相邻采样点的相位差DP处于同一相位区域i内；其中m为自然数，m大于等于1；i＝1、2、3、4，标示四个相位区域；若SI(m，i)大于第一阈值VS，则SI(m，i)加上修正值RC(m-1)后得到新的值SI′(m，i)，其中RC(m-1)表示第m-1次相位判断后的修正值，其初始值RC(0)＝0；如果SI′(m，i)mod n大于第二阈值TH，那么相位判断结果为对应第m次统计，有连续([SI′(m，i)/n]+1)*n个AD采样点和与其对应的相邻采样点的相位差DP处于同一相位区域i；相应的，第m次相位判断后的修正值RC(m)为SI′(m，i)mod n-n+1；如果SI′(m，i)mod n小于等于第二阈值TH，那么相位判断结果为对应第m次统计，有连续[SI′(m，i)/n]*n个AD采样点和与其对应的相邻采样点的相位差DP处于同一相位区域i；相应的，第m次相位判断后的修正值RC(m)为SI′(m，i)mod n-1；若SI(m，i)小于等于第一阈值VS，则对应第m次统计，没有相位判断结果，第m次相位判断后的修正值RC(m)＝SI(m，i)+RC(m-1)。其中，所述第一阈值可为VS＝[n/5]，所述第二阈值可为TH＝[n/2]。
与传统的DQPSK数字解调相比，本发明提供的用于DQPSK解调的相位判断方法不再单独的计算每一个采样值的绝对相位，而是根据信号的不同频率计算相邻若干个点的相对相位。不会出现因信号受干扰等造成某些点偏离原来的位置，在计算时出现偏差的情况。通过不停的计算相邻若干点的相对相位，可以明显的看到整个信号的相位变化规律，即使有些点偏离了，也可以很容易的纠正或者丢弃。另外阈值的设定上，因为计算的是每一个点和它相邻若干个点的正弦值，余弦值来直接决定它的相位差，避免了阈值设定的困难。本发明提供的用于DQPSK解调的相位判断方法在丽音解调中有很好的效果，大大降低了误码率降低，高效地还原了解调前移相的信息，保证了丽音解码的流畅性。
附图说明
图1四象限相位区域划分示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。
在现有的移动通信技术中，信号接收端所接受的信号，如电视信号，可以包括有音频信号(如丽音信号)和视频信号。若用DQPSK技术，接收端可以接收含DQPSK调制信号的中频信号。该中频信号经过AD采样和转换，然后滤除其中除DQPSK调制信号以外的其他信号，从而得到DQPSK调制信号。下面以DQPSK调制的丽音信号为例来说明本发明提供的DQPSK解调的相位判断方法。
步骤1、根据丽音信号的信号频率Fz和AD采样频率Fs确定一个固定值n，其计算公式如为n＝[Fs/Fz]，也就是n取Fs/Fz的整数部分。
步骤2、判断每个AD采样点(即当前采样点)和与其对应的相邻采样点的相位差DP所处的相位区域。
这里以及本申请文件中其他地方所说的相邻采样点指的是在当前采样点之前并与当前采样点之间有(n-1)个采样点的那个采样点。那么每个AD采样点都有一个相邻采样点与其对应。
作为一种优选方式，步骤2可以采用以下方法实现：
首先，将每个AD采样点和与其对应的相邻采样点做差分运算，得到当前采样点和与其相邻采样点的相位差DP的正弦值sin(DP)、余弦值cos(DP)。
差分运算公式为：
sin(DP)＝sin(CP-PP)＝sin(CP)cos(PP)-cos(CP)sin(PP)，
cos(DP)＝cos(CP-PP)＝cos(CP)cos(PP)+sin(CP)sin(PP)，
其中，CP表示当前采样点的相位，PP表示相邻采样点的相位，DP表示当前采样点与其相邻采样点的相位差。
本实施例中将经过AD采样并转换后的信号送入数控振荡器(NCO)，再经过低通滤波器得到的两路信号就是每个AD采样点的相位正弦值，相位余弦值序列。
然后，根据上述差分运算得到的正弦值sin(DP)、余弦值cos(DP)判断对应的每个AD采样点和与其对应的相邻采样点的相位差DP所处的相位区域。
得到当前采样点与其相邻采样点的相位差DP的正弦值sin(DP)和余弦值cos(DP)后，利用这两个值判断该相邻两点的相位差DP所处的相位区域。
判断方法如下：
