CN105933261B - 差分相移键控的相位估计方法和装置以及解调方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种差分相移键控的相位估计方法和装置以及解调方法。该相位估计方法包括：获取差分相移键控的帧结构的正交频分复用符号的相位；根据前导的前n‑1个正交频分复用符号的相位得到前导的第n个正交频分复用符号的相位估计值；根据前导的所有正交频分复用符号的相位估计值得到前导的平均相位估计值；根据前导的平均相位估计值和帧控制的前k‑1个正交频分复用符号的相位得到帧控制的第k个正交频分复用符号的相位估计值；根据帧控制最后一个正交频分复用符号的相位估计值和负载数据的前i‑1个正交频分复用符号的相位得到负载数据的第i个正交频分复用符号的相位估计值。通过本发明，解决了差分相移键控的相位估计方法误差大的问题。

Description

差分相移键控的相位估计方法和装置以及解调方法
技术领域
本发明涉及载波通信领域，具体而言，涉及一种差分相移键控的相位估计方法和装置以及解调方法。
背景技术
低压电力线通信(Low Power Line Communication)系统建立在低压电力输送网络基础上，是实现电力线网络各节点之间通信的系统。低压电力线通信利用已有的电力传输网络，不用另外铺设通信线路，具有通信成本低和覆盖面广的优点。但是由于低压电力线的主要功能是电力输送，其设计和建设没有考虑数据通信能力，导致低压电力线上噪声大、衰减强、负载阻抗变化剧烈，存在严重的信道干扰，因此现有的通信系统的设计和性能不能满足低压电力线通信的要求。由于时延扩展的影响导致的严重的码间干扰(Inter SymbolInterference，简称为ISI)，单载波系统不能满足电力线通信的要求，因此多载波传输的正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，简称为OFDM)技术被应用于低压电力线通信系统。OFDM技术采用多载波调制，把数据分成若干个并行数据流，再调制到相互正交的子载波上进行并行传输。OFDM技术具有很好的抗频率选择性衰落和抗码间干扰的特点，适合低压电力线通信。差分相移键控利用前后相邻符号的对应载波的相位差来表示数据，差分相移键控的解调方式较简单，简化了接收机结构，但是该调制方式容易在低压电力线信道上受噪声的影响易发生相位旋转，并造成误差传递，由此带来的判决错误对OFDM符号有很大损害。
针对相关技术中差分相移键控的相位估计方法误差大的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种差分相移键控的相位估计方法和装置以及解调方法，以解决差分相移键控的相位估计方法误差大的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种差分相移键控的相位估计方法，该方法包括：获取差分相移键控的帧结构的正交频分复用符号的相位，其中，帧结构包括前导、帧控制和负载数据，前导、帧控制和负载数据都包括多个正交频分复用符号；根据前导的前n-1个正交频分复用符号的相位得到前导的第n个正交频分复用符号的相位估计值，直到得到前导的所有正交频分复用符号的相位估计值；根据前导的所有正交频分复用符号的相位估计值得到前导的平均相位估计值；根据前导的平均相位估计值和帧控制的前k-1个正交频分复用符号的相位得到帧控制的第k个正交频分复用符号的相位估计值，直到得到帧控制所有正交频分复用符号的相位估计值；以及根据帧控制最后一个正交频分复用符号的相位估计值和负载数据的前i-1个正交频分复用符号的相位得到负载数据的第i个正交频分复用符号的相位估计值，直到得到负载数据所有正交频分复用符号的相位估计值，其中，n，k和i都为大于等于2的自然数。
进一步地，根据前导的前n-1个正交频分复用符号的相位得到前导的第n个正交频分复用符号的相位估计值包括：用前导第一个正交频分复用符号的各个子载波相位与前导第二个正交频分复用符号的对应子载波位置的相位进行环路滤波，得到前导第二个正交频分复用符号的相位估计值；以及用前导第n-1个正交频分复用符号的相位估计值和前导第n个正交频分复用符号的相位进行环路滤波，得到第n个正交频分复用符号的相位估计值。
进一步地，根据前导的所有正交频分复用符号的相位估计值得到前导的平均相位估计值包括：对前导所有正交频分复用符号的各个子载波的相位估计值求平均，得到前导的所有正交频分复用符号的平均相位估计值。
进一步地，根据前导的平均相位估计值和帧控制的前k-1个正交频分复用符号的相位得到帧控制的第k个正交频分复用符号的相位估计值包括：用帧控制第一个正交频分复用符号的相位减去前导的平均相位估计值，得到帧控制第一相位差；根据帧控制第一相位差进行解调判决，得到帧控制第一判决结果；根据帧控制第一判决结果和前导的平均相位估计值得到帧控制第一个正交频分复用符号的判决相位；用帧控制第一个正交频分复用符号的判决相位与帧控制第一个正交频分复用符号的相位进行环路滤波，得到帧控制第一个正交频分复用符号的相位估计值；用帧控制第k个正交频分复用符号的相位减去第k-1个正交频分复用符号的相位估计值，得到帧控制第k相位差；用帧控制第k相位差进行解调判决，得到帧控制第k判决结果；根据帧控制第k判决结果和第k-1个正交频分复用符号的相位估计值得到帧控制第k个正交频分复用符号的判决相位；以及用帧控制第k个正交频分复用符号的判决相位与帧控制第k个正交频分复用符号的相位进行环路滤波，得到帧控制第k个正交频分复用符号的相位估计值。
