CN102186197B - Edge通信系统的调制类型检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种EDGE通信系统的调制类型检测方法及装置，该方法包括以下步骤：对接收的多倍采样数据分别进行GMSK调制、8PSK调制的符号反旋转；对反旋转后的信号进行时延同步，确定信道参数估计值和时间提前量；根据各个时间提前量抽取突发脉冲的同步采样序列和有偏采样序列；对所述同步采样序列和有偏采样序列进行物理测量，比较两种调制类型下计算得到的物理测量值，判决确定调制类型。本发明的方法及装置，由于考虑了非同步信息量，大大提高了判定准则对信道畸变和噪声的抵抗能力，有效地改进了调制类型检测的正确性，且复杂度也不高，简单、有效，具有较好的应用前景。

Description

EDGE通信系统的调制类型检测方法及装置

技术领域

本发明涉及移动通信技术领域，特别涉及一种EDGE通信系统的调制类型检测方法及装置。

背景技术

GSM通信系统是第二代移动通信系统，在全世界范围内已经得到了广泛的应用。但随着移动通信技术的发展和业务的多样化，人们对数据业务的需求不断增加。GSM系统采用的是高斯最小频移键控（GMSK）的调制方式，与第三代移动通信系统的384kbit/s数据速率的广域覆盖和大约2Mbit/s数据率的局域覆盖还相去甚远。目前，欧洲电信标准化学会（ETSI）已决定发展增强型数据速率GSM演进方案—EDGE（Enhanced Data rates for GSM Evolution）作为GSM未来的演进方向。

为了在现有蜂窝系统中提供更高的数据通信速率，EDGE引入了多电平数字调制方式—8PSK（8Phase Shift Keying，8移相键控）调制。由于8PSK调制是一种线性调制，3个连续比特映射到I/Q坐标的一个符号，从而能提供更高的比特率和频谱效率。同时，GSM系统中使用的GMSK的调制方式也是EDGE的调制方式的一部分。两种调制方式的符号速率都是271kbit/s，每时隙的净比特率分别为22.8kbit/s（GMSK）和69.2kbit/s（8PSK）。EDGE系统中不同的信道情况下，可以提供9种不同的调制编码方式—MCS（Modulation and CodingScheme），其中MCS1～4使用的仍然是GSM系统中的GMSK调制方式，而MCS5～9使用的是8PSK调制方式。

在EDGE系统中，分组业务信道（PDTCH）是在分组交换模式下承载用户数据。所有的分组信道都是由52个TDMA帧构成的复帧结构，其中包含了12个数据块，而每个数据块由4个连续的TDMA帧组成。基站对于移动端设备所发送到分组业务的数据块，并不知道其所使用的调制方式，需要检测识别出采用的调制方式。通常的做法是对单倍码元采样速率下的基带数字信号进行处理后，采用判断信噪比/噪声功率/有用信号功率的方法，即首先采用GMSK符号旋转的方式来计算信噪比/噪声功率/有用信号功率，然后再采用8PSK符号旋转的方式计算信噪比/噪声功率/有用信号功率，最后将两者进行比较以判断出GMSK和8PSK的调制类型。这种做法的好处在于复杂度比较低，在实际应用中能够较好的保证每个上行的NB解调的正确性。但上述方法的缺点就是在信号比较小、受信道衰落和干扰影响下，容易出现调制类型判断错误，这样会导致解调完全失败。

申请号为02803159.8的申请文件中公开了一种确定调制类型的接收器，提出了一种确定应用于接收信号的调制方法的方法：对于所发送的信号，针对每种解调信号进行信道的估计，信号估计值包括m个抽头，选择各个信道估计抽头中的能量最大的n个，其中n<m；根据n个抽头估测各个解调信号的方差，通过比较方差来确定发送信号的调制方式。上述的方案主要应用于GMSK和8PSK信号的确定上，但是该方法首先要对信号进行两次解调，然后再根据所计算出来的方差来判断调制信号的类型，复杂度相对较高。

