CN104967583B

CN104967583B - 一种提高差分系统接收性能的方法

Info

Publication number: CN104967583B
Application number: CN201510291525.XA
Authority: CN
Inventors: 汪园丽; 李文华
Original assignee: Jiangsu Winnet Electronic Technologies Co Ltd
Current assignee: Jiangsu Yanquan Communication Technology Co.,Ltd.
Priority date: 2015-06-01
Filing date: 2015-06-01
Publication date: 2019-03-19
Anticipated expiration: 2035-06-01
Also published as: CN104967583A

Abstract

本发明公开一种提高差分系统接收性能的方法，包括信号调制和信号解调，所述信号调制步骤包括如下步骤：a)数据输入；b)差分调制；c)时频变换；d)数据模拟转换，所述数据调制步骤包括如下步骤：S1：信号输入；S2：采样和频率校正；S3：信号提取和时频变换；S4：差分解调；S5：信号输出，所述步骤S3中同时对同步模块进行信号提取和时频变换，所述步骤S4中还包括如下步骤：S41：利用参考数据进行信道估计；S42：利用信道估计值解调。本发明利用参考数据进行信道提取和白噪声估计，从而使解调后每个数据块的噪声得到了减少，大大提高了系统的接收性能；同时，利用判决反馈方式，最大限度的保证了系统的性能。

Description

一种提高差分系统接收性能的方法

技术领域

本发明涉及一种通信的技术领域，具体涉及一种提高差分系统接收性能的方法。

背景技术

在目前的通信领域，差分调制方式因为其实现的简易性在很多通信系统中被广泛运用。差分调制即数字调制信号的每一特征状态，都以已调信号特征量的值，相对于前一位信号元的给定的特定变化，来表示的调制。但是由于该类系统应用的是前后数据之间的相关性，使得在解调过程中，不但引入了本数据块的干扰信号，还引入了其参考数据块的干扰信号，如果不做进一步的处理，则会导致该类系统性能比非相干解调系统性能差了3dB，而在实际应用中这3dB的差异，会使系统的实际传输效果大大降低。

现有技术中差分系统的调制流程框图如图1所示，其解调流程框图如图2所示，其帧结构示意图如图3所示。

现有技术中差分系统调制和解调方式如下：

假设参考数据为s(m)，传输的实际数据为a(m,k)，则经过差分调制后的数据b(m,k)为：m为信号s对应的信号时间，k为对应s(m)时间段内的a,b的信号时间；

b(m,k)＝s(m),当k＝1时

b(m,k)＝a(m,k-1)×(s(m))；当k＝2时，(其中conj为共轭)

b(m,k)＝a(m,k-1)×(b(m,k-1))；当k＝3,……,n+1时

经过时频变换后的数据为：

B＝ifft(b(m,k))；

经过信道传输后的数据为：

b＇＝B*H+N；(H为信道多径，N为信道白噪声)

经过反向时频变换后的数据为：

b＇＝fft(b＇)＝b(m,k)×h+n(m,k)；(h为经过反向时频变换后的信道)

经过信道后的数据的差分解调得到：

a＇(m,k)＝b＇(m,k+1)×conj[b＇(m,k)]

当k＝1时，

a＇(m,k)＝(b(m,k+1)×h+n(m,k+1))×conj[b(m,k)×h+n(m,k)]

＝((a(m,k)×s(m))×h+n(m,k+1))×conj[s(m)×h+n(m,k)]

＝a(m,k)×abs(s(m))^2×abs(h)^2+n＇(m,k+1)+n＇(m,k)；

当k＝2,……，n时

＝(b(m,k+1)×h+n(m,k+1))×conj[b(m,k)×h+n(m,k)]

＝((a(m,k)×b(m,k))×h+n(m,k+1))×conj[b(m,k)×h+n(m,k)]

＝a(m,k)×abs(b(m,k))^2×abs(h)^2+n＇(m,k+1)+n＇(m,k)；

因为一般差分调制系统采用的是等幅映射方式，因此可以根据上述公式解调出相应的发送信号。同时由上式，我们也可看出解调出的信号的白噪声既有当前块的部分，同时又有前一个模块的部分。

