CN107483155A - 一种可变长度突发信号的译码辅助解调方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可变长度突发信号的译码辅助解调方法，它涉及卫星移动通信系统信关站设计和终端设计技术。本发明针对卫星移动通信系统卫星下行链路中存在多种符号长度的突发信号的特点，依据突发信号的符号长度划分成短突发信号和长突发信号，针对长突发和段突发采用不同的解调处理，如果在解调译码后满足再解调判定条件时进行译码辅助的再解调处理，从而准确完成突发信号数据解调和译码。本发明具有估计准确、适应多种长度突发信号的特点，适合卫星移动通信系统的突发信号解调。

Description

一种可变长度突发信号的译码辅助解调方法
技术领域
本发明属于通信技术领域，特别是指一种适用于卫星移动通信系统的可变长度突发信号的译码辅助解调方法。
背景技术
MPSK调制目前已被广泛应用于各种数字通信领域，卫星移动通信系统物理层传输的是突发信号即采用MPSK调制，由于卫星移动通信系统物理层承载的业务速率从几Kbps到几百Kbps，造成信道中传输的突发信号符号长度差异较大，既有几十个符号长度的短突发信号，又有2000个符号长度的长突发信号，短突发信号的独特码仅仅只有几个符号，而长突发信号的独特码可达到数百个符号之多，常规采用一种解调算法已经不能满足可变长度突发信号的解调。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种可变长度突发信号的译码辅助解调方法，其能够针对长突发和短突发采用不同的解调处理，从而准确完成数据解调和译码。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种可变长度突发信号的译码辅助解调方法，其适用于卫星移动通信系统，包括以下步骤：
(101)对接收到的数字基带信号通过数据下变频处理去除基带信号的固定频差，然后进行匹配滤波处理；
(102)对匹配滤波后的样点数据进行定时估计得到定时偏差信息，并根据定时偏差信息内插得到符号数据；
(103)根据突发符号的长度，完成短突发解调处理或者长突发解调处理，统计独特码错误数目；
(104)对解调的数据进行解扰、解交织和译码；
(105)对译码后的数据进行再解调判定，如果满足再解调判定条件，则转到步骤(106)；如果不满足再解调判定条件，则转到步骤(109)；
(106)对译码后的数据依次进行编码、交织、加扰、调制和组帧处理；
(107)根据接收符号的长度，进行短突发再解调处理或者长突发再解调处理，并统计出独特码错误数目；
(108)对再解调的数据进行解扰、解交织和译码，然后转到步骤(105)；
(109)完成解调和译码，步骤结束。
可选的，所述步骤(105)中再解调判定的具体方式为：
(201)将计数器清零；
(202)判断是否含有CRC校验，如果有CRC校验则转入步骤(203)，否则转入步骤(206)；
(203)判断编码序列的CRC校验是否正确，如果正确则转入步骤(207)，否则转入步骤(204)；
(204)判断计数器的计数值是否大于阈值N，若是则转入步骤(207)，否则转入步骤(205)；
(205)运行短突发或长突发再解调，并将计数器加1，然后转入步骤(202)；
(206)判断突发的独特码错误数目是否小于阈值P，若是则转入步骤(207)，否则转入步骤(204)；
(207)完成再解调判定，步骤结束。
可选的，所述步骤(103)中长突发解调处理的方式为：
S301对接收到的符号数据，按照匹配范围依次取出独特码并与已知独特码进行差分匹配，其中相关值最大的位置就是序列的首符号位置，进而获得序列的最佳符号；
S302提取出接收序列符号的独特码数据，将该独特码数据分段地与已知独特码进行相关求和，对不同段的独特码相关和进行前后差分运算并求相位，根据不同段的相位变化估计出突发载波频率；
S303根据估计的载波频率，产生本地载波，并去除突发符号的载波频率；
S304提取出序列符号的独特码数据，将该独特码数据分段地与已知独特码进行相关累加求和，并对累加和做求角度运算，获得各段突发的相位估计值；