将相位空间划分为四个相位区域(如图1所示)：-45°到45°为第一相位区域，记为相位区域0；45°到135°为第二相位区域，记为相位区域2；135°到225°为第三相位区域，记为相位区域3；225°到315°为第四相位区域，记为相位区域1。那么，
如果sin(DP)小于等于cos(DP)并且-sin(DP)小于等于cos(DP)，则该相邻两点的相位差DP大于等于-45°并且小于等于45°，落在相位区域0。
如果sin(DP)大于等于cos(DP)并且-cos(DP)小于等于sin(DP)，则该相邻两点的相位差DP大于等于45°并且小于等于135°，落在相位区域2；
如果sin(DP)大于等于cos(DP)并且-cos(DP)大于等于sin(DP)，则该相邻两点的相位差DP大于等于135°并且小于等于225°，落在相位区域3；
如果sin(DP)小于等于cos(DP)并且-sin(DP)大于等于cos(DP)，则该相邻两点的相位差DP大于等于225°并且小于等于315°，落在相位区域1；
由上述可知，一个AD采样点对应一个相邻采样点，二者之间存在一个相位差DP，也就是说一个AD采样点对应一个相位差DP。根据对应的相位差DP所处的相位区域，可以将AD采样点的相位状态划分为四种，与四个相位区域一一对应。例如，AD采样点对应的相位差DP处于相位区域0，那么可以说该AD采样点的相位状态为0，即state＝0。同样的，若AD采样点对应的相位差DP处于相位区域1或2或3，那么可以说该AD采样点的相位状态为1或2或3，即state＝1或2或3。
步骤3、统计与对应的相邻采样点的相位差DP处于同一相位区域的连续的AD采样点的个数；也就是统计相位状态相同的AD采样点的个数。
经AD采样并转换后顺次得到一系列的数字信号的采样点。按照采样点的先后，统计连续有多少个AD采样点与其相邻采样点的相位差DP落在同一个相位区域i内，即对应的相位状态相同。例如有一段数字信号包含100个AD采样点，按先后顺序分别有10个相位状态为0的AD采样点、90个相位状态为1的AD采样点。那么对于这段数字信号需进行2次统计，第一次统计结果为相位状态为0的AD采样点的个数为10，第二次统计结果为相位状态为1的AD采样点的个数为90。
用SI(m，i)表示第m次统计有SI(m，i)个AD采样点与其相邻采样点的相位差DP落在同一个相位区域i内。其中m为自然数，m大于等于1。每一次统计结束后都有一次相位判断，第m次统计对应第m次相位判断，
步骤4、根据步骤3中每次统计的所述AD采样点的个数判断该次统计对应的信号相位变化并对下一次相位判断进行修正。
具体相位判断如下：
若SI(m，i)大于VS，则SI(m，i)加上修正值RC(m-1)后得到新的值SI′(m，i)。其中RC(m-1)表示第m-1次相位判断后的修正值，其初始值RC(0)＝0。VS是为防止突然跳变的错点影响判断结果而设定的一个阈值。本实施例中，VS＝[n/5]，即VS取n/5的整数部分。
如果SI′(m，i)mod n大于另一个设定的阈值TH(TH＝[n/2]，即TH取n/2的整数部分)，那么相位判断结果为对应第m次统计，有连续[SI′(m，i)/n]+1段数字信号的相位状态为i，其中每一段信号包含了n个采样点。也就是说，有连续(SI′(m，i)/n]+1)*n个AD采样点和与其对应的相邻采样点的相位差DP处于同一相位区域i。相应的，第m次相位判断后的修正值RC(m)为SI′(m，i)mod n-n+1，用于下一次(第m+1)相位判断的修正；如果SI′(m，i)mod n小于等于TH，那么相位判断结果为对应第m次统计，有连续[SI′(m，i)/n]段信号的相位状态为i，其中每一段信号包含了n个采样点。也就是说，有连续[SI′(m，i)/n]*n个AD采样点和与其对应的相邻采样点的相位差DP处于同一相位区域i。相应的，第m次相位判断后的修正值RC(m)为SI′(m，i)mod n-1，用于下一次(第m+1)相位判断对SI进行修正。其中SI′(m，i)mod n表示SI′(m，i)/n的余数。
若SI(m，i)小于等于VS，则此时没有相位判断结果，第m次统计和相位判断对应的修正值RC(m)＝SI(m，i)+RC(m-1)。
