CN103152303B - 一种信号差分解调方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种信号差分解调方法，包括：输入采样信号，采样信号为码元同步后的复数采样点并包括多个接收码片；对于信号集的第i个序列，对当前接收码片前的N个接收码片的复数采样点处理，将处理后的结果作为当前接收码片的差分参考；将当前接收码片与差分参考中的逐个采样点进行共轭相乘，并相加获得当前接收码片在第i个序列下的判决尺度；将连续n个码片的判决尺度相加，获得相对于第i个序列的判决尺度，n为序列的长度；根据对于第i个序列的判决尺度，对判决尺度进行分析，根据分析结果和协议进行反映射，获得解调数据并输出。采用该方法，能够提高误码性能，降低硬件实现复杂度。本发明同时还提出一种信号差分解调装置。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种信号差分解调方法和装置。
背景技术
IEEE802.15.4是IEEE（Institute of Electrical and Electronics Engineers，美国电气和电子工程师协会）制定的一个短距离、低功耗、低成本通信协议，该协议规定了PHY(Physical Layer，物理层)和MAC(media access control layer，媒体介入控制层)的规范。主要针对WPAN(Wireless Personal Area NetworkCommunication Technologies，无线个域网通信技术)的应用，如智能家居、工业控制、智能交通、智能农业、智能医疗等领域的应用。一般而言，运行IEEE802.15.4协议的WPAN设备都是由电池供电的，并且要求每两次更换电池的间隔在数月至数年不等，因此，这些设备对低功耗的要求非常高。而一个兼备有良好误码性能及低复杂度的解调器对降低IEEE802.15.4设备的功耗具有重要作用。首先，良好的解调误码性能允许在相同通信条件下降低发射端的发射功率，使通信设备的射频部分，特别是功率放大器的功耗降低。另一方面，低复杂度的解调器可以降低接收端对信号进行解调处理的功耗。
一般而言，在低功耗通信设备中常用差分解调的方法，这主要是由于差分解调方法不需要对载波的相位进行恢复，可以省去复杂度（功耗）很大的载波相位恢复模块。但是传统的差分解调方法相较于相干解调方法，存在一定的性能损失，如何提高差分解调方法的性能，同时保持较低的复杂度是研究人员一直以来比较关注的问题。
在文献“Multiple-symbol differential detection of MPSK”,D.Divsalar andM.K.Simon,IEEE Trans.on Commun.,vol.38,pp.300-308,1990.（“多符号差分检测多相制相位调制信号”，D.Divsalar and M.K.Simon,美国电力和电气工程协会通信杂志，vol.38,pp.300–308,1990.）中，Divsalar和Simon首先提出了一种名为MBDD（Multiple-bit differential detection，多比特差分解调）的差分解调方法，它针对多相制相位调制MPSK信号，每次解调出一个长度为N的符号序列（最大似然的），而不是像传统差分解调方法那样，每次解调出一个符号。这种MBDD解调方法被证实可以使MPSK信号在AWGN(Additive WhiteGaussian Noise，高斯加性白噪音)信道传输的误码性能逼近于相干解调。而此方法又被许多研究人员应用到其他一些信号中如CPM(Continue PhaseModulation，连续相位调制)、GMSK（Gaussian Filtered Minimum Shift Keying，高斯滤波最小频移键控）、OQPSK（offset Quadrature Phase Shift Keying，交错正交相移键控）等。在文献“Multiple-bit differential detection of shaped-offsetQPSK,”E.Perrins,R.Schober,M.Rice,and M.K.Simon,IEEE Trans.onCommun.,vol.55,pp.2328–2340,2007.（“交错正交相移键控信号多比特差分解调”，E.Perrins,R.Schober,M.Rice,and M.K.Simon,美国电力和电气工程协会通信杂志，vol.55,pp.2328-2340,2007.）中，Perrins，Schober等人提出了一种针对脉冲成型的(shaped)OQPSK信号的MBDD差分解调方法，同样也论证了在一定条件下，该信号与AWGN信道传输能够逼近相干解调的性能。