进一步地，根据帧控制最后一个正交频分复用符号的相位估计值和负载数据的前i-1个正交频分复用符号的相位得到负载数据的第i个正交频分复用符号的相位估计值包括：用负载数据第一个正交频分复用符号的相位减去帧控制最后一个正交频分复用符号的相位估计值，得到负载数据第一相位差；根据负载数据第一相位差进行解调判决，得到负载数据第一判决结果；根据负载数据第一判决结果和帧控制最后一个正交频分复用符号的相位估计值得到负载数据第一个正交频分复用符号的判决相位；用负载数据第一个正交频分复用符号的判决相位与负载数据第一个正交频分复用符号的相位进行环路滤波，得到负载数据第一个正交频分复用符号的相位估计值；用负载数据第i个正交频分复用符号的相位减去第i-1个正交频分复用符号的相位估计值，得到负载数据第i相位差；用负载数据第i相位差进行解调判决，得到负载数据第i判决结果；根据负载数据第i判决结果和第i-1个正交频分复用符号的相位估计值得到负载数据第i个正交频分复用符号的判决相位；以及用负载数据第i个正交频分复用符号的判决相位与负载数据第i个正交频分复用符号的相位进行环路滤波，得到负载数据第i个正交频分复用符号的相位估计值。
为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，还提供了一种差分相移键控的相位解调方法，该方法包括：对本发明的差分相移键控的相位估计方法得到的差分相移键控的相位估计值进行解调。
为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，还提供了一种差分相移键控的相位估计装置，该装置包括：获取单元，用于获取差分相移键控的帧结构的正交频分复用符号的相位，其中，帧结构包括前导、帧控制和负载数据，前导、帧控制和负载数据都包括多个正交频分复用符号；第一计算单元，用于根据前导的前n-1个正交频分复用符号的相位得到前导的第n个正交频分复用符号的相位估计值，直到得到前导的所有正交频分复用符号的相位估计值；第二计算单元，用于根据前导的所有正交频分复用符号的相位估计值得到前导的平均相位估计值；第三计算单元，用于根据前导的平均相位估计值和帧控制的前k-1个正交频分复用符号的相位得到帧控制的第k个正交频分复用符号的相位估计值，直到得到帧控制所有正交频分复用符号的相位估计值；以及第四计算单元，用于根据帧控制最后一个正交频分复用符号的相位估计值和负载数据的前i-1个正交频分复用符号的相位得到负载数据的第i个正交频分复用符号的相位估计值，直到得到负载数据所有正交频分复用符号的相位估计值，其中，n，k和i都为大于等于2的自然数。
进一步地，第一计算单元包括：第一滤波模块，用于用前导第一个正交频分复用符号的各个子载波相位与前导第二个正交频分复用符号的对应子载波位置的相位进行环路滤波，得到前导第二个正交频分复用符号的相位估计值，第二滤波模块，用于用前导第n-1个正交频分复用符号的相位估计值和前导第n个正交频分复用符号的相位进行环路滤波，得到第n个正交频分复用符号的相位估计值；以及第二计算单元用于对前导所有正交频分复用符号的各个子载波的相位估计值求平均，得到前导的所有正交频分复用符号的平均相位估计值。
进一步地，第三计算单元用于：用帧控制第一个正交频分复用符号的相位减去前导的平均相位估计值，得到帧控制第一相位差；根据帧控制第一相位差进行解调判决，得到帧控制第一判决结果；根据帧控制第一判决结果和前导的平均相位估计值得到帧控制第一个正交频分复用符号的判决相位；用帧控制第一个正交频分复用符号的判决相位与帧控制第一个正交频分复用符号的相位进行环路滤波，得到帧控制第一个正交频分复用符号的相位估计值；用帧控制第k个正交频分复用符号的相位减去第k-1个正交频分复用符号的相位估计值，得到帧控制第k相位差；用帧控制第k相位差进行解调判决，得到帧控制第k判决结果；根据帧控制第k判决结果和第k-1个正交频分复用符号的相位估计值得到帧控制第k个正交频分复用符号的判决相位；以及用帧控制第k个正交频分复用符号的判决相位与帧控制第k个正交频分复用符号的相位进行环路滤波，得到帧控制第k个正交频分复用符号的相位估计值。
进一步地，第四计算单元用于：用负载数据第一个正交频分复用符号的相位减去帧控制最后一个正交频分复用符号的相位估计值，得到负载数据第一相位差；根据负载数据第一相位差进行解调判决，得到负载数据第一判决结果；根据负载数据第一判决结果和帧控制最后一个正交频分复用符号的相位估计值得到负载数据第一个正交频分复用符号的判决相位；用负载数据第一个正交频分复用符号的判决相位与负载数据第一个正交频分复用符号的相位进行环路滤波，得到负载数据第一个正交频分复用符号的相位估计值；用负载数据第i个正交频分复用符号的相位减去第i-1个正交频分复用符号的相位估计值，得到负载数据第i相位差；用负载数据第i相位差进行解调判决，得到负载数据第i判决结果；根据负载数据第i判决结果和第i-1个正交频分复用符号的相位估计值得到负载数据第i个正交频分复用符号的判决相位；以及用负载数据第i个正交频分复用符号的判决相位与负载数据第i个正交频分复用符号的相位进行环路滤波，得到负载数据第i个正交频分复用符号的相位估计值。