另外在申请号为US20050087328的申请文件“Detection of Signal ModulationFormat Type”中公开了一种多脉冲突发联合判决的方法，在判决当前脉冲的调制类型时，需要根据在同一块上前一突发脉冲或者前几个突发脉冲的调制类型检测结果来一起判决，其中要使用到前面突发脉冲的信噪比或者噪声能量等信息来进行判决，此方法相对于传统的单脉冲独立进行调制类型检测方法有性能增益。但是由于上述方法在检测当前脉冲的调制类型时，需要根据前面的结果进行综合判断，会出现误判累积的情况。而且后面若干个脉冲调制类型的判断取决于第一个突发脉冲调制类型的判断，因此并没有从根本上解决第一突发脉冲调制类型的检测正确率。

综上所述，现有技术中在EDGE通信系统的调制类型检测上容易受到多径干扰的影响，复杂度比较高和检测正确率较低。因此，EDGE通信系统需要一种更为可靠的调制类型检测方法。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种EDGE通信系统的调制类型检测方法及装置，能够在检测的正确性较高的情况下保证检测的复杂度较低。

一种EDGE通信系统的调制类型检测方法，包括以下步骤：

对接收的多倍采样数据进行GMSK调制的符号反旋转，对反旋转后的信号进行时延同步，确定信道参数估计值和时间提前量；根据该时间提前量抽取突发脉冲的同步采样序列和有偏采样序列，对该同步采样序列和有偏采样序列进行物理测量，得到GMSK物理测量值；

对接收的多倍采样数据进行8PSK调制的符号反旋转，对反旋转后的信号进行时延同步，确定信道参数估计值和时间提前量；根据该时间提前量抽取突发脉冲的同步采样序列和有偏采样序列，对该同步采样序列和有偏采样序列进行物理测量，得到8PSK物理测量值；

比较所述GMSK物理测量值、8PSK物理测量值，判决确定调制类型；

所述有偏采样序列是与同步定时点有m个多采样时间间隔偏差的单倍采样序列，所述m的取值为：m={-(M-1)～-1,1～(M-1)}，式中M为所述多倍采样的倍数。

一种EDGE通信系统的调制类型检测装置，包括：

GMSK调制模块，用于对接收的多倍采样数据进行GMSK调制的符号反旋转，对反旋转后的信号进行时延同步，确定信道参数估计值和时间提前量；并根据该时间提前量抽取突发脉冲的同步采样序列和有偏采样序列，对该同步采样序列和有偏采样序列进行物理测量，得到GMSK物理测量值；

8PSK调制模块，用于对接收的多倍采样数据进行8PSK调制的符号反旋转，对反旋转后的信号进行时延同步，确定信道参数估计值和时间提前量；并根据该时间提前量抽取突发脉冲的同步采样序列和有偏采样序列，对该同步采样序列和有偏采样序列进行物理测量，得到8PSK物理测量值；

与所述GMSK调制模块、8PSK调制模块分别相连接的比较判决模块，用于比较所述GMSK物理测量值、8PSK物理测量值，判决确定调制类型；

所述GMSK调制模块与8PSK调制模块抽取的有偏采样序列是与同步定时点有m个多采样时间间隔偏差的单倍采样序列，所述m的取值为：m={-(M-1)～-1,1～(M-1)}，式中M为所述多倍采样的倍数。

从以上的方案可以看出，本发明的EDGE通信系统的调制类型检测方法及装置，根据各个时间提前量抽取突发脉冲的同步采样序列和有偏采样序列，并对这些序列分别进行物理测量来判决调制模式，由于考虑了非同步信息量，大大提高了判定准则对信道畸变和噪声的抵抗能力，有效地改进了调制类型检测的正确性，且复杂度也不高，简单、有效，具有较好的应用前景。

附图说明

图1为实施例一中EDGE通信系统的调制类型检测方法流程图；

图2为实施例三中EDGE通信系统的调制类型检测装置结构示意图；

图3为实施例二中基于信噪比检测调制类型的方法流程图；

图4为实施例二中基于噪声功率检测调制类型的方法流程图；

图5为根据本发明实施例的方法，在高斯白噪声下的性能曲线示意图；

图6为根据本发明实施例的方法，在TU50信道环境下的性能曲线示意图。

具体实施方式

本发明提供一种EDGE通信系统的调制类型检测方法及装置，能够解决现有技术中在调制类型检测时复杂度较高和检测正确率较低的问题。下面结合附图对本发明的具体实施例作进一步的描述。