但是，上述MBDD解调方法具有一定的局限性和缺点：1、该方法假设载波相位在N长的符号序列里保持不变。如果该假设成立的话，那么观察的区间N应该是越长越好。但实际的系统里，发射端和接收端的本振状态中，可能存在频差和时变的相差，导致载波相位变化，则最优的观察区间Nopt应该是一个不太大的整数。一般而言，载波相位变化越剧烈，观察区间N就应该取的越小，而传统的MBDD解调方法忽略了。2、该方法所使用的判决尺度是不可加的，间接导致误码性能的损失。例如，将MBDD分别给出的两个N长符号序列的判决尺度相加，得不到这两个N长序列级联形成的2N长序列的判决尺度。在直接序列扩频(DSSS)通信系统中，若扩频序列较长而最优观察区间Nopt又较小时，判决尺度的不可加性导致在解调过程中只能进行硬判决，即每次将解得的若干个N长的0-1序列拼接后，与扩频序列进行比较，此方式会造成误码性能的损失。3、该方法的硬件实现复杂度较高。对于二进制调制信号来说，N长的符号序列总共有2N种。而MBDD方法在所有可能的2N个序列中寻找最大似然序列，也就是说MBDD的硬件实现复杂度随观察区间的长度N指数增长，硬件实现复杂度较高。。
发明内容
本发明的目的旨在至少解决上述的技术缺陷之一。
为此，本发明的第一个目的在于提出一种信号差分解调方法，采用该方法，提高了误码性能，降低了硬件实现的复杂度。本发明的第二个目的在于提出一种信号差分解调装置。
为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出一种信号差分解调方法，包括以下步骤：输入采样信号，其中，所述采样信号为码元同步后的复数采样点，所述采样信号包括多个接收码片；对于接收机的信号集的第i个序列，对当前接收码片之前的N个接收码片的所述复数采样点进行处理以后的所述当前接收码片的差分参考，其中，N为观察区间的长度，i为所述信号集里的序列编号；将所述当前接收码片与所述当前接收码片的差分参考中的逐个采样点进行共轭相乘，并进行相加以获得所述当前接收码片在所述信号集里的第i个序列下的判决尺度；将连续n个码片的所述判决尺度相加，获得相对于所述第i个序列的所述判决尺度，其中，n为所述序列的长度；根据对于所述第i个序列的所述判决尺度，对所述判决尺度进行分析，根据分析结果和协议进行反映射，获得解调数据并输出。
根据本发明实施例的信号差分解调方法，通过选择最优的观察区间，并且任意长度比N大的序列的判决尺度，都可以通过将判决尺度进行相加得到，提高了误码性能。只将接收信号与信号集里的16中序列进行比较，找出最可能的一个序列，并且采用乘法分配率，所需的乘法次数与观察区间N无关，而加法次数与观察区间N成线性关系，大大限制了复杂度随观察区间N的增长而增加，即该方法降低了硬件实现的复杂度。
在本发明的一个实施例中，对当前接收码片之前的N个码片的所述复数采样点进行的处理，包括：对当前接收码片之前的N个码片的所述复数采样点进行逆转操作和旋转操作，并将结果进行相加生成所述当前接收码片的差分参考。
其中，对当前接收码片之前的N个码片的采样点进行逆转操作具体包括：判断第L个码片与所述当前接收码片是否相同，如果是则不进行逆转操作，反之进行逆转操作，其中L为当前码片之前的码片，L小于等于N。对当前接收码片之前的N个码片的采样点进行旋转操作具体包括：判断第L个码片与所述当前接收码片是否相同，如果是则对第L个码片旋转角度θ1，反之对第L个码片旋转角度θ2，其中L为当前码片之前的码片，L小于等于N，其中，θ1和θ2为进行旋转操作时复数采样点的辐角的改变量。
在本发明的一个实施例中，根据对于所述第i个序列的所述判决尺度，对所述判决尺度进行分析，包括：将获得的相对于所述第i个序列的所述判决尺度进行比较，并获取最大的所述判决尺度对应的序列。
在本发明的实施例中，所述信号为IEEE802.15.4协议的OQPSK信号。