发明内容

本发明的目的是要解决上述现有技术中的问题，提供一种利用参考数据进行信道提取和白噪声估计，再通过判决反馈方式提高差分系统接收性能的方法。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种提高差分系统接收性能的方法，包括信号调制和信号解调，所述信号调制步骤包括如下步骤：

a)数据输入；

b)差分调制；

c)时频变换；

d)数据模拟转换，

所述数据调制步骤包括如下步骤：

S1：信号输入；

S2：采样和频率校正；

S3：信号提取和时频变换；

S4：差分解调；

S5：信号输出，

所述步骤S3中同时对同步模块进行信号提取和时频变换，

其特征在于，所述步骤S4中还包括如下步骤：

S41：利用参考数据进行信道估计；

S42：利用信道估计值解调。

所述步骤S41中信道估计的方法为：

假设参考块为s(m)，则经过反向时频变换后的数据b＇(m,1)为：

b＇(m,1)＝s(m)×h+n(m,1)

其中，h为经过反向时频变换后的信道，则信道估计值h＇为：

h＇＝b＇(m,1)×conj(s(m))

＝(s(m)×h+n(m,1))×conj(s(m))

＝h×abs(s(m))^2)+n＇(m,1)。

其中，m为信号s对应的信号时间(即数据块内的时间序号)，l为对应s(m)时间段内的b’的信号时间(即数据块序号)；n(m,l)为第l个数据块的第m时刻所对应的系统噪声。

所述步骤S41中利用若干个参考数据进行信道估计。

所述步骤S41中若干个参考数据连续通过信道。

所述步骤S41中对信道估计值进行平均处理或使用LMS算法进行训练，则得到数值h＂为：

h＂＝h×abs(s(m))^2)+n＇(m,1)/L；所述L随平均的块数和LMS算法变化。L为可变参数，可根据计算精度和获取数值的动态响应速度要求进行动态调整。

所述步骤S42中利用得到的数值h＂直接对数据进行解调。

所述步骤S5中对输出的信号进行译码和映射处理。

所述步骤S4中根据译码结果选择使用信道进行解调还是直接进行差分解调。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明提高差分系统接收性能的方法，利用参考数据进行信道提取和白噪声估计，从而使解调后每个数据块的噪声得到了减少，大大提高了系统的接收性能；同时，利用判决反馈方式，可根据译码的结果来选择使用信道进行解调还是直接进行差分解调，最大限度的保证了系统的性能，并有效防止了硬判误码的传递效应。

附图说明

图1为现有技术中差分系统的调制流程框图；

图2为现有技术中差分系统的解调流程框图；

图3为现有技术中差分系统的帧结构示意图；

图4本发明实施例一种提高差分系统接收性能的方法的解调流程框图。

具体实施方式

下面结合附图，详细介绍本发明的一种实施例。

本发明实施例一种提高差分系统接收性能的方法，包括信号调制和信号解调，其中信号调制步骤，如图1所示，包括如下步骤：

a)数据输入；

b)差分调制；

c)时频变换；

d)数据模拟转换，

如图4所示，数据调制步骤包括如下步骤：

S1：信号输入；

S2：采样和频率校正；

S3：信号提取和时频变换；

S4：差分解调；

S5：信号输出，

其中，步骤S3中同时对同步模块进行信号提取和时频变换，而步骤S4中还包括如下步骤：S41：利用参考数据进行信道估计；

S42：利用信道估计值解调。

上述步骤S41中信道估计的方法为：

假设参考数据为s(m)，则经过反向时频变换后的数据b＇(m,1)为：

b＇(m,1)＝s(m)×h+n(m,1)

h＇＝b＇(m,1)×conj(s(m))

＝(s(m)×h+n(m,1))×conj(s(m))

＝h×abs(s(m))^2)+n＇(m,1)

m为信号s对应的信号时间(即数据块内的时间序号)，l为对应s(m)时间段内的b’的信号时间(即数据块序号)；n(m,l)为第l个数据块的第m时刻所对应的系统噪声。