实施例一

一种EDGE通信系统的调制类型检测方法，如图1所示，包括如下步骤：

对接收的多倍采样数据进行GMSK调制的符号反旋转，对反旋转后的信号进行时延同步，确定信道参数估计值和时间提前量；根据该时间提前量抽取突发脉冲的同步采样序列和有偏采样序列，对该同步采样序列和有偏采样序列进行物理测量，得到GMSK物理测量值；

对接收的多倍采样数据进行8PSK调制的符号反旋转，对反旋转后的信号进行时延同步，确定信道参数估计值和时间提前量；根据该时间提前量抽取突发脉冲的同步采样序列和有偏采样序列，对该同步采样序列和有偏采样序列进行物理测量，得到8PSK物理测量值；

比较所述GMSK物理测量值、8PSK物理测量值，判决确定调制类型。

上述的多倍采样，可以为工程上常采用的2倍采样或4倍采样等。

另外，有偏采样序列（包括GMSK调制与8PSK调制中的有偏采样序列）是与同步定时点有m个多采样时间间隔偏差的单倍采样序列，所述m的取值为：m={-(M-1)～-1,1～(M-1)}，式中M为所述多倍采样的倍数；且有偏采样序列有N个，所述N取值范围可以为1～2M-2。

所述物理测量可以为SNR（信噪比，signal to noise ratio）测量、噪声功率测量或有用信号功率测量。

作为一个较好的实施例，上述的比较所述GMSK物理测量值、8PSK物理测量值的过程具体可以包括如下：比较所述GMSK物理测量值、8PSK物理测量值的和值或平均值。然后在进行判决时对所述和值或平均值进行比较以确定调制类型。

实施例二

前面已经讲过物理测量可以为信噪比测量、噪声功率测量或有用信号功率测量，下面以信噪比（SNR）测量为例对本发明的技术方案做进一步的描述。

如图3所示，一种EDGE通信系统的调制类型检测方法，包括以下步骤：

步骤S1，获得多采样接收数据，假定调制类型为GMSK或8PSK，则进行GMSK或8PSK调制的符号反旋转（本实施例以4倍采样数据为例进行说明）。

根据GSM/EDGE的协议规定，8PSK的基带调制需要进行符号旋转，即

而采用线性调制的GMSK相当于类似8PSK的基带调制需要进行

的符号旋转。在解调时，需要进行相位反旋转的运算，可以采用如下公式进行相位反旋转的运算：

GMSK：y_j'(k)=y_j(k)·e^-jpk/2；

8PSK：y_j'(k)=y_j(k)·e^-j3pk/8；

式中：k表示调制符号的索引；y_j(k)表示为第k个符号上第j个采样点位置上接收信号。

步骤S2，对反旋转后的信号进行时延同步，确定信道参数估计值和时间提前量。

通过训练序列与翻转后的信号进行相关可获得信道参数估计值，训练序列为26符号，放置在突发脉冲中间，可以采用滑动相关的方法，利用训练序列的正交性来获得信道的参数。通过训练序列与翻转后的信号滑动相关得到M个信道参数估计序列可以表示为如下：

${\hat{h}}_j\left(k\right)=\frac{1}{16}\underset{n=0}{\overset{15}{\mathrm{\&Sigma;}}}{d}^{*}\left(n\right)\&CenterDot;y_j^{\text{'}}(n+k)$ j=1～M,k=0～N0

式中：N₀取决于搜索范围；

M为多采样倍数，本实施示例设置值为4；

d(n)为训练序列符号值；

表示第k个符号上第j个采样点位置上信道参数估计值。

在获得信道参数估计值后可以通过寻找L(信道弥散长度，取值范围3～6)个连续信道参数估计值具有最大能量和来确定时间的提前量，时间提前量的计算可以采用如下公式：

$\mathrm{TA}=\arg \underset{j,l}{\max }\left\{\underset{k=l}{\overset{l+L-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\left|{\hat{h}}_j\left(k\right)\right|}^2\right\}.$