本发明的第二方面实施例提出一种信号差分解调装置，包括：采样模块，用于获得采样信号，其中，所述采样信号为码元同步后的复数采样点，所述采样信号包括多个接收码片；差分参考生成模块，用于对于接收机的信号集的第i个序列，对当前接收码片之前的N个接收码片的所述复数采样点进行处理以后的所述当前接收码片的差分参考，其中，N为观察区间的长度，i为所述信号集里的序列编号；码片判决长度获得模块，用于将所述当前接收码片与所述当前接收码片的差分参考中的逐个采样点进行共轭相乘，并进行相加以获得所述当前接收码片在所述信号集里的第i个序列下的判决尺度；序列判决尺度获得模块，用于将连续n个码片的所述判决尺度相加，获得相对于所述第i个序列的所述判决尺度，其中n为所述序列的长度。分析模块，用于根据对于所述第i个序列的所述判决尺度，对所述判决尺度进行分析，根据分析结果和协议进行反映射，获得解调数据并输出。控制模块，用于对所述采样模块、所述差分参考生成模块、所述码片判决长度获得模块、所述序列判决尺度获得模块和所述分析模块进行控制。
根据本发明实施例的信号差分解调装置，通过序列判决尺度获得模块获得接收信号在信号集里的每一个序列的判决尺度，并通过分析模块获得判决尺度最大的一个序列，进行反映射获得解调信息输出，能够提高误码性能，同时，该装置的实现复杂度降低。
在本发明的一个实施例中，所述分析模块还用于将获得的相对于所述第i个序列的所述判决尺度进行比较，并获取最大的所述判决尺度对应的序列。
在本发明的一个实施例中，所述差分参考生成模块包括：差分参考生成单元，用于对当前接收码片之前的N个码片的采样点进行逆转和旋转操作。加法单元，与所述差分参考生成单元相连，用于加法计算。
其中，所述差分参考生成单元包括：逆转子单元，用于对当前接收码片之前的N个码片的采样点进行逆转操作；旋转子单元，用于对当前接收码片之前的N个码片的采样点进行旋转操作；复用子单元，与旋转子单元相连，用于信号输出。
在本发明的另一个实施例中，所述逆转子单元还用于判断第L个码片与当前码片是否相同，如果是则不进行逆转操作，反之进行逆转操作，其中L为当前码片之前的码片，L小于等于N。
在本发明的另一个实施例中，所述旋转子单元还用于判断第L个码片与当前码片是否相同，如果是则对第L个码片旋转角度θ1，反之对第L个码片旋转角度θ2，其中L为当前码片之前的码片，L小于等于N，其中，θ1和θ2为进行旋转操作时复数采样点的辐角的改变量。
在本发明的实施例中，所述信号为IEEE802.15.4协议的OQPSK信号。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为根据本发明实施例的信号差分解调方法的流程图；
图2为根据本发明实施例的信号差分解调装置的结构示意图；
图3为根据本发明的一个实施例的差分参考生成单元的结构示意图；以及
图4为根据本发明实施例的信号差分解调装置与传统的MBDD解调装置的性能的比较图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征之“上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
参照下面的描述和附图，将清楚本发明的实施例的这些和其他方面。在这些描述和附图中，具体公开了本发明的实施例中的一些特定实施方式，来表示实施本发明的实施例的原理的一些方式，但是应当理解，本发明的实施例的范围不受此限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。
下面参照附图1描述根据本发明第一方面实施例提出的一种信号差分解调方法。
本发明的实施例提出的信号差分解调方法中，针对的信号可以为IEEE802.15.4协议的OQPSK信号。如图1所示，本发明实施例提出的信号差分解调方法，包括如下步骤：
S101，输入采样信号，其中，采样信号为码元同步后的复数采样点，采样信号包括多个接收码片。
在本发明的一个实施例中，在输入采样信号之前，先对接收信号进行码元同步，其中，码元同步完成的是将属于同一符号的各个码片所对应的采样点找到，以便后续进行解调处理。采样信号包括完成码元同步后的接采样点如I[n]和Q[n]，其中，I[n]为同相路基带信号的采样点，Q[n]为正交路基带信号的采样点，n为码片序列的长度。并定义r[n]=I[n]+jQ[n]，将此复数采样点作为输入的采样信号，即采样信号为码元同步后的复数采样点，并且，采样信号中包括多个接收码片。