依照上述方法依次进行统计和相位判断，每次相位判断后的修正值都会运用于下一次统计和相位判断，对统计值进行修正。
在不偏离本发明的精神和范围的情况下还可以构成许多有很大差别的实施例。应当理解，除了如所附的权利要求所限定的，本发明不限于在说明书中所述的具体实施例。
Claims (8)
1.一种用于DQPSK解调的相位判断方法，包括：
a)根据DQPSK调制信号的信号频率Fz和AD采样频率Fs确定一个固定值n；
b)判断每个AD采样点和与其对应的相邻采样点的相位差DP所处的相位区域，所述每个AD采样点与所述对应的相邻采样点之间有(n-1)个采样点；
c)统计与对应的相邻采样点的相位差DP处于同一相位区域的连续的AD采样点的个数；
d)根据步骤c)中每次统计的所述AD采样点的个数判断该次统计对应的信号相位变化并对下一次相位判断进行修正。
2.根据权利要求1所述的用于DQPSK解调的相位判断方法，其特征在于，步骤a)中确定所述固定值n采用的公式为：n＝[Fs/Fz]。
3.根据权利要求1所述的用于DQPSK解调的相位判断方法，其特征在于，步骤b)包括：
b1)将每个AD采样点和与其对应的相邻采样点做差分运算，得到所述 每个AD采样点和与其对应的相邻采样点的相位差DP的正弦值sin(DP)、余弦值cos(DP)；
b2)根据所述正弦值sin(DP)、余弦值cos(DP)判断所述每个AD采样点和与其对应的相邻采样点的相位差DP所处的相位区域。
4.根据权利要求3所述的用于DQPSK解调的相位判断方法，其特征在于，步骤b1)中所述差分运算公式为：
sin(DP)＝sin(CP-PP)＝sin(CP)cos(PP)-cos(CP)sin(PP)，
cos(DP)＝cos(CP-PP)＝cos(CP)cos(PP)+sin(CP)sin(PP)，
其中，CP表示所述AD采样点的相位，PP表示所述AD采样点对应的相邻采样点的相位。
5.根据权利要求3所述的用于DQPSK解调的相位判断方法，其特征在于，步骤b2)中包括：
若sin(DP)≤cos(DP)且-sin(DP)≤cos(DP)，则-45°≤DP≤45°，DP处于第一相位区域；
若sin(DP)≥cos(DP)且-cos(DP)≤sin(DP)，则45°≤DP≤135°，DP处于第一相位区域；
若sin(DP)≥cos(DP)且-cos(DP)≥sin(DP)，则135°≤DP≤225°，DP处于第一相位区域；
若sin(DP)≤cos(DP)且-sin(DP)≥cos(DP)，则225°≤DP≤315°，DP处于第一相位区域。
6.根据权利要求1或3所述的用于DQPSK解调的相位判断方法，其特征在于，
步骤d)中用SI(m，i)表示第m次统计有SI(m，i)个AD采样点和与其对应的相邻采样点的相位差DP处于同一相位区域i内；其中m为自然数，m大于等于1；i＝1、2、3、4，标示四个相位区域；
若SI(m，i)大于第一阈值VS，则SI(m，i)加上修正值RC(m-1)后得到新的值SI′(m，i)，其中RC(m-1)表示第m-1次相位判断后的修正值，其初始值RC(0)＝0；
如果SI′(m，i)modn大于第二阈值TH，那么相位判断结果为对应第m次统计，有连续([SI′(m，i)/n]+1)*n个AD采样点和与其对应的相邻采样点的相位差DP处于同一相位区域i；相应的，第m次相位判断后的修正值RC(m)为SI′(m，i)modn-n+1；如果SI′(m，i)modn小于等于第二阈值TH，那么相位判断结果为对应第m次统计，有连续[SI′(m，i)/n]*n个AD采样点和与其对应的相邻采样点的相位差DP处于同一相位区域i；相应的，第m次相位判断后的修正值RC(m)为SI′(m，i)modn-1；
若SI(m，i)小于等于第一阈值VS，则对应第m次统计，没有相位判断结果，第m次相位判断后的修正值RC(m)＝SI(m，i)+RC(m-1)。
7.根据权利要求5所述的用于DQPSK解调的相位判断方法，其特征在于，所述第一阈值VS＝[n/5]。
8.根据权利要求5所述的用于DQPSK解调的相位判断方法，其特征在于，所述第二阈值TH＝[n/2]。
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