CN1097912A

CN1097912A - 连续相位调制的解调方法及其解调电路

Info

Publication number: CN1097912A
Application number: CN 93111585
Authority: CN
Inventors: 李斌
Original assignee: COMMUNICATION ENGINEERING COLLEGE PLA
Current assignee: COMMUNICATION ENGINEERING COLLEGE PLA
Priority date: 1993-07-22
Filing date: 1993-07-22
Publication date: 1995-01-25

Abstract

本发明涉及一种数字通信中连续相位调制的解调方法及其解调电路，它对中频滤波器处理后的调制信号提取其至少两个给定时间间隔内的相位增量信号，再将该相位增量序列信号进行序列估值，就得到调制信号的解调码元。本发明的电路是在中频滤波器之后接入相位增量估值器和相位增量序列估值器。

Description

本发明涉及一种数字通信中连续相位调制的解调方法及其解调电路。

连续相位调制（Continuous Phase Modulation，CPM）是一种恒定包络的相位连续变化的现代数字调制制度。由于它具有良好的频谱特性和良好的误码性能，因而广泛地应用于移动通信和卫星通信等领域。

目前CPM的解调方法主要分为相干解调和非相干解调这二大类。其中相干解调采用最大似然序列估值（Maximum-Likelihood Sequence Estimation，MLSE）来实现，它是将由接收器接收到的调制信号经中频滤波器滤波，再通过匹配滤波器组送入MLSE算法电路进行处理，得到解调的数字信号。尽管MLSE解调可获得最佳的误码性能，但由于MLSE解调需要大量的匹配滤波器和极其复杂的算法（如维持比算法），因而MLSE解调的实现非常复杂，有时甚至难于实现。另外MLSE解调要求提取CPM的相干载波，这不仅增加了MLSE解调的实现复杂度，而且在某些场合（如在移动通信环境），相干载波根本无法提取，从而使得MLSE解调无法实现。

CPM的另一类解调-非相干解调通常有差分解调（或鉴频解调）等方法，它是将由接收器接收到的调制信号经中频滤波器滤波后，再经差分电路（或鉴频电路）和判决电路处理就得到解调数字信号。尽管差分解调（或鉴频解调等）的实现非常简单，但其误码性能与相干解调的误码性能相比有很大的恶化，在功率受限的情况下很少采用。

从以上分析可以看出CPM解调存在着实现复杂性与误码性能之间的一对矛盾。

本发明的目的就是为了解决上述问题，提出一种既具有良好的误码性能，又很容易实现且适用性强的连续相位调制的解调方法及其解调电路。

本发明的技术解决方案：

一种连续相位调制的解调方法，它将由接收器接收到的调制信号先进行中频滤波处理，其特征在于对中频滤波处理后的调制信号提取其至少两个给定时间间隔内的相位增量信号，该给定时间间隔应小于10个发射调制信号的码元宽度，再将上述相位增量序列信号进行序列估值，就得到调制信号的解调码元。

一种连续相位调制的解调电路，它包括有接收器和中频滤波器，其特征在于中频滤波器的输出与相位增量估值器的输入连接，相位增量估值器的输出与相位增量序列估值器的输入连接。

本发明利用CPM的相位连续的特点和相位增量序列与CPM信息序列之间的对应关系，采用相位增量序列估值的方法对CPM信号进行解调。本发明具有以下几个特点：

（1）由于本发明采用相位增量序列估值的方法对CPM信号进行解调，它只需提取相位增量信号，因而它不仅避免了相干解调所需要的大量匹配滤波器，而且避免了相干载波的提取。所以该方法极其容易实现。另外，正因为该方法避免了相干载波的提取，因而在某些无法提取相干载波的场合（如移动通信环境），它仍然适用。

（2）由于本发明采用相位增量序列估值对CPM信号进行解调，它处理的是相位增量序列，因而本发明所采用的序列估值算法与MLSE算法不同。这种算法非常简单，很容易实现。

（3）由于本发明采用相位增量序列估值对CPM信号进行解调，它是一种序列估值，也可称为软判译码，因而它具有良好的误码性能，它远远优于常规的非相干解调的误码性能，并接近于相干解调的误码性能。

图1是本发明的原理框图;

图2是本发明相位增量估值器的一种实现框图;

图3是本发明相位增量估值器的另一种实现框图;

图4是本发明相位增量序列估值器的一种实现框图;

图5是本发明相位增量序列估值器的另一种实现框图;

如图1，当发射机发送的调制信号经过通信信道后，接收器接收该传输信号r（t），送入中频滤波器进行滤波。在中频滤波器和相位增量估值器之间最好接入限幅器，使得中频滤波器的输出信号通过限幅器限幅后，其信号幅度平稳。限幅器输出的平稳信号r_IF（t）送入相位增量估值器进行信号的相位增量提取，提取其给定时间间隔内的相位增量信号△θ，该给定时间间隔最好为发射调制信号的1-2个码元宽度，相位增量信号△θ被送入相位增量序列估值器进行序列估值，相位增量序列估值器最好采用长度为20-40个相位增量信号进行相位增量序列估值，序列估值最好采用最大似然序列估值，最后得到调制信号的解调码元。

本发明中，相位增量估值器可由图2所示的原理框图来实现，它由鉴频器、积分器串接组成，其中频滤波器的输出接鉴频器的输入，其积分器的输出接相位增量序列估值器的输入。该相位增量估值器中的鉴频器用来检测连续相位调制（CPM）的频率信号，即CPM相位信号的导数信号，积分器就在给定时间间隔内对该CPM频率信号进行积分，从而得到了在给定时间间隔内的相位增量模拟信号△θ。