步骤S3，同步后根据步骤S2中获得的各个时间提前量抽取突发脉冲的同步采样序列和有偏采样序列。

作为一个较好的实施例，考虑到采样倍数取为4倍，此处可抽取具有

偏差的有偏序列（若本实施例中选取的采样倍数为2倍，则可抽取具有

偏差的有偏序列）。可以采用如下公式：

u₁(k)=y'_j(k+l-N₁)  k=0～147；

$u_2\left(k\right)=\left\{\begin{array}{cc}{y}_{j+1}^{\text{'}}(k+l-N_1)& j\&le;M-1\\ y_{j+1}^{\text{'}}(k+l-N_1+1)& j=M\end{array}\right.k=0~147;$

$u_3\left(k\right)=\left\{\begin{array}{cc}{y}_{j-1}^{\text{'}}(k+l-N_1)& j>1\\ y_{j-1}^{\text{'}}(k+l-N_1-1)& j=1\end{array}\right.k=0~147;$

式中：j，l为同步下的时间提前量定时点；

k表示采样序列的符号索引；

N₁=3+58+L为时间提前符号数；

u₁(k)为同步采样序列；

u₂(k)为延迟

偏差的有偏采样序列；

u₃(k)为超前

偏差的有偏采样序列。

步骤S4，对所述同步采样序列和有偏采样序列进行SNR测量，计算出GMSK下对应的信噪比Q_GMSK以及8PSK下对应的信噪比Q_8PSK（计算出的值可以是和值或平均值）。

作为一个较好的实施例，上述的进行SNR测量的过程具体可以表述为如下：

步骤S401，根据各采样序列的时间提前量抽取对应的信道参数估计序列的连续L个信道参数估计值作为最终的信道估计值，则有：

$g_1\left(k\right)={\hat{h}}_j(k+l)$ k=0～L-1

$g_2\left(k\right)=\left\{\begin{array}{cc}{\hat{h}}_{j+1}(k+l)& j\&le;M-1\\ {\hat{h}}_{j+1}(k+l+1)& j=M\end{array}\right.k=0~L-1$

$g_3\left(k\right)=\left\{\begin{array}{cc}{\hat{h}}_{j-1}(k+l)& j>1\\ {\hat{h}}_{j-1}(k+l-1)& j=1\end{array}\right.k=0~L-1$

式中：g₁(k)为同步采样序列的信道估计值；

g₂(k)为延迟偏差的有偏采样序列的信道估计值；

g₃(k)为超前

偏差的有偏采样序列的信道估计值；

步骤S402，并根据所述最终的信道估计值和各采样序列计算得到各采样序列的信噪比：

${\mathrm{SNR}}_i=\frac{P_s}{P_n}=\frac{\frac{1}{16}\underset{k=L+1}{\overset{L+16}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\left|u_i^{\text{'}}\left(k\right)\right|}^2}{\frac{1}{16}\underset{k=L+1}{\overset{L+16}{\mathrm{\&Sigma;}}}{|u_i(k+61)-u_i^{\text{'}}\left(k\right)|}^2}$   i=1~3;

式中：

为重建的第i个训练序列接收信号；

g_i为步骤4中得到的第i个采样序列的信道估计值。

步骤S5，将GMSK调制类型下计算得到的SNR值Q_GMSK与假定8PSK调制类型下计算得到的SNR值Q_8PSK进行比较（比较和值或平均值），如果Q_GMSK>Q_8PSK，则确定GMSK调制为判决的调制类型，否则确定8PSK调制为判决的调制类型。

作为一个较好的实施例，本发明的EDGE通信系统的调制类型检测方法，还可以包括步骤S0：在检测开始时，首先判断是否是一个数据块中的第一个突发，如果是，则进入步骤S1，采用本发明的方法判断出调制类型并准备用于后续的其它几个突发；当判断出不是第一个突发时，则可以直接读取上一个突发的判决结果（是GMSK调制还是8PSK调制），然后将读取的结果输出到解码器即可。

另外，如图4所示为基于噪声功率检测调制类型的方法流程图；它与本实施例中方案的区别主要在于用于判决的量不同：一个是对SNR进行测量，另一个是对噪声功率进行测量，其他技术手段都是相同的。