S102，对于接收机的信号集的第i个序列，对当前接收码片之前的N个接收码片的复数采样点进行处理，并将处理后的结果作为当前接收码片的差分参考，其中，N为观察区间的长度，i为信号集里的序列编号。
在本发明的实施例中，对于接收机的信号机的第i个序列，其中i为信号集里的任一个序列，对于IEEE802.15.4协议的OQPSK信号的信号集里只有16个长度为32的序列用于通信，即对于此16个序列中的每一个序列，对当前接收码片之前的N个接收码片的复数采样点进行处理，i的取值编号可以为0~15，具体包括：对当前接收码片之前的N个码片的复数采样点进行逆转操作和旋转操作，并将结果进行相加生成当前接收码片的差分参考。其中，N为观察区间的长度，可以根据特定应用场合来选取。一般而言，在发射和接收机本振频率偏差小，且信道引入相位偏差变化较慢时，应选取较大的观察区间N。具体最优观察区间的选择，如表1所示。
表1
| 频偏(ppm) | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 |
| 最优观察区间N | 32 | 11 | 6 | 3 | 2 | 2 |
如表1所示，其中，“频偏”表示发射机与接收机信号本振频率的偏差加上信道所引入的瞬时频率偏差。当频偏较小时例如频偏为10时，可以选择较长的观察区间N例如选择N=11；当频偏较大时例如频偏为50时，应该选择较短的观察区间N例如选择N=2。
进一步地，在本发明的一个实施例中，对当前接收码片之前的N个码片的采样点进行逆转操作具体包括：判断第L个码片与当前接收码片是否相同，如果是则不进行逆转操作，反之进行逆转操作，其中L为当前码片之前的码片，L小于等于N。如果假设当前接收码片是第k个接收码片，则其之前的码片如第l个接收码片，是否对其进行逆转取决于IEEE802.15.4协议的OQPSK信号中16个序列中的当前接收码片所对应的序列的第l个码片与第k个码片是否相同，如果相同则不进行逆转，否则对第l个接收码片进行逆转。其中，逆转操作是指，例如对于采样点I[n]，即对于按照从1到n的顺序排列的采样点，按照n到1的顺序重新排列，即完成逆转操作
进一步地，在本发明的另一个实施例中，对当前接收码片之前的N个码片的采样点进行旋转操作具体包括：判断第L个码片与当前接收码片是否相同，如果是则对第L个码片旋转角度θ1，反之对第L个码片旋转角度θ2，其中L为当前码片之前的码片，L小于等于N，其中，θ1和θ2为进行旋转操作时复数采样点的辐角的改变量。对采样信号的旋转操作为：对码片的每一个复数采样点，保持模不变，而对其辐角进行等同增加或减小的操作。具体地，假设当前接收码片是第k个接收码片，则其之前的码片，如第l个接收码片，旋转的角度取决于IEEE802.15.4协议的OQPSK信号中16个序列中的当前接收码片所对应的序列中的第l到第k总共k-l+1个码片的取值。若当前接收码片所对应的序列的第l个码片与当前接收码片所对应的序列的第k个码片相同，则对第l个接收码片旋转角度θ1；否则对第l个接收码片旋转角度θ2。其中， 而pi是当前接收码片所对应的序列里第i个码片，取值1或者-1。
S103，将当前接收码片与当前接收码片的差分参考中的逐个采样点进行共轭相乘，并进行相加以获得当前接收码片在信号集里的第i个序列下的判决尺度。
将当前接收码片与由步骤S102获得的当前接收码片的差分参考中的逐个采样点进行共轭相乘，并将共轭相乘后的结果再进行相加，从而获得当前接收码片在接收机IEEE802.15.4协议的OQPSK信号的信号集里的第i个序列下的判决尺度。其中，判决尺度可以理解为当前接收码片与该序列（信号集里的第i个序列）对应码片的“接近程度”。需要说明的是第i个序列是IEEE802.15.4协议的OQPSK信号的信号集里的任一个序列，并且按照上述方法需要获得当前接收码片在信号集里的每一个序列下的判决尺度。
S104，将连续n个码片的判决尺度相加，获得相对于第i个序列的判决尺度，其中，n为所述序列的长度。