相位增量估值器也可由图3所示的原理框图来实现，它由延时电路T，九十度相移电路P，乘法电路M₁、M₂，低通滤波器F₁、F₂，抽样电路S₁、S₂和相位计算电路C组成，中频滤波器的输出一路直接与延时电路T的输入连接，另两路分别与两乘法电路M₁、M₂的输入连接，延时电路T的输出一路与乘法电路M₁的另一输入端相连，其输出的另一路直接与九十度相移电路P的输入连接，九十度相移电路P的输出与乘法电路M₂的另一输入端连接，乘法电路M₁、M₂的输出分别与各自的低通滤波器F₁、F₂的输入连接，F₁、F₂的输出分别接抽样电路S₁、S₂的输入，S₁、S₂的输出与相位计算电路C的两个输入端连接，相位计算电路C的输出与相位增量序列估值器的输入连接。

该电路中，延时电路T将由中频滤波器送来的信号r_IF（t）进行延时，延时时间与相位增量信号提取的给定时间相同，九十度相移电路P就对延时后的信号进行九十度相移。乘法电路M₁将中频滤波器送来的信号与其延时后的信号相乘得到相位增量的余弦信号，乘法电路M₂将中频滤波器送来的信号与其延时、相移后的信号相乘得到相位增量的正弦信号，相位增量余弦信号和正弦信号分别送入低通滤波器F₁、F₂，得到各自的基带信号，再分别经抽样电路S₁、S₂送入相位计算电路C，相位计算电路C根据相位增量的余弦值和正弦值计算出相位增量值。相位计算电路C可由模数转换电路（A/D）和数据存贮器（ROM）构成，其中ROM是一个以余弦值和正弦值为地址的相位表。相位计算电路C也可由模数转换电路（A/D）和微处理器构成。计算电路所输出的就是相位增量数字信号△θ。

本发明中，相位增量序列估值器可由图4所示的原理框图来实现，它由采样保持电路、模数转换电路和微处理器串接构成，其中采样保持电路和模数转换电路用于对图2所示的相位增量估值器输出的相位增量模拟信号进行采样保持和模数转换，若对于图3所示的相位增量估值器输出的相位增量数字信号，则可省去采样保持电路模数转换电路，微处理器对相位增量序列信号进行最大似然序列估值，最后就得到连续相位调制信号的解调码元。

相位增量序列估值器中的微处理器也可换用由一系列数字逻辑控制电路和存贮器构成的电路，如图5，它同样完成相位增量的序列估值，得到调制信号的解调码元。

Claims

1、一种连续相位调制的解调方法，它将由接收器接收到的调制信号先进行中频滤波处理，其特征在于对中频滤波处理后的调制信号提取其至少两个给定时间间隔内的相位增量信号，该给定时间间隔应小于10个发射调制信号的码元宽度，再将上述相位增量序列信号进行序列估值，就得到调制信号的解调码元。

2、按权利要求1所述的连续相位调制的解调方法，其特征在于给定时间间隔最好为发射调制信号的1-2个码元宽度。

3、按权利要求1所述的连续相位调制的解调方法，其特征在于序列估值最好采用20-40个相位增量信号，并最好采用最大似然序列估值。

4、一种连续相位调制的解调电路，它包括有接收器和中频滤波器，其特征在于中频波器的输出与相位增量估值器的输入连接，相位增量估值器的输出与相位增量序列估值器的输入连接。

5、按权利要求4所述的连续相位调制的解调电路，其特征在于相位增量估值器可由鉴频器、积分器串接组成，其中频滤波器的输出接鉴频器的输入，其积分器的输出接相位增量序列估值器的输入。

6、按权利要求4所述的连续相位调制的解调电路，其特征在于相位增量估值器由延时电路T，九十度相移电路P，乘法电路M₁、M₂，低通滤波器F₁、F₂，抽样电路S₁、S₂和相位计算电路C组成，中频滤波器的输出一路直接与延时电路T的输入连接，另两路分别与两乘法电路M₁、M₂的输入连接，延时电路T的输出一路与乘法电路M₁的另一输入端相连，其输出的另一路直接与九十度相移电路P的输入连接，九十度相移电路P的输出与乘法电路M₂的另一输入端连接，乘法电路M₁、M₂的输出分别与各自的低通滤波器F₁、F₂的输入连接，F₁、F₂的输出分别接抽样电路S₁、S₂的输入，S₁、S₂的输出与相位计算电路C的两个输入端连接，相位计算电路C的输出与相位增量序列估值器的输入连接。

7、按权利要求4所述的连续相位调制的解调电路，其特征在于最好在中频滤波器和相位增量估值器之间接入限幅器。

8、按权利要求6所述的连续相位调制的解调电路，其特征在于相位计算电路C可由模数转换电路（A/D）和数据存贮器（ROM）构成，也可由模数转换电路（A/D）和微处理器构成。

9、按权利要求4所述的连续相位调制的解调电路，其特征在于相位增量序列估值器可由采样保持电路、模数转换电路和微处理器串接构成。

10、按权利要求9所述的连续相位调制的解调电路，其特征在于相位增量序列估值器中的微处器也可换用由一系列数字逻辑控制电路和存贮器构成的电路。