S305把接收序列按照独特码分成数段，分别乘以估计相位值，去除长突发信号中的相位差；
S306对去完相位差的接收符号序列进行独特码错误统计，得出独特码错误数量，完成长突发信号的解调。
可选的，所述步骤(107)中短突发信号的再解调方式为：
S401把解调后的符号数据与译码后重新编码的数据进行共轭相关运算，完成接收序列去调制运算；
S402对去调制后的短突发符号进行固定点数的FFT运算，对FFT计算结果求取平方和最大值对应的位置，并根据位置估计出接收序列的频率；
S403根据估计的载波频率，产生本地载波，并去除接收短突发符号的载波；
S404将去除载波频率后的符号数据与译码后重新编码的数据进行共轭相关求和运算，得到接收突发符号的初相值；
S405把接收短突发信号和估计的初相值进行共轭相乘，去除短突发信号中的初始相位；
S406对去完初相的接收符号序列进行独特码错误统计，得出独特码错误数量，完成短突发信号的再解调。
可选的，所述步骤(107)中长突发信号的再解调步骤如下：
S501将解调后的符号数据与译码后重新编码的数据进行共轭相关运算，完成接收序列去调制运算；
S502把去调制后的序列划分成数段，求出每段的相位，并计算出相邻两段的相位差，进而得到突发信号的频率；
S503根据估计的载波频率，产生本地载波，并去除接收长突发符号的载波；
S504把接收序列分成数段，把去除载波频率后的符号数据和译码后重新编码数据进行共轭相关求和运算，获得接收数段突发符号的初相值；
S505把接收序列分成数段，分别与估计出的相位值进行共轭乘法运算，去除长突发信号中的相位差；
S506对去完初相的接收符号序列进行独特码错误统计，得出独特码错误数量，完成长突发信号的再解调。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：实现简单，各个模块算法成熟，可靠性高，低信噪比下误码性能好，适合硬件实现。
附图说明
图1为本发明的流程图；
图2为本发明的再解调判定模块的流程图；
图3为本发明的长突发解调的流程图；
图4为本发明的短突发再解调的流程图；
图5为本发明的长突发再解调的流程图；
图6为本发明的突发结构的示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
一种可变长度突发信号的译码辅助解调方法，适用于卫星移动通信系统，其包括以下步骤：
(101)对接收的数字基带信号进行数据下变频去除基带信号的固定频差，进行匹配滤波处理；
(102)对匹配滤波后的样点数据进行定时估计得到定时偏差信息，并根据定时偏差信息内插得到符号数据；
(103)根据突发符号的长度，完成短突发解调处理或者长突发解调处理，统计独特码错误数目；
(104)对解调的数据进行解扰、解交织、译码；
(105)对译码后数据进行再解调判定，如果满足再解调判定条件，转到(106)；如果不满足再解调判定条件，转到(109)；
(106)对译码后的比特数据进行编码、交织、加扰、调制、组帧处理；
(107)根据接收符号的长度，进行短突发再解调处理或者长突发再解调处理，并统计出独特码错误数目；
(108)对再解调的数据进行解扰、解交织、译码；转到(105)；
(109)完成解调、译码。
可选的，所述步骤(105)的再解调判定具体包括以下步骤：
(201)计数器N清0；
(202)判断是否经过CRC校验，如果有CRC校验转入步骤(203)，如果没有CRC校验，转入步骤(206)；
(203)编码序列的CRC校验是否正确，如果CRC校验错误；转入步骤(204)；如果CRC校验正确，转入步骤(207)；
(204)判断迭代计数器是否大于N，如果迭代计数器不大于N，转入步骤(205)，如果迭代计数器大于N，转入步骤(207)；
(205)运行短突发/长突发再解调，迭代计数器加1；转入步骤(202)；
(206)突发的独特码错误数目是否小于P；如果小于P转入步骤(结束)，如果不小于P转入步骤(204)；
(207)完成再解调判定，结束。