按照步骤S103分别获得采样信号中连续n个码片在IEEE802.15.4协议的OQPSK信号的信号集里的每一个序列下的判决尺度，并将获得OQPSK信号的信号集的同一个序列对应的连续n个码片的判决尺度进行相加，获得相对于此序列的判决尺度，其中，n为序列的长度。将在IEEE802.15.4协议的OQPSK信号的信号集里的16个序列中每一个序列下的连续32个接收码片的判决尺度相加，获得接收信号在对应序列下的判决尺度，其中，32为IEEE802.15.4OQPSK信号集里一个符号所对应的码片序列长度。
S105，根据对于第i个序列的判决尺度，对判决尺度进行分析，根据分析结果和协议进行反映射，获得解调数据并输出。
由步骤S104获得接收信号对于第i个序列的判决尺度，即接收信号与IEEE802.15.4协议的OQPSK信号的信号集里的16个序列中的每一个序列的判决尺度，对获得的相对于每一个序列的判决尺度进行分析，在本发明的一个实施例中具体包括，将获得的相对于所述第i个序列的判决尺度进行比较，并获取最大的判决尺度对应的序列。获得的判决尺度最大的序列作为对发射扩频序列的估计。
在本发明的一个实施例中，将获得的判决尺度最大的序列根据协议进行反映射，获得解调数据并输出。具体地，反映射操作参照表2进行操作，如下，
表2
| 数据（长度为4） | 扩频序列（长度为32） |
| 0000 | 11011001110000110101001000101110 |
| 0001 | 11101101100111000011010100100010 |
| 0010 | 00101110110110011100001101010010 |
| 0011 | 00100010111011011001110000110101 |
| 0100 | 01010010001011101101100111000011 |
| 0101 | 00110101001000101110110110011100 |
| 0110 | 11000011010100100010111011011001 |
| 0111 | 10011100001101010010001011101101 |
| 1000 | 10001100100101100000011101111011 |
| 1001 | 10111000110010010110000001110111 |
| 1010 | 01111011100011001001011000000111 |
| 1011 | 01110111101110001100100101100000 |
| 1100 | 00000111011110111000110010010110 |
| 1101 | 01100000011101111011100011001001 |
| 1110 | 10010110000001110111101110001100 |
| 1111 | 11001001011000000111011110111000 |
如表2所示，当数据为：0000时，32位的扩频序列为：11011001110000110101001000101110。
综上所述，在观察区间为N时，任意长度比N大的序列的判决尺度，都可以通过将判决尺度进行相加得到，从而可以对IEEE802.15.4OQPSK信号进行软判决，使得在AWGN信道条件下，误码性能比MBDD解调算法有所提升。只将接收信号与信号集里的16中序列进行比较，找出最可能的一个序列，同时，采用乘法分配率，在计算具有公共乘数的乘积项之和时，先计算加法，后与公共乘数相乘，以减少进行乘法操作的数目。，
根据本发明实施例的信号差分解调方法，通过选择最优的观察区间，并且任意长度比N大的序列的判决尺度，都可以通过将判决尺度进行相加得到，提高了误码性能。并且采用乘法分配率，所需的乘法次数与观察区间N无关，而加法次数与观察区间N成线性关系，大大限制了复杂度随观察区间N的增长而增加，即该方法降低了硬件实现的复杂度。
下面参照附图2至4描述根据本发明第二方面实施例提出的一种信号差分解调装置。
本发明实施例的信号差分解调装置针对的信号为IEEE802.15.4协议的OQPSK信号。
如图2所示，本发明实施例的信号差分解调装置包括：采样模块201、差分参考生成模块202、码片判决长度获得模块203、序列判决尺度获得模块204、分析模块205和控制模块206（未在图中示出）。