下面结合具体的实验数据来进一点证明本发明的有益效果，如图5所示为以SNR检测为例的、当实际发送调制类型是GMSK时，采用本发明检测GMSK和8PSK调制类型方法在高斯白噪声下的性能曲线示意图。对比图5中的两条曲线，可见采用本发明的方法进行调制类型检测时，出现误判的概率要远小于通常的采用单一同步抽样序列估计信噪比进行判决的方法，有3～4dB的增益；

图6所示为以SNR检测为例的、当实际发送调制类型是GMSK时，采用本发明检测GMSK和8PSK调制类型方法在TU50信道环境下的性能曲线示意图。对比图6中的两条曲线，可见采用本发明的方法进行调制类型检测时，出现误判的概率要小于通过的采用单一同步抽样序列估计信噪比进行判决的方法，有1.5dB左右的增益。

实施例三

与本发明的一种EDGE通信系统的调制类型检测方法相对应的，本发明还提供一种EDGE通信系统的调制类型检测装置，如图2所示，包括：

GMSK调制模块，用于对接收的多倍采样数据进行GMSK调制的符号反旋转，对反旋转后的信号进行时延同步，确定信道参数估计值和时间提前量；并根据该时间提前量抽取突发脉冲的同步采样序列和有偏采样序列，对该同步采样序列和有偏采样序列进行物理测量，得到GMSK物理测量值；

8PSK调制模块，用于对接收的多倍采样数据进行8PSK调制的符号反旋转，对反旋转后的信号进行时延同步，确定信道参数估计值和时间提前量；并根据该时间提前量抽取突发脉冲的同步采样序列和有偏采样序列，对该同步采样序列和有偏采样序列进行物理测量，得到8PSK物理测量值；

与所述GMSK调制模块、8PSK调制模块分别相连接的比较判决模块，用于比较所述GMSK物理测量值、8PSK物理测量值，判决确定调制类型。

所述GMSK调制模块与8PSK调制模块抽取的有偏采样序列是与同步定时点有m个多采样时间间隔偏差的单倍采样序列，所述m的取值为：m={-(M-1)～-1,1～(M-1)}，式中M为所述多倍采样的倍数。

优选的，所述判决模块中的物理测量可以为信噪比测量、噪声功率测量或有用信号功率测量。

另外，所述比较判决模块中包括测量值比较模块，所述测量值比较模块用于比较所述GMSK物理测量值、8PSK物理测量值的和值或平均值；所述比较判决模块将所述和值或平均值进行比较以判决确定调制类型。

优选的，所述GMSK调制模块中包括第一信道估计值计算模块，所述第一信道估计值计算模块根据各采样序列的时间提前量抽取对应的信道参数估计序列的连续L（信道弥散长度，取值范围3～6）个信道参数估计值作为最终的信道估计值，并根据该最终的信道估计值和各采样序列计算得到各采样序列的GMSK物理测量值；以及

所述8PSK调制模块中包括第二信道估计值计算模块，所述第二信道估计值计算模块根据各采样序列的时间提前量抽取对应的信道参数估计序列的连续L个信道参数估计值作为最终的信道估计值，并根据该最终的信道估计值和各采样序列计算得到各采样序列的8PSK物理测量值。

本发明的方法及装置，可以应用于单天线接收系统实施或多天线接收系统联合实施。

本发明的EDGE通信系统的调制类型检测方法及装置，根据各个时间提前量抽取突发脉冲的同步采样序列和有偏采样序列，并对这些序列分别进行物理测量来判决调制模式，加入了有偏采样序列分量（非同步信息量），大大提高了判定准则对信道畸变和噪声的抵抗能力，有效地改进了调制类型检测的正确性，且复杂度也不高，简单、有效，具有较好的应用前景。

以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (9)

1.一种EDGE通信系统的调制类型检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

对接收的多倍采样数据进行GMSK调制的符号反旋转，对反旋转后的信号进行时延同步，确定信道参数估计值和时间提前量；根据该时间提前量抽取突发脉冲的同步采样序列和有偏采样序列，对该同步采样序列和有偏采样序列进行物理测量，得到GMSK物理测量值；