本发明通过获取差分相移键控的帧结构的正交频分复用符号的相位；根据前导的前n-1个正交频分复用符号的相位得到前导的第n个正交频分复用符号的相位估计值，直到得到前导的所有正交频分复用符号的相位估计值；根据前导的所有正交频分复用符号的相位估计值得到前导的平均相位估计值；根据前导的平均相位估计值和帧控制的前k-1个正交频分复用符号的相位得到帧控制的第k个正交频分复用符号的相位估计值，直到得到帧控制所有正交频分复用符号的相位估计值；以及根据帧控制最后一个正交频分复用符号的相位估计值和负载数据的前i-1个正交频分复用符号的相位得到负载数据的第i个正交频分复用符号的相位估计值，直到得到负载数据所有正交频分复用符号的相位估计值，解决了差分相移键控的相位估计方法误差大的问题，进而达到了减少差分相移键控的相位估计方法的误差的效果。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明第一实施例的差分相移键控的相位估计方法的流程图；
图2是根据本发明第二实施例的差分相移键控的相位估计方法的流程图；
图3是根据本发明实施例的ODFM符号的结构示意图；
图4是根据本发明第三实施例的差分相移键控的相位估计方法的流程图；
图5是根据本发明实施例的环路滤波的示意图；以及
图6是根据本发明实施例的差分相移键控的相位估计装置的示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
本发明实施例提供了一种差分相移键控的相位估计方法。
图1是根据本发明第一实施例的差分相移键控的相位估计方法的流程图，如图1所示，该方法包括以下步骤：
步骤S101：获取差分相移键控的帧结构的正交频分复用符号的相位。
本发明实施例的差分相移键控的相位估计方法可以应用在低压电力线载波通信领域中，在低压电力线载波通信系统中，低压电力线信道噪声大，干扰强对差分调制引发的相位变化导致信号传输的误差大，通过差分相移键控的相位估计方法能够克服低压电力线信道噪声大、干扰强对差分调制引发的相位变化，确保低压电力线通信的性能。
帧结构包括前导、帧控制和负载数据，前导、帧控制和负载数据都包括多个正交频分复用符号。获取差分相移键控的帧结构的正交频分复用(Orthogonal FrequencyDivision Multiplexing，简称为OFDM)符号的相位可以通过多种方式获取，可以在接收端提取前导所有OFDM符号的相位，提取帧控制所有OFDM符号的相位，提取负载数据所有OFDM符号的相位。每个OFDM符号均包括M个子载波；前导由若干个完全相同的OFDM符号组成，分别为P1,P2,...,PN，OFDM符号的每个子载波的相位已知；帧控制由K个OFDM符号组成，分别为FC1,FC2,...,FCK，用于传输帧信息，负载数据由I个OFDM符号组成，分别为PL1,PL2,...,PLI。
步骤S102：根据前导的前n-1个正交频分复用符号的相位得到前导的第n个正交频分复用符号的相位估计值，直到得到前导的所有正交频分复用符号的相位估计值。
n为大于等于2的自然数，根据前导的前n-1个OFDM符号的相位得到前导的第n个OFDM符号的相位估计值可以通过多种方法得到。例如，根据前导前2个OFDM符号的相位得到前导的第3个OFDM符号的相位估计值，根据前导前3个OFDM符号的相位得到前导的第4个OFDM符号的相位估计值，以此类推，直到得到所有前导的OFDM符号的相位估计值，其中，前导的第一个正交频分复用符号的相位估计值是其本身。
用前导第一个OFDM符号的各个子载波相位与第二个OFDM符号对应子载波位置的相位进行环路滤波，得到第二个OFDM符号的相位估计值在此之后，再用第二个OFDM符号的相位估计值和第三个OFDM符号的相位进行环路滤波得到第三个OFDM符号的相位估计值以此类推，得到前导所有OFDM符号的相位估计值。
可选地，根据前导的前n-1个OFDM符号的相位得到前导的第n个OFDM符号的相位估计值可以是：用前导第一个OFDM符号的各个子载波相位与前导第二个OFDM符号的对应子载波位置的相位进行环路滤波，得到前导第二个OFDM符号的相位估计值；用前导第n-1个OFDM符号的相位估计值和前导第n个OFDM符号的相位进行环路滤波，得到第n个OFDM符号的相位估计值。
步骤S103：根据前导的所有正交频分复用符号的相位估计值得到前导的平均相位估计值。
可选地，根据前导的多个OFDM符号的相位估计值得到前导的平均相位估计值可以是：对前导所有OFDM符号的各个子载波的相位估计值求平均，得到前导的所有OFDM符号的平均相位估计值。
对前导所有OFDM符号的各个子载波的相位估计值求平均得到前导的平均相位估计值，前导第m个子载波的平均相位估计值m的范围从1到M，前导共有N个OFDM符号。
例如，前导共有20个OFDM符号，则用20个OFDM符号的相位估计值得到前导的所有OFDM符号的平均相位估计值，对20个OFDM符号的各个子载波的相位估计值求平均，得到20个OFDM符号的平均相位估计值。