具体地，其中，采样模块101用于获得采样信号，其中，采样信号为码元同步后的复数采样点，采样信号包括多个接收码片。差分参考生成模块202用于对于接收机的信号集的第i个序列，对当前接收码片之前的N个接收码片的复数采样点进行处理以后的当前接收码片的差分参考，其中，N为观察区间的长度，i为信号集里的序列编号。码片判决长度获得模块203用于将当前接收码片与当前接收码片的差分参考中的逐个采样点进行共轭相乘，并进行相加以获得当前接收码片在信号集里的第i个序列下的判决尺度。序列判决尺度获得模块204用于将连续n个码片的判决尺度相加，获得相对于第i个序列的判决尺度，其中n为序列的长度。分析模块205用于根据对于第i个序列的判决尺度，对判决尺度进行分析，根据分析结果和协议进行反映射，获得解调数据并输出。控制模块206用于对采样模块201、差分参考生成模块202、码片判决长度获得模块203、序列判决尺度获得模块204和分析模块205进行控制。
如图2所示，在本发明的一个实施例中，差分参考生成模块202包括差分参考生成单元207和加法单元208。其中，差分参考生成单元207用于对当前接收码片之前的N个码片的采样点进行逆转和旋转操作。加法单元208与差分参考生成单元相连，用于加法计算。
进一步地，如图3所示，差分参考生成单元207包括：逆转子单元301、旋转子单元302和复用子单元303。其中，逆转子单元301用于对当前接收码片之前的N个码片的采样点进行逆转操作。旋转子单元302用于对当前接收码片之前的N个码片的采样点进行旋转操作。复用子单元303与旋转子单元302相连，用于信号输出。
在本发明的一个实施例中，逆转子单元301还用于判断第L个码片与当前码片是否相同，如果是则不进行逆转操作，反之进行逆转操作，其中L为当前码片之前的码片，L小于等于N。具体地，如果假设当前接收码片是第k个接收码片，则其之前的码片如为第l个接收码片，是否对其进行逆转，由逆转子单元301判断在IEEE802.15.4协议的OQPSK信号中16个序列中的当前接收码片所对应的序列的第l个码片与第k个码片是否相同，如果相同则逆转子单元301不进行逆转操作，否则逆转子单元301对第l个接收码片的复数采样点进行逆转操作。其中，逆转子单元301的逆转操作是指，例如对于采样点I[n]，即对于按照从1到n的顺序排列的采样点I[n]，按照n到1的顺序重新进行排列，即完成逆转操作。
在本发明的另一个实施例中，旋转子单元302可以由乘法运算实现。旋转子单元302还用于判断第L个码片与当前码片是否相同，如果是则对第L个码片旋转角度θ1，反之对第L个码片旋转角度θ2，其中L为当前码片之前的码片，L小于等于N，其中，θ1和θ2为进行旋转操作时复数采样点的辐角的改变量。旋转子单元302对采样信号的旋转操作为：旋转子单元302对码片的每一个复数采样点，保持其模不变，而对其辐角进行等同增加或减小的操作。具体地，假设当前接收码片是第k个接收码片，则其之前的码片，如第l个接收码片，旋转子单元302判断IEEE802.15.4协议的OQPSK信号中16个序列中的当前接收码片所对应的序列中的第l到第k总共k-l+1个码片的取值。若判断当前接收码片所对应的序列的第l个码片与当前接收码片所对应的序列的第k个码片相同，则旋转子单元302对第l个接收码片进行旋转角度θ1；否则对第l个接收码片旋转角度θ2。其中， 而pi是当前接收码片所对应的序列里第i个码片，取值1或者-1。
在本发明的实施例中，控制模块206控制采样模块201、差分参考生成模块202、码片判决长度获得模块203、序列判决尺度获得模块204和分析模块205的动作。由采样模块201采集输入到信号差分解调装置的中的采集信号，但是，在采样模块201工作前，先对接收信号进行码元同步，其中，码元同步完成的操作是将属于同一符号的各个码片所对应的采样点找到，以便后续进行解调处理。采样模块201采集的采样信号包括完成码元同步后的接采样点如I[n]和Q[n]，其中，I[n]为同相路基带信号的采样点，Q[n]为正交路基带信号的采样点，n为码片序列的长度。并定义r[n]I[n]+jQ[n]，将此复数采样点作为输入的采样信号，即采样信号为码元同步后的复数采样点，并且，采样信号中包括多个接收码片。