可选的，所述步骤(103)中短突发/长突发信号解调处理所包括的长突发信号解调步骤如下：
S301对接收到符号数据，按照匹配范围依次取出独特码和已知独特码进行差分匹配，相关值最大的位置就是序列的首符号位置，进而获得序列的最佳符号；
记发送的N’段独特码序列分别为ci(n)，其中0<i≤N’，每段独特码的长度Lk，接收序列为rx(n)，接收序列中的N’段独特码序列ri(n)，由于接收序列中未知序列起始位置，人为取在T位置的接收序列中的N’段独特码记作ri(n,T)，其中0<T≤P，P为滑动的窗口大小，那么独特码序列和自身差分公式为：
其中是序列ci(n)的共轭序列，T位置的接收序列独特码的自身差分公式为
Zi(n；T)＝ri(n；T)×ri *(n-1；T)；
独特码差分序列和接收差分序列相关后求和，再对K段累加后，求取P段累加和的最大值对应的位置即是接收序列的首位置，公式如下：
S302提取出接收序列符号的独特码数据，分段和已知独特码进行相关求和，对不同段的独特码相关和进行前后差分运算并求相位，根据不同段的相位变化估计出突发载波频率；
其中Ri表示接收到的i段序列和已知第i段独特码序列的相关和，ti表示第i段和第(i+1)两段独特码之间的时间偏差，fest表示估计出的载波频率。
S303根据估计的载波频率，产生本地载波，并去除突发符号的载波频率；
rxf(n)＝rx(n)*exp(-j×2π×fest)；
其中rxf(n)表示去完频差的接收序列。
S304提取出序列符号的独特码数据，分段和已知独特码进行相关累加求和，并对累加和求角度运算，获得各段突发的相位估计值；
其中θi表示第i段独特码估计的相位值，其中arg(.)表示求相位运算，独特码和接收对应的序列进行相关求和运算，得到各个段的独特码的相位值。
S305把接收序列按照独特码分成数段，分别乘以估计相位值，去除长突发信号中的相位差；
按照独特码所处的位置，把接收序列分成N段，每段采用对应独特码计算出来的初相值进行去初相。
上述公式表示的是第i段接收序列进行去初相的操作。
S306对去完初相的接收符号序列进行独特码错误统计，得出独特码错误数量，完成长突发信号的解调。
可选的，所述步骤(107)中短突发信号的再解调步骤如下：
S401把解调后的符号数据和译码后重新编码数据进行共轭相关运算，完成接收序列去调制运算；
S402对去调制后的短突发符号进行固定点数的FFT(即，快速傅立叶变换)运算，对FFT计算结果求取平方和最大值对应的位置，并根据位置估计出接收序列的频率；
S403根据估计的载波频率，产生本地载波，并去除接收短突发符号的载波；
S404把去除载波频率后的符号数据和译码后重新编码数据进行共轭相关求和运算，得到接收突发符号的初相值；
S405把接收短突发信号和估计的初相值进行共轭相乘，去除短突发信号中的初始相位；
S406对去完初相的接收符号序列进行独特码错误统计，得出独特码错误数量，完成短突发信号的再解调。
其中，所述步骤(107)中长突发信号的再解调步骤如下：
S501把解调后的符号数据和译码后重新编码数据进行共轭相关运算，完成接收序列去调制运算；
S502把去调制后的序列划分成数段，求出每段的相位，并计算出相邻两段的相位差，进而得到突发信号的频率；
S503根据估计的载波频率，产生本地载波，并去除接收长突发符号的载波；
S504把接收序列分成数段，把去除载波频率后的符号数据和译码后重新编码数据进行共轭相关求和运算，获得接收数段突发符号的初相值；
S505把接收序列分成数段，分别和估计出的相位值进行共轭乘法运算，去除长突发信号中的相位差；
S506对去完初相的接收符号序列进行独特码错误统计，得出独特码错误数量，完成长突发信号的再解调。
卫星移动通信系统传输中承载的业务速率不一致以及为适应信道变化等需要控制信号的持续时间等，造成了突发信号的符号长度差异较大，对这些不同的突发结构，使用一种解调方法存在问题。本发明综合考虑突发长度和突发中独特码长度的情况，如果突发符号长度小于500，则认为突发信号是短突发信号，解调过程中使用短突发解调和短突发再解调处理；如果突发符号长度大于500，则认为突发信号是长突发信号，解调过程中使用长突发解调和长突发再解调处理。