步骤S104：根据前导的平均相位估计值和帧控制的前k-1个OFDM符号的相位得到帧控制的第k个OFDM符号的相位估计值，直到得到帧控制所有OFDM符号的相位估计值。
在计算得到前导的平均相位估计值之后，根据前导的平均相位估计值和帧控制的前k-1个OFDM符号的相位得到帧控制的第k个OFDM符号的相位估计值，k为大于等于2的自然数，k从2开始取值，直到得到帧控制所有OFDM符号的相位估计值。
帧控制采用差分相移键控调制，帧控制的第一个OFDM符号的相位使用前导的相位，从第二个OFDM符号开始采用差分相移键控调制；负载数据的第一个OFDM符号的相位使用帧控制最后一个OFDM符号的相位，从第二个OFDM符号开始采用差分相移键控调制。帧控制第一个OFDM符号FC1的各子载波的相位使用前导相位，从第二个OFDM符号开始采用差分相移键控调制；第一个OFDM符号PL1的相位使用帧控制最后一个OFDM符号的相位，从第二个OFDM符号开始采用差分相移键控调制。
根据前导的平均相位估计值和帧控制的前k-1个OFDM符号的相位得到帧控制的第k个OFDM符号的相位估计值可以是：用帧控制第一个OFDM符号的相位减去前导的平均相位估计值，得到帧控制第一相位差；根据帧控制第一相位差进行解调判决，得到帧控制第一判决结果；根据帧控制第一判决结果和前导的平均相位估计值得到帧控制第一个OFDM符号的判决相位；用帧控制第一个OFDM符号的判决相位与帧控制第一个OFDM符号的相位进行环路滤波，得到帧控制第一个OFDM符号的相位估计值；用帧控制第k个OFDM符号的相位减去第k-1个OFDM符号的相位估计值，得到帧控制第k相位差；用帧控制第k相位差进行解调判决，得到帧控制第k判决结果；根据帧控制第k判决结果和第k-1个OFDM符号的相位估计值得到帧控制第k个OFDM符号的判决相位；以及用帧控制第k个OFDM符号的判决相位与帧控制第k个OFDM符号的相位进行环路滤波，得到帧控制第k个OFDM符号的相位估计值，其中，k取2至K之间的自然数。
用帧控制第一个OFDM符号的相位减去前导的平均相位估计值，得到相位差，用该相位差进行解调判决，得到判决结果，利用判决结果和前导的平均相位估计值得到第一个OFDM符号的判决相位，用该判决相位与提取到的帧控制第一个OFDM符号的相位进行环路滤波，得到帧控制第一个OFDM符号的相位估计值；用提取到的帧控制第二个OFDM符号的相位减去第一个OFDM符号的相位估计值，得到相位差，用相位差进行解调判决，得到判决结果，利用判决结果和第一个OFDM符号的相位估计值得到第二个OFDM符号的判决相位，用该判决相位与提取到的第二个OFDM符号的相位进行环路滤波，得到帧控制第二个OFDM符号的相位估计值；以此类推，得到帧控制所有OFDM符号的相位估计值。
假设帧控制第k个符号所有M个子载波的相位表达是用帧控制第一个OFDM符号的相位减去前导的平均相位估计值得到相位差用该相位差进行解调判决，得到判决结果，根据判决结果和前导的平均相位估计值得到判决相位，用该判决相位与提取到的帧控制第一个OFDM符号的相位进行环路滤波，得到帧控制第一个OFDM符号的相位估计值同理，用帧控制第二个OFDM符号的相位减去第一个OFDM符号的相位估计值得到相位差，用该相位差进行解调判决，得到判决结果，根据判决结果和第一个OFDM符号的相位估计值得到第二个OFDM符号的判决相位，用该判决相位与提取到的第二个OFDM符号的相位进行环路滤波，得到帧控制第二个OFDM符号的相位估计值以此类推，得到帧控制所有OFDM符号的相位估计值。
步骤S105：根据帧控制最后一个正交频分复用符号的相位估计值和负载数据的前i-1个正交频分复用符号的相位得到负载数据的第i个正交频分复用符号的相位估计值，直到得到负载数据所有正交频分复用符号的相位估计值。
根据帧控制最后一个OFDM符号的相位估计值和负载数据的前i-1个OFDM符号的相位得到负载数据的第i个OFDM符号的相位估计值包括：用负载数据第一个OFDM符号的相位减去帧控制最后一个OFDM符号的相位估计值，得到负载数据第一相位差；根据负载数据第一相位差进行解调判决，得到负载数据第一判决结果；根据负载数据第一判决结果和帧控制最后一个OFDM符号的相位估计值得到负载数据第一个OFDM符号的判决相位；用负载数据第一个OFDM符号的判决相位与负载数据第一个OFDM符号的相位进行环路滤波，得到负载数据第一个OFDM符号的相位估计值；用负载数据第i个OFDM符号的相位减去第i-1个OFDM符号的相位估计值，得到负载数据第i相位差，其中，i取2至I之间的自然数；用负载数据第i相位差进行解调判决，得到负载数据第i判决结果；根据负载数据第i判决结果和第i-1个OFDM符号的相位估计值得到负载数据第i个OFDM符号的判决相位；以及用负载数据第i个OFDM符号的判决相位与负载数据第i个OFDM符号的相位进行环路滤波，得到负载数据第i个OFDM符号的相位估计值，其中，I为自然数。