采样模块201将采样信号传输到差分参考生成模块202生成差分参考，具体为：通过差分参考生成模块202中差分参考生成单元207的逆转子单元301和旋转子单元302对当前接收码片的复数采样点进行逆转和旋转操作，在本发明的一个实施例中差分参考单元207可以为差分参考生成器，由复用子单元303输出差分参考生成单元207，差分参考生成单元207输出V（n,k-N,k,P(i)）,再由差分参考生成模块202中的加法单元208进行相加，生成当前接收码片的差分参考，其中，在本发明的一个实施例中，加法单元208可以为加法器。
采样模块201同时将采样信号传给码片判决尺度获得模块203，码片判决尺度获得模块203将当前接收码片与由差分参考生成模块202获得的当前接收码片的差分参考中的逐个采样点进行共轭相乘，并进行相加以获得当前接收码片在IEEE802.15.4协议的OQPSK信号的信号集里的第i个序列下的判决尺度，其中，判决尺度可以理解为当前接收码片与该序列（信号集里的第i个序列）对应码片的“接近程度”。需要说明的是，第i个序列是IEEE802.15.4协议的OQPSK信号的信号集里的任一个序列，并且，通过码片判决尺度获得模块203获得当前接收码片在信号集里的每一个序列下的判决尺度w(p(i))。
码片判决尺度获得模块203获得当前接收码片在信号集里的每一个序列下的判决尺度后，序列判决尺度获得模块204将获得的OQPSK信号的信号集的同一个序列对应的连续n个码片的判决尺度进行相加，获得相对于此序列的判决尺度，其中，n为序列的长度。即序列判决尺度获得模块204将在IEEE802.15.4协议的OQPSK信号的信号集里的16个序列中每一个序列下的连续32个接收码片的判决尺度相加，获得接收信号在对应序列下的判决尺度，其中，32为IEEE802.15.4OQPSK信号集里一个符号所对应的码片序列长度。
序列判决尺度获得模块204获得接收信号对于第i个序列的判决尺度，即接收信号与IEEE802.15.4协议的OQPSK信号的信号集里的16个序列中的每一个序列的判决尺度之后，分析模块205对获得的相对于每一个序列的判决尺度进行分析，具体地，分析模块205对获得的相对于每一个序列的判决尺度进行比较，并获取最大的判决尺度对应的序列。获得的判决尺度最大的序列作为对发射扩频序列的估计。
在本发明的一个实施例中，分析模块205将获得的判决尺度最大的序列根据协议进行反映射，获得解调数据并输出。具体地反映射操作对应关系如表2所示。
综上所述，根据本发明实施例的信号差分解调装置，通过序列判决尺度获得模块获得接收信号在信号集里的每一个序列的判决尺度，并通过分析模块获得判决尺度最大的一个序列，进行反映射获得解调信息输出，能够提高误码性能，本发明提出的信号差分解调装置与MBDD解调装置的性能比较如图4所示，比MBDD解调装置性能提高了2.1-3.5Db。另外，该装置的实现复杂度降低。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备（如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统）使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例（非穷尽性列表）包括以下：具有一个或多个布线的电连接部（电子装置），便携式计算机盘盒（磁装置），随机存取存储器（RAM），只读存储器（ROM），可擦除可编辑只读存储器（EPROM或闪速存储器），光纤装置，以及便携式光盘只读存储器（CDROM）。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列（PGA），现场可编程门阵列（FPGA）等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。
Claims (13)
1.一种信号差分解调方法，其特征在于，包括以下步骤：
输入采样信号，其中，所述采样信号为码元同步后的复数采样点，所述采样信号包括多个接收码片；
对于接收机的信号集的第i个序列，对当前接收码片之前的N个接收码片的所述复数采样点进行处理，并将处理后的结果作为所述当前接收码片的差分参考，其中，N为观察区间的长度，i为所述信号集里的序列编号；