参照图2的流程图，本发明包括的再解调判定具体包括以下步骤：
(201)计数器N清0；
(202)判断是否经过CRC校验，如果有CRC校验转入步骤(203)，如果没有CRC校验，转入步骤(206)；
(203)编码序列的CRC校验是否正确，如果CRC校验错误；转入步骤(204)；如果CRC校验正确，转入步骤(207)；
(204)判断迭代计数器是否大于N，如果迭代计数器不大于N，转入步骤(205)，如果迭代计数器大于N，转入步骤(207)；
(205)运行短突发/长突发再解调，迭代计数器加1；转入步骤(202)；
(206)突发的独特码错误数目是否小于P；如果小于P转入步骤(结束)，如果不小于P转入步骤(204)；
(207)完成再解调判定，结束。
可参考图4，本发明所述的短突发再解调方法包括以下步骤：
S401把解调后的符号数据和译码后重新编码数据进行共轭相关运算，完成接收序列去调制运算；
其中r(n)为接收解调后的符号数据，rmod(n)是重新调制组帧形成的符号。
S402对去调制后的短突发符号进行固定点数的FFT运算，对FFT计算结果求取平方和最大值对应的位置，并根据位置估计出接收序列的频率；
其中FFT[.]是对序列进行FFT变换，|.|表示去绝对值运算，findex{.}函数表示最大值对应的位置，M表示FFT变换的点数，fsymbol是符号速率。
S403根据估计的载波频率，产生本地载波，并去除接收短突发符号的载波；
r2(n)＝r(n)*exp(-j*2π*fest*n*TS) (3)
其中r2(n)表示去除接收频差的符号数据。
S404把去除载波频率后的符号数据和译码后重新编码数据进行共轭相关求和运算，得到接收突发符号的初相值；
其中φest表示估计出突发的初始相位，arg{.}为求角度运算。
S405把接收短突发信号和估计的初相值进行共轭相乘，去除短突发信号中的初始相位；
r3(n)＝r2(n)*exp(-j*φest) (5)
S406对去完初相的接收符号序列进行独特码错误统计，得出独特码错误数量，完成短突发信号的再解调。
突发的结构如图6所示，假设突发长度为600个符号，可参考图5，本发明所述长突发再解调方法包括以下步骤：
S501把解调后的符号数据和译码后重新编码数据进行共轭相关运算，完成接收序列去调制运算；
S502把去调制后的序列划分成6段，每段长度是100，求出每段的相位，并计算出相邻两段的相位差，进而得到突发信号的频率；
S503根据估计的载波频率，产生本地载波，并去除接收长突发符号的载波；
S504把接收序列分成6段，把去除载波频率后的符号数据和译码后重新编码数据进行共轭相关求和运算，获得接收6段突发符号的初相值；
其中θi表示估计出的6段相位值。
S505把接收序列分成6段，分别和估计出的相位值进行共轭乘法运算，去除长突发信号中的相位差；
r3(n)＝r2(n)*exp(-j*θi) (9)
S506对去完初相的接收符号序列进行独特码错误统计，得出独特码错误数量，完成长突发信号的再解调。
通过以上步骤，完成了本发明所述卫星移动通信系统可变长度突发信号的译码辅助解调方法。
总之，本发明根据突发信号长度把突发信号分为长突发信号和短突发信号，提出长突发解调方法和短突发解调方法。同时，由于突发信号单次解调中容易存在解调错误，本发明又提出了采用通过再解调判定模块来进行判断决定是否启用再解调运算，在高信噪比下节省运算时间，在低信噪比下通过迭代运算来提高误码性能。
可见，本发明设计了一种可靠性高的突发信号解调方法，对卫星移动通信系统具有重要意义。

Claims (5)

1.一种可变长度突发信号的译码辅助解调方法，其特征在于，适用于卫星移动通信系统，包括以下步骤：
(101)对接收到的数字基带信号通过数据下变频处理去除基带信号的固定频差，然后进行匹配滤波处理；
(102)对匹配滤波后的样点数据进行定时估计得到定时偏差信息，并根据定时偏差信息内插得到符号数据；
(103)根据突发符号的长度，完成短突发解调处理或者长突发解调处理，统计独特码错误数目；