负载数据第k个符号所有M个子载波的相位表达是用负载数据第一个OFDM符号的相位减去帧控制最后一个OFDM符号的相位估计值得到相位差用该相位差进行解调判决，得到判决结果，利用判决结果和帧控制最后一个OFDM符号的相位估计值得到负载数据第一个OFDM符号的判决相位，用该判决相位与提取到的负载数据第一个OFDM符号的相位进行环路滤波，得到负载数据第一个OFDM符号的相位估计值得到第一个估计值后，用负载数据第二个OFDM符号的相位减去第一个OFDM符号的相位估计值得到相位差，用该相位差进行解调判决，得到判决结果，利用判决结果和第一个OFDM符号的相位估计值得到第二个OFDM符号的判决相位，用该判决相位与提取到的第二个OFDM符号的相位进行环路滤波，得到负载数据第二个OFDM符号的相位估计值以此类推，得到负载数据所有OFDM符号的相位。
该实施例通过在接收端提取OFMD符号每个子载波数据的相位，用前一个符号的相位与本符号的相位相减得到相位差，用相位差进行判决，利用判决结果和前一个符号的相位得到判决相位，用该判决相位与本符号的相位进行环路滤波，得到相位估计值。
该实施例采用获取差分相移键控的帧结构的正交频分复用符号的相位；根据前导的前n-1个正交频分复用符号的相位得到前导的第n个正交频分复用符号的相位估计值，直到得到前导的所有正交频分复用符号的相位估计值；根据前导的所有正交频分复用符号的相位估计值得到前导的平均相位估计值；根据前导的平均相位估计值和帧控制的前k-1个正交频分复用符号的相位得到帧控制的第k个正交频分复用符号的相位估计值，直到得到帧控制所有正交频分复用符号的相位估计值；以及根据帧控制最后一个正交频分复用符号的相位估计值和负载数据的前i-1个正交频分复用符号的相位得到负载数据的第i个正交频分复用符号的相位估计值，直到得到负载数据所有正交频分复用符号的相位估计值，解决了差分相移键控的相位估计方法误差大的问题，进而达到了减少差分相移键控的相位估计方法的误差的效果。
图2是根据本发明第二实施例的差分相移键控的相位估计方法的流程图，该实施例可以作为上述第一实施例的优选实施方式，如图2所示，该方法包括以下步骤：
步骤S201：提取前导、帧控制、负载数据所有OFDM符号的相位。
在接收端接收数据后，提取前导、帧控制、负载数据所有OFDM符号的每个子载波数据的相位，可以采用多种方法提取。
步骤S202：得到前导平均相位估计值。
对前导的相位进行处理，得到前导的平均相位估计值，可以根据前导的前n-1个正交频分复用符号的相位得到前导的第n个正交频分复用符号的相位估计值，直到得到前导的所有正交频分复用符号的相位估计值，然后根据前导的所有正交频分复用符号的相位估计值得到前导的平均相位估计值。
步骤S203：得到帧控制相位估计值。
利用前导的平均相位估计值和帧控制相位进行计算，得到帧控制相位估计值。可以根据前导的平均相位估计值和帧控制的前k-1个OFDM符号的相位得到帧控制的第k个OFDM符号的相位估计值，直到得到帧控制所有OFDM符号的相位估计值。
步骤S204：得到负载数据相位估计值。
利用帧控制相位估计值和负载数据相位进行计算，得到负载数据相位估计值。可以根据帧控制最后一个正交频分复用符号的相位估计值和负载数据的前i-1个正交频分复用符号的相位得到负载数据的第i个正交频分复用符号的相位估计值，直到得到负载数据所有正交频分复用符号的相位估计值。
图3是根据本发明实施例的ODFM符号的结构示意图，如图3所示，ODFM符号的帧结构包括前导P，帧控制FC，负载数据PL三部分，每个OFDM符号包括M个子载波；前导由N个完全相同的OFDM符号组成，P1,2表示前导第1个符号的第2个子载波，以此类推；帧控制由K个OFDM符号组成，FC1,2表示帧控制第1个符号的第2个子载波，以此类推，帧控制第一个符号FC1各子载波的相位使用前导相位，从第二个OFDM符号开始采用差分相移键控调制；负载数据由I个OFDM符号组成，PL1,2表示负载数据第1个符号的第2个子载波，以此类推，负载数据第一个OFDM符号的相位使用帧控制最后一个OFDM符号的相位，从第二个OFDM符号开始采用差分相移键控调制。
图4是根据本发明第三实施例的差分相移键控的相位估计方法的流程图，如图4所示，该方法包括以下步骤：
步骤S301：前导相位帧控制相位负载数据相位
提取前导、帧控制和负载数据的所有OFDM符号的所有子载波的相位。
在本发明实施例中，发送端的差分相移键控调试采用差分二进制相移键控(Differential Binary Phase Shift Keying，简称为DBPSK)，相移0表示二进制“0”，相移π表示二进制“1”，当输入比特是0时，输出相位Ψ，当输入比特是1时，输出相位Ψ+π。
步骤S302：经过环路滤波器得到前导的相位估计值。
通过环路滤波对前导的相位进行处理，用第一个OFDM符号的各个子载波的相位与第二个OFDM符号对应子载波位置的相位进行环路滤波，得到第二个OFDM符号的相位估计值
图5是根据本发明实施例的环路滤波的示意图，如图5所示，K1和K2是滤波器系数。用前一个符号的相位与后一个符号的相位进行环路滤波，得到后一个符号的相位估计值，例如，用第二个OFDM符号的相位估计值和第三个OFDM符号的相位进行环路滤波得到第三个OFDM符号的相位估计值以此类推，得到前导所有OFDM符号的相位估计值。
步骤S303：求平均得到前导的平均相位估计值。