对于非快速信道，由于信道变化较慢，则可认为前后几个参考数据的信道基本一致，本实施例利用若干个连续通过信道的参考数据进行信道估计，通过对前后多个参考数据得到的数据h＇(m,1)做数据平均处理或使用LMS算法进行训练，因为噪声为随机噪声，则经过平均处理或LMS训练后，则可得到数值h＂为：

h＂＝h×abs(s(m))^2)+n＇(m,1)/L；

其中，所述L随平均的块数和LMS算法变化。L为可变参数，可根据计算精度和获取数值的动态响应速度要求进行动态调整。

本实施例步骤S5中对输出的信号进行译码和映射处理，同时，步骤S4中根据译码结果选择使用信道进行解调还是直接进行差分解调，当后续数据直接使用h＂进行解调时，则由前一数据块引入的噪声变为原来的1/L，从而降低了接收解调数据的噪声影响，提高了接收性能，即：

a＂(m,1)＝b＇(m,2)×conj[s(m)*h＂]

＝((a(m,1)×s(m))×h+n(m,k+1))×conj[s(m)×h+n(m,k)/L]

＝a(m,1)×abs(s(m))^2×abs(h)^2*abs(s(m))^2+n＇(m,2)+n＇(m,1)/L；

同时，也为下一个数据块的解调提供了解调参考，从而得到

a＂(m,k)＝b＇(m,k+1)×conj[a(m,k-1)*h＂]

＝a(m,k)×abs(a(m,k-1))^2×abs(h)^2*abs(s(m))^2+n＇(m,k)+n＇(m,k-1)/L；k＝2,……，n

与现有技术中的方法对比，可以看出本方法使得每个数据块的噪声都得到了减少，从而提高了差分系统的接收性能。

以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化和改进，这些变化和改进都落入本发明要求的保护范围内。

Claims

1.一种提高差分系统接收性能的方法，包括信号调制和信号解调，所述信号调制步骤包括如下步骤：

a)数据输入；

b)差分调制；

c)时频变换；

d)数据模拟转换，

所述步骤a)包括参考数据输入和有效数据输入；

所述数据调制步骤包括如下步骤：

S1：信号输入；

S2：采样和频率校正；

S3：信号提取和时频变换；

S4：差分解调；

S5：信号输出，

所述步骤S3中同时对同步模块进行信号提取和时频变换，

其特征在于，所述步骤S4中还包括如下步骤：

S41：利用参考数据进行信道估计；

S42：利用信道估计值解调；

所述步骤S41中信道估计的方法为：

假设参考数据为s(m)，则经过反向时频变换后的数据b＇(m,1) 为：

b＇(m,1) =s(m)×h+n(m,1)

h＇=b＇(m,1)×conj(s(m))

=(s(m)×h+n(m,1))×conj(s(m))

=h×abs(s(m))^2)+n＇(m,1)

其中，m为信号s对应的信号时间（即数据块内的时间序号），l为对应s(m)时间段内的b’的信号时间（即数据块序号）；n(m,l)为第l个数据块的第m时刻所对应的系统噪声。

2.根据权利要求1所述提高差分系统接收性能的方法，其特征在于，所述步骤S41中利用若干个参考数据进行信道估计。

3.根据权利要求2所述提高差分系统接收性能的方法，其特征在于，所述步骤S41中若干个参考数据连续通过信道。

4.根据权利要求3所述提高差分系统接收性能的方法，其特征在于，所述步骤S41中对信道估计值进行平均处理或使用LMS算法进行训练，则得到数值h＂为：

h＂= h×abs(s(m))^2)+n＇(m,1)/L;

所述L随平均的块数和LMS算法变化，L为可变参数，可根据计算精度和获取数值的动态响应速度要求进行动态调整。

5.根据权利要求4所述提高差分系统接收性能的方法，其特征在于，所述步骤S42中利用得到的数值h＂直接对数据进行解调。

6.根据权利要求4所述提高差分系统接收性能的方法，其特征在于，所述步骤S5中对输出的信号进行译码和映射处理。

7.根据权利要求6所述提高差分系统接收性能的方法，其特征在于，所述步骤S4中根据译码结果选择使用信道进行解调还是直接进行差分解调。