对接收的多倍采样数据进行8PSK调制的符号反旋转，对反旋转后的信号进行时延同步，确定信道参数估计值和时间提前量；根据该时间提前量抽取突发脉冲的同步采样序列和有偏采样序列，对该同步采样序列和有偏采样序列进行物理测量，得到8PSK物理测量值；

比较所述GMSK物理测量值、8PSK物理测量值，判决确定调制类型；

所述有偏采样序列是与同步定时点有m个多采样时间间隔偏差的单倍采样序列，所述m的取值为：m={-(M-1)～-1,1～(M-1)}，式中M为所述多倍采样的倍数。

2.根据权利要求1所述的EDGE通信系统的调制类型检测方法，其特征在于，所述多倍采样为2倍采样或4倍采样。

3.根据权利要求2所述的EDGE通信系统的调制类型检测方法，其特征在于，有偏采样序列有N个，所述N取值范围为1～2M-2。

4.根据权利要求1所述的EDGE通信系统的调制类型检测方法，其特征在于：

所述物理测量为信噪比测量、噪声功率测量或有用信号功率测量；

和/或

所述比较所述GMSK物理测量值、8PSK物理测量值的过程具体包括：比较所述GMSK物理测量值、8PSK物理测量值的和值或平均值。

5.根据权利要求1或2或4所述的EDGE通信系统的调制类型检测方法，其特征在于，进行物理测量的过程具体包括：根据各采样序列的时间提前量抽取对应的信道参数估计序列的连续L个信道参数估计值作为最终的信道估计值，并根据所述最终的信道估计值和各采样序列计算得到各采样序列的物理测量值，所述L为信道弥散长度。

6.一种EDGE通信系统的调制类型检测装置，其特征在于，包括：

GMSK调制模块，用于对接收的多倍采样数据进行GMSK调制的符号反旋转，对反旋转后的信号进行时延同步，确定信道参数估计值和时间提前量；并根据该时间提前量抽取突发脉冲的同步采样序列和有偏采样序列，对该同步采样序列和有偏采样序列进行物理测量，得到GMSK物理测量值；

8PSK调制模块，用于对接收的多倍采样数据进行8PSK调制的符号反旋转，对反旋转后的信号进行时延同步，确定信道参数估计值和时间提前量；并根据该时间提前量抽取突发脉冲的同步采样序列和有偏采样序列，对该同步采样序列和有偏采样序列进行物理测量，得到8PSK物理测量值；

与所述GMSK调制模块、8PSK调制模块分别相连接的比较判决模块，用于比较所述GMSK物理测量值、8PSK物理测量值，判决确定调制类型；

所述GMSK调制模块与8PSK调制模块抽取的有偏采样序列是与同步定时点有m个多采样时间间隔偏差的单倍采样序列，所述m的取值为：m={-(M-1)～-1,1～(M-1)}，式中M为所述多倍采样的倍数。

7.根据权利要求6所述的EDGE通信系统的调制类型检测装置，其特征在于：

所述GMSK调制模块、8PSK调制模块中的物理测量为信噪比测量、噪声功率测量或有用信号功率测量；

和/或

所述比较判决模块中包括测量值比较模块，所述测量值比较模块用于比较所述GMSK物理测量值、8PSK物理测量值的和值或平均值；所述比较判决模块对所述和值或平均值进行判决确定调制类型。

8.根据权利要求6所述的EDGE通信系统的调制类型检测装置，其特征在于：

所述GMSK调制模块中包括第一信道估计值计算模块，所述第一信道估计值计算模块用于根据各采样序列的时间提前量抽取对应的信道参数估计序列的连续L个信道参数估计值作为最终的信道估计值，并根据该最终的信道估计值和各采样序列计算得到各采样序列的GMSK物理测量值，所述L为信道弥散长度；以及

所述8PSK调制模块中包括第二信道估计值计算模块，所述第二信道估计值计算模块用于根据各采样序列的时间提前量抽取对应的信道参数估计序列的连续L个信道参数估计值作为最终的信道估计值，并根据该最终的信道估计值和各采样序列计算得到各采样序列的8PSK物理测量值。

9.根据权利要求6或7或8所述的EDGE通信系统的调制类型检测装置，其特征在于，应用于单天线接收系统实施或多天线接收系统联合实施。

Images