对前导所有OFDM符号的各个子载波的相位估计值求平均得到前导的平均相位估计值。
步骤304，经过环路滤波器得到帧控制的相位估计值。
用帧控制的第一个OFDM符号的相位减去前导的平均相位估计值，得到相位差，用该相位差进行解调判决，得到判决结果是0或1，利用判决结果和前导相位估计值得到判决相位：当判决结果是0时，判决相位等于前导相位估计值，当判决结果是1时，判决相位等于前导相位估计值加上π，用该判决相位与提取到的帧控制第一个OFDM符号的相位进行环路滤波，得到帧控制第一个OFDM符号的相位估计值，以此类推，用帧控制第二个OFDM符号的相位减去第一个OFDM符号的相位估计值，得到相位差，用相位差进行解调判决，得到判决结果，利用判决结果和第一个OFDM符号的相位估计值得到第二个OFDM符号的判决相位，用该判决相位与提取到的第二个OFDM符号的相位进行环路滤波，得到帧控制第二个OFDM符号的相位估计值。以此类推，进而得到帧控制所有OFDM符号的相位估计值。
步骤305，经过环路滤波器得到负载数据的相位估计值。
用负载数据第一个OFDM符号的相位减去帧控制最后一个OFDM符号的相位估计值，得到相位差，用该相位差进行解调判决，得到判决结果是0或1，利用判决结果和帧控制最后一个OFDM的相位估计值得到负载数据的判决相位：当判决结果是0时，判决相位等于帧控制最后一个OFDM的相位估计值，当判决结果是1时，判决相位等于帧控制最后一个OFDM的相位估计值加上π，用该判决相位与提取到的负载数据第一个OFDM符号的相位进行环路滤波，得到负载数据第一个OFDM符号的相位估计值，以此类推，用负载数据第二个OFDM符号的相位减去第一个OFDM符号的相位估计值，得到相位差，用该相位差进行解调判决，得到判决结果，利用判决结果和第一个OFDM符号的相位估计值得到第二个OFDM符号的判决相位，用该判决相位与提取到的第二个OFDM符号的相位进行环路滤波，得到负载数据第二个OFDM符号的相位估计值。以此类推，进而得到负载数据所有OFDM符号的相位。完成整个帧控制和负载信息的相位估计和解调。
本发明实施例还提供了一种差分相移键控的相位解调方法，该方法包括对本发明实施例的差分相移键控的相位估计方法得到的差分相移键控的相位估计值进行解调。
需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
本发明实施例提供了一种差分相移键控的相位估计装置，该装置可以用于执行本发明实施例的差分相移键控的相位估计方法。
图6是根据本发明实施例的差分相移键控的相位估计装置的示意图，如图6所示，该装置包括：
获取单元10，用于获取差分相移键控的帧结构的正交频分复用符号的相位，其中，帧结构包括前导、帧控制和负载数据，前导、帧控制和负载数据都包括多个正交频分复用符号。
第一计算单元20，用于根据前导的前n-1个正交频分复用符号的相位得到前导的第n个正交频分复用符号的相位估计值，直到得到前导的所有正交频分复用符号的相位估计值；
第二计算单元30，用于根据前导的所有正交频分复用符号的相位估计值得到前导的平均相位估计值。
第三计算单元40，用于根据前导的平均相位估计值和帧控制的前k-1个正交频分复用符号的相位得到帧控制的第k个正交频分复用符号的相位估计值，直到得到帧控制所有正交频分复用符号的相位估计值。
第四计算单元50，用于根据帧控制最后一个正交频分复用符号的相位估计值和负载数据的前i-1个正交频分复用符号的相位得到负载数据的第i个正交频分复用符号的相位估计值，直到得到负载数据所有正交频分复用符号的相位估计值，其中，n，k和i都为大于等于2的自然数。
可选地，第一计算单元20包括：第一滤波模块，用于用前导第一个正交频分复用符号的各个子载波相位与前导第二个正交频分复用符号的对应子载波位置的相位进行环路滤波，得到前导第二个正交频分复用符号的相位估计值，第二滤波模块，用于用前导第n-1个正交频分复用符号的相位估计值和前导第n个正交频分复用符号的相位进行环路滤波，得到第n个正交频分复用符号的相位估计值；第二计算单元30用于对前导所有正交频分复用符号的各个子载波的相位估计值求平均，得到前导的所有正交频分复用符号的平均相位估计值。
可选地，第三计算单元40用于：用帧控制第一个正交频分复用符号的相位减去前导的平均相位估计值，得到帧控制第一相位差；根据帧控制第一相位差进行解调判决，得到帧控制第一判决结果；根据帧控制第一判决结果和前导的平均相位估计值得到帧控制第一个正交频分复用符号的判决相位；用帧控制第一个正交频分复用符号的判决相位与帧控制第一个正交频分复用符号的相位进行环路滤波，得到帧控制第一个正交频分复用符号的相位估计值；用帧控制第k个正交频分复用符号的相位减去第k-1个正交频分复用符号的相位估计值，得到帧控制第k相位差；用帧控制第k相位差进行解调判决，得到帧控制第k判决结果；根据帧控制第k判决结果和第k-1个正交频分复用符号的相位估计值得到帧控制第k个正交频分复用符号的判决相位；以及用帧控制第k个正交频分复用符号的判决相位与帧控制第k个正交频分复用符号的相位进行环路滤波，得到帧控制第k个正交频分复用符号的相位估计值。