将所述当前接收码片与所述当前接收码片的差分参考中的逐个采样点进行共轭相乘，并进行相加以获得所述当前接收码片在所述信号集里的第i个序列下的判决尺度；
将连续n个码片的所述判决尺度相加，获得相对于所述第i个序列的所述判决尺度，其中，n为所述序列的长度；
根据对于所述第i个序列的所述判决尺度，对所述判决尺度进行分析，根据分析结果和协议进行反映射，获得解调数据并输出。
2.如权利要求1所述的信号差分解调方法，其特征在于，对当前接收码片之前的N个码片的所述复数采样点进行的处理，包括：
对当前接收码片之前的N个码片的所述复数采样点进行逆转操作和旋转操作，并将结果进行相加生成所述当前接收码片的差分参考。
3.如权利要求2所述信号差分解调方法，其特征在于，对当前接收码片之前的N个码片的采样点进行逆转操作具体包括：
判断第L个码片与所述当前接收码片是否相同，如果是则不进行逆转操作，反之进行逆转操作，其中L为当前码片之前的码片，L小于等于N。
4.如权利要求2所述信号差分解调方法，其特征在于，对当前接收码片之前的N个码片的采样点进行旋转操作具体包括：
判断第L个码片与所述当前接收码片是否相同，如果是则对第L个码片旋转角度θ1，反之对第L个码片旋转角度θ2，其中L为当前码片之前的码片，L小于等于N，其中，θ1和θ2为进行旋转操作时复数采样点的辐角的改变量。
5.如权利要求1所述信号差分解调方法，其特征在于，根据对于所述第i个序列的所述判决尺度，对所述判决尺度进行分析，包括：
将获得的相对于所述第i个序列的所述判决尺度进行比较，并获取最大的所述判决尺度对应的序列。
6.如权利要求1～5任一项所述的信号差分解调方法，其特征在于，所述信号为IEEE 802.15.4协议的OQPSK信号。
7.一种信号差分解调装置，其特征在于，包括：
采样模块，用于获得采样信号，其中，所述采样信号为码元同步后的复数采样点，所述采样信号包括多个接收码片；
差分参考生成模块，用于对于接收机的信号集的第i个序列，对当前接收码片之前的N个接收码片的所述复数采样点进行处理，并将处理以后的结果作为所述当前接收码片的差分参考，其中，N为观察区间的长度，i为所述信号集里的序列编号；
码片判决尺度获得模块，用于将所述当前接收码片与所述当前接收码片的差分参考中的逐个采样点进行共轭相乘，并进行相加以获得所述当前接收码片在所述信号集里的第i个序列下的判决尺度；
序列判决尺度获得模块，用于将连续n个码片的所述判决尺度相加，获得相对于所述第i个序列的所述判决尺度，其中n为所述序列的长度；
分析模块，用于根据对于所述第i个序列的所述判决尺度，对所述判决尺度进行分析，根据分析结果和协议进行反映射，获得解调数据并输出；
控制模块，用于对所述采样模块、所述差分参考生成模块、所述码片判决尺度获得模块、所述序列判决尺度获得模块和所述分析模块进行控制。
8.如权利要求7所述的信号差分解调装置，其特征在于，所述分析模块还用于将获得的相对于所述第i个序列的所述判决尺度进行比较，并获取最大的所述判决尺度对应的序列。
9.如权利要求7所述信号差分解调装置，其特征在于，所述差分参考生成模块包括：
差分参考生成单元，用于对当前接收码片之前的N个码片的采样点进行逆转和旋转操作；
加法单元，与所述差分参考生成单元相连，用于加法计算。
10.如权利要求9所述信号差分解调装置，其特征在于，所述差分参考生成单元包括：
逆转子单元，用于对当前接收码片之前的N个码片的采样点进行逆转操作；
旋转子单元，用于对当前接收码片之前的N个码片的采样点进行旋转操作；
复用子单元，与旋转子单元相连，用于信号输出。
11.如权利要求10所述信号差分解调装置，其特征在于，所述逆转子单元还用于判断第L个码片与当前码片是否相同，如果是则不进行逆转操作，反之进行逆转操作，其中L为当前码片之前的码片，L小于等于N。
12.如权利要求10所述信号差分解调装置，其特征在于，所述旋转子单元还用于判断第L个码片与当前码片是否相同，如果是则对第L个码片旋转角度θ1，反之对第L个码片旋转角度θ2，其中L为当前码片之前的码片，L小于等于N，其中，θ1和θ2为进行旋转操作时复数采样点的辐角的改变量。
13.如权利要求7～12任一项所述信号差分解调装置，其特征在于，所述信号为IEEE 802.15.4协议的OQPSK信号。
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