(104)对解调的数据进行解扰、解交织和译码；
(105)对译码后的数据进行再解调判定，如果满足再解调判定条件，则转到步骤(106)；如果不满足再解调判定条件，则转到步骤(109)；
(106)对译码后的数据依次进行编码、交织、加扰、调制和组帧处理；
(107)根据接收符号的长度，进行短突发再解调处理或者长突发再解调处理，并统计出独特码错误数目；
(108)对再解调的数据进行解扰、解交织和译码，然后转到步骤(105)；
(109)完成解调和译码，步骤结束。
2.根据权利要求1所述的一种可变长度突发信号的译码辅助解调方法，其特征在于：所述步骤(105)中再解调判定的具体方式为：
(201)将计数器清零；
(202)判断是否含有CRC校验，如果有CRC校验则转入步骤(203)，否则转入步骤(206)；
(203)判断编码序列的CRC校验是否正确，如果正确则转入步骤(207)，否则转入步骤(204)；
(204)判断计数器的计数值是否大于阈值N，若是则转入步骤(207)，否则转入步骤(205)；
(205)运行短突发或长突发再解调，并将计数器加1，然后转入步骤(202)；
(206)判断突发的独特码错误数目是否小于阈值P，若是则转入步骤(207)，否则转入步骤(204)；
(207)完成再解调判定，步骤结束。
3.根据权利要求1所述的一种可变长度突发信号的译码辅助解调方法，其特征在于，所述步骤(103)中长突发解调处理的方式为：
S301对接收到的符号数据，按照匹配范围依次取出独特码并与已知独特码进行差分匹配，其中相关值最大的位置就是序列的首符号位置，进而获得序列的最佳符号；
S302提取出接收序列符号的独特码数据，将该独特码数据分段地与已知独特码进行相关求和，对不同段的独特码相关和进行前后差分运算并求相位，根据不同段的相位变化估计出突发载波频率；
S303根据估计的载波频率，产生本地载波，并去除突发符号的载波频率；
S304提取出序列符号的独特码数据，将该独特码数据分段地与已知独特码进行相关累加求和，并对累加和做求角度运算，获得各段突发的相位估计值；
S305把接收序列按照独特码分成数段，分别乘以估计相位值，去除长突发信号中的相位差；
S306对去完相位差的接收符号序列进行独特码错误统计，得出独特码错误数量，完成长突发信号的解调。
4.根据权利要求1所述的一种可变长度突发信号的译码辅助解调方法，其特征在于，所述步骤(107)中短突发信号的再解调方式为：
S401把解调后的符号数据与译码后重新编码的数据进行共轭相关运算，完成接收序列去调制运算；
S402对去调制后的短突发符号进行固定点数的FFT运算，对FFT计算结果求取平方和最大值对应的位置，并根据位置估计出接收序列的频率；
S403根据估计的载波频率，产生本地载波，并去除接收短突发符号的载波；
S404将去除载波频率后的符号数据与译码后重新编码的数据进行共轭相关求和运算，得到接收突发符号的初相值；
S405把接收短突发信号和估计的初相值进行共轭相乘，去除短突发信号中的初始相位；
S406对去完初相的接收符号序列进行独特码错误统计，得出独特码错误数量，完成短突发信号的再解调。
5.根据权利要求1所述的一种可变长度突发信号的译码辅助解调方法，其特征在于，所述步骤(107)中长突发信号的再解调步骤如下：
S501将解调后的符号数据与译码后重新编码的数据进行共轭相关运算，完成接收序列去调制运算；
S502把去调制后的序列划分成数段，求出每段的相位，并计算出相邻两段的相位差，进而得到突发信号的频率；
S503根据估计的载波频率，产生本地载波，并去除接收长突发符号的载波；
S504把接收序列分成数段，把去除载波频率后的符号数据和译码后重新编码数据进行共轭相关求和运算，获得接收数段突发符号的初相值；
S505把接收序列分成数段，分别与估计出的相位值进行共轭乘法运算，去除长突发信号中的相位差；
S506对去完初相的接收符号序列进行独特码错误统计，得出独特码错误数量，完成长突发信号的再解调。
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