可选地，第四计算单元50用于：用负载数据第一个正交频分复用符号的相位减去帧控制最后一个正交频分复用符号的相位估计值，得到负载数据第一相位差；根据负载数据第一相位差进行解调判决，得到负载数据第一判决结果；根据负载数据第一判决结果和帧控制最后一个正交频分复用符号的相位估计值得到负载数据第一个正交频分复用符号的判决相位；用负载数据第一个正交频分复用符号的判决相位与负载数据第一个正交频分复用符号的相位进行环路滤波，得到负载数据第一个正交频分复用符号的相位估计值；用负载数据第i个正交频分复用符号的相位减去第i-1个正交频分复用符号的相位估计值，得到负载数据第i相位差，其中，i取2至I之间的自然数；用负载数据第i相位差进行解调判决，得到负载数据第i判决结果；根据负载数据第i判决结果和第i-1个正交频分复用符号的相位估计值得到负载数据第i个正交频分复用符号的判决相位；以及用负载数据第i个正交频分复用符号的判决相位与负载数据第i个正交频分复用符号的相位进行环路滤波，得到负载数据第i个正交频分复用符号的相位估计值。
该实施例通过获取单元10获取差分相移键控的帧结构的正交频分复用符号的相位；第一计算单元20根据前导的前n-1个正交频分复用符号的相位得到前导的第n个正交频分复用符号的相位估计值，直到得到前导的所有正交频分复用符号的相位估计值；第二计算单元30根据前导的所有正交频分复用符号的相位估计值得到前导的平均相位估计值；第三计算单元40根据前导的平均相位估计值和帧控制的前k-1个正交频分复用符号的相位得到帧控制的第k个正交频分复用符号的相位估计值，直到得到帧控制所有正交频分复用符号的相位估计值；以及第四计算单元50根据帧控制最后一个正交频分复用符号的相位估计值和负载数据的前i-1个正交频分复用符号的相位得到负载数据的第i个正交频分复用符号的相位估计值，直到得到负载数据所有正交频分复用符号的相位估计值，从而解决了差分相移键控的相位估计方法误差大的问题，进而达到了减少差分相移键控的相位估计方法的误差的效果。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种差分相移键控的相位估计方法，其特征在于，包括：
获取差分相移键控的帧结构的正交频分复用符号的相位，其中，所述帧结构包括前导、帧控制和负载数据，所述前导、所述帧控制和所述负载数据都包括多个正交频分复用符号；
根据所述前导的前n-1个正交频分复用符号的相位得到所述前导的第n个正交频分复用符号的相位估计值，直到得到所述前导的所有正交频分复用符号的相位估计值；
根据所述前导的所有正交频分复用符号的相位估计值得到所述前导的平均相位估计值；
根据所述前导的平均相位估计值和所述帧控制的前k-1个正交频分复用符号的相位得到所述帧控制的第k个正交频分复用符号的相位估计值，直到得到所述帧控制所有正交频分复用符号的相位估计值；以及
根据所述帧控制最后一个正交频分复用符号的相位估计值和所述负载数据的前i-1个正交频分复用符号的相位得到所述负载数据的第i个正交频分复用符号的相位估计值，直到得到所述负载数据所有正交频分复用符号的相位估计值，其中，所述n，k和i都为大于等于2的自然数，
根据所述前导的前n-1个正交频分复用符号的相位得到所述前导的第n个正交频分复用符号的相位估计值包括：
用所述前导第一个正交频分复用符号的各个子载波相位与所述前导第二个正交频分复用符号的对应子载波位置的相位进行环路滤波，得到所述前导第二个正交频分复用符号的相位估计值；以及
用所述前导第n-1个正交频分复用符号的相位估计值和所述前导第n个正交频分复用符号的相位进行环路滤波，得到第n个正交频分复用符号的相位估计值，
根据所述前导的平均相位估计值和所述帧控制的前k-1个正交频分复用符号的相位得到所述帧控制的第k个正交频分复用符号的相位估计值包括：
用所述帧控制第一个正交频分复用符号的相位减去所述前导的平均相位估计值，得到所述帧控制第一相位差；
根据所述帧控制第一相位差进行解调判决，得到所述帧控制第一判决结果；
根据所述帧控制第一判决结果和所述前导的平均相位估计值得到所述帧控制第一个正交频分复用符号的判决相位；
用所述帧控制第一个正交频分复用符号的判决相位与所述帧控制第一个正交频分复用符号的相位进行环路滤波，得到所述帧控制第一个正交频分复用符号的相位估计值；
用所述帧控制第k个正交频分复用符号的相位减去第k-1个正交频分复用符号的相位估计值，得到所述帧控制第k相位差；
用所述帧控制第k相位差进行解调判决，得到所述帧控制第k判决结果；
根据所述帧控制第k判决结果和所述第k-1个正交频分复用符号的相位估计值得到所述帧控制第k个正交频分复用符号的判决相位；以及
用所述帧控制第k个正交频分复用符号的判决相位与所述帧控制第k个正交频分复用符号的相位进行环路滤波，得到所述帧控制第k个正交频分复用符号的相位估计值，
根据所述帧控制最后一个正交频分复用符号的相位估计值和所述负载数据的前i-1个正交频分复用符号的相位得到所述负载数据的第i个正交频分复用符号的相位估计值包括：
用所述负载数据第一个正交频分复用符号的相位减去所述帧控制最后一个正交频分复用符号的相位估计值，得到所述负载数据第一相位差；
根据所述负载数据第一相位差进行解调判决，得到所述负载数据第一判决结果；
根据所述负载数据第一判决结果和所述帧控制最后一个正交频分复用符号的相位估计值得到所述负载数据第一个正交频分复用符号的判决相位；
用所述负载数据第一个正交频分复用符号的判决相位与所述负载数据第一个正交频分复用符号的相位进行环路滤波，得到所述负载数据第一个正交频分复用符号的相位估计值；
用所述负载数据第i个正交频分复用符号的相位减去第i-1个正交频分复用符号的相位估计值，得到所述负载数据第i相位差；
用所述负载数据第i相位差进行解调判决，得到所述负载数据第i判决结果；根据所述负载数据第i判决结果和所述第i-1个正交频分复用符号的相位估计值得到所述负载数据第i个正交频分复用符号的判决相位；以及
用所述负载数据第i个正交频分复用符号的判决相位与所述负载数据第i个正交频分复用符号的相位进行环路滤波，得到所述负载数据第i个正交频分复用符号的相位估计值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述前导的所有正交频分复用符号的相位估计值得到所述前导的平均相位估计值包括：
对所述前导所有正交频分复用符号的各个子载波的相位估计值求平均，得到所述前导的所有正交频分复用符号的平均相位估计值。
3.一种差分相移键控的相位估计装置，其特征在于，包括：
获取单元，用于获取差分相移键控的帧结构的正交频分复用符号的相位，其中，所述帧结构包括前导、帧控制和负载数据，所述前导、所述帧控制和所述负载数据都包括多个正交频分复用符号；
第一计算单元，用于根据所述前导的前n-1个正交频分复用符号的相位得到所述前导的第n个正交频分复用符号的相位估计值，直到得到所述前导的所有正交频分复用符号的相位估计值；
第二计算单元，用于根据所述前导的所有正交频分复用符号的相位估计值得到所述前导的平均相位估计值；
第三计算单元，用于根据所述前导的平均相位估计值和所述帧控制的前k-1个正交频分复用符号的相位得到所述帧控制的第k个正交频分复用符号的相位估计值，直到得到所述帧控制所有正交频分复用符号的相位估计值；以及
第四计算单元，用于根据所述帧控制最后一个正交频分复用符号的相位估计值和所述负载数据的前i-1个正交频分复用符号的相位得到所述负载数据的第i个正交频分复用符号的相位估计值，直到得到所述负载数据所有正交频分复用符号的相位估计值，其中，所述n，k和i都为大于等于2的自然数，
所述第一计算单元包括：第一滤波模块，用于用所述前导第一个正交频分复用符号的各个子载波相位与所述前导第二个正交频分复用符号的对应子载波位置的相位进行环路滤波，得到所述前导第二个正交频分复用符号的相位估计值，
第二滤波模块，用于用所述前导第n-1个正交频分复用符号的相位估计值和所述前导第n个正交频分复用符号的相位进行环路滤波，得到第n个正交频分复用符号的相位估计值；以及
所述第二计算单元用于对所述前导所有正交频分复用符号的各个子载波的相位估计值求平均，得到所述前导的所有正交频分复用符号的平均相位估计值，
所述第三计算单元用于：
用所述帧控制第一个正交频分复用符号的相位减去所述前导的平均相位估计值，得到所述帧控制第一相位差；
根据所述帧控制第一相位差进行解调判决，得到所述帧控制第一判决结果；
根据所述帧控制第一判决结果和所述前导的平均相位估计值得到所述帧控制第一个正交频分复用符号的判决相位；
用所述帧控制第一个正交频分复用符号的判决相位与所述帧控制第一个正交频分复用符号的相位进行环路滤波，得到所述帧控制第一个正交频分复用符号的相位估计值；
用所述帧控制第k个正交频分复用符号的相位减去第k-1个正交频分复用符号的相位估计值，得到所述帧控制第k相位差；
用所述帧控制第k相位差进行解调判决，得到所述帧控制第k判决结果；
根据所述帧控制第k判决结果和所述第k-1个正交频分复用符号的相位估计值得到所述帧控制第k个正交频分复用符号的判决相位；以及
用所述帧控制第k个正交频分复用符号的判决相位与所述帧控制第k个正交频分复用符号的相位进行环路滤波，得到所述帧控制第k个正交频分复用符号的相位估计值，
所述第四计算单元用于：
用所述负载数据第一个正交频分复用符号的相位减去所述帧控制最后一个正交频分复用符号的相位估计值，得到所述负载数据第一相位差；
根据所述负载数据第一相位差进行解调判决，得到所述负载数据第一判决结果；
根据所述负载数据第一判决结果和所述帧控制最后一个正交频分复用符号的相位估计值得到所述负载数据第一个正交频分复用符号的判决相位；
用所述负载数据第一个正交频分复用符号的判决相位与所述负载数据第一个正交频分复用符号的相位进行环路滤波，得到所述负载数据第一个正交频分复用符号的相位估计值；
用所述负载数据第i个正交频分复用符号的相位减去第i-1个正交频分复用符号的相位估计值，得到所述负载数据第i相位差；
用所述负载数据第i相位差进行解调判决，得到所述负载数据第i判决结果；
根据所述负载数据第i判决结果和所述第i-1个正交频分复用符号的相位估计值得到所述负载数据第i个正交频分复用符号的判决相位；以及
用所述负载数据第i个正交频分复用符号的判决相位与所述负载数据第i个正交频分复用符号的相位进行环路滤波，得到所述负载数据第i个正交频分复用符号的相位估计值。
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