CN109861943B - 多维8psk信号的译码方法、译码器及接收机 - Google Patents

Abstract

本发明适用于卫星通信、卫星遥感、卫星广播地面数字接收技术领域，提供了一种多维8PSK信号的译码方法、译码器及接收机。本发明通过设计欧几里得度量表和多维8PSK的并行译码状态转移图，分别将4个分支度量(BM)所对应的每条译码路径上的欧几里得度量数据进行累加，选择累加值最小的路径作为各个分支度量的最适译码路径，这4个最小累加值组成该组符号的最小分支度量。本发明代替了传统计算欧几里得度量和分支度量需要的浮点运算，大大减少了对硬件资源的消耗和降低了应用该译码方法的硬件条件。另外，初步确定每个符号在8PSK星座映射图中的扇区位置后再予以纠正，使译码精度得到提高。

Description

多维8PSK信号的译码方法、译码器及接收机

技术领域

本发明属于卫星通信、卫星遥感、卫星广播地面数字接收技术领域，尤其涉及一种多维8PSK信号的译码方法、译码器及接收机。

背景技术

在卫星通信系统中，针对无线载波通信信号常用的调制方式有PSK(Phase-ShiftKeying，相移键控)、QAM(Quadrature Amplitude Modulation，正交幅度调制)、APSK(Amplitude Phase-Shift Keying，振幅相移键控)等，其中，PSK调制技术又有BPSK(BinaryPhase-Shift Keying，二相相移键控)、QPSK(Quadrature Phase-Shift Keying，正交相移键控)、OQPSK(Offset-QPSK，偏移四相相移键控)、8PSK(八相相移键控)之分。

接收机在接收到载波信号之后需要进行解调、译码，PSK调制方式的载波信号通常采用TCM(Trellis Coded Modulation，网格编码调制)格式来编码，接收机在译码时又需要根据PSK维度的不同采用合适的译码方法，才能减少对硬件资源的消耗，提高译码精度。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题为如何对多维8PSK信号进行译码，旨在降低实现译码的硬件要求，减少对硬件资源的消耗，提高译码精度。

为解决上述技术问题，本发明实施例是这样实现的，一种多维8PSK信号的译码方法，包括：

反正切步骤：将解调得到的基带I路信号和基带Q路信号转换为包含相位信息的符号数据；所述符号数据用于表征所对应的符号在IQ直角坐标系下的相位信息；

欧几里得度量查找步骤：根据每个符号的相位信息，在预置的欧几里得度量表中查找出每个符号所对应的一组欧几里得度量数据；

最小分支度量选择步骤：根据预置的并行译码状态转移图，以8PSK星座映射图中的点000作为译码初始点，分别将4个分支度量所对应的每条译码路径上的欧几里得度量数据进行累加，选择累加值最小的路径作为各个分支度量的最适译码路径，这4个最小累加值组成该组符号的最小分支度量，其中，根据多维8PSK的维度n，以n个符号为一组计算该组符号的最小分支度量；

卷积编码步骤：对最小分支度量值的维特比译码结果进行卷积编码，得到卷积编码值；

扇区查找步骤：利用每个符号的相位信息初步确定该符号在8PSK星座映射图中所在的扇区；

译码数据纠正步骤：根据初步确定的扇区数据和所述卷积编码值，修正扇区位置和确定译码数据。

本发明实施例还提供了一种多维8PSK信号译码器，包括：

反正切模块：将解调得到的基带I路信号和基带Q路信号转换为包含相位信息的符号数据；所述符号数据用于表征所对应的符号在IQ直角坐标系下的相位信息；

欧几里得度量查找模块：根据每个符号的相位信息，在预置的欧几里得度量表中查找出每个符号所对应的一组欧几里得度量数据；

最小分支度量选择模块：根据预置的并行译码状态转移图，以8PSK星座映射图中的点000作为译码初始点，分别将4个分支度量所对应的每条译码路径上的欧几里得度量数据进行累加，选择累加值最小的路径作为各个分支度量的最适译码路径，这4个最小累加值组成该组符号的最小分支度量，其中，根据多维8PSK的维度n，以n个符号为一组计算该组符号的最小分支度量；

卷积编码模块：对最小分支度量值的维特比译码结果进行卷积编码，得到卷积编码值；

扇区查找模块：利用每个符号的相位信息初步确定该符号在8PSK星座映射图中所在的扇区；

译码数据纠正模块：根据初步确定的扇区数据和所述卷积编码值，修正扇区位置和确定译码数据。

本发明实施例还提供了一种接收机，包括如上所述的多维8PSK信号译码器；还包括：

8PSK IQ解调模块，用于将接收到的卫星信号采用PSK解调的方式得到基带I路信号和基带Q路信号，并输出给所述反正切模块；

维特比译码模块，与所述最小分支度量选择模块连接，用于对所述最小分支度量选择模块所选择的最小分支度量值进行译码，并将得到串行译码数据输出至所述卷积编码模块，并且在译码过程中，每正确译出一个译码数据则将归一化值以加一的幅度变化一次并输出归一化值。

本发明实施例通过设计欧几里得度量表和多维8PSK的并行译码状态转移图，分别将4个分支度量所对应的每条译码路径上的欧几里得度量数据进行累加，选择累加值最小的路径作为各个分支度量的最适译码路径，这4个最小累加值组成该组符号的最小分支度量。代替了传统计算欧几里得度量和分支度量需要的浮点运算，大大减少了对硬件资源的消耗和降低了应用该译码方法的硬件条件。另外，初步确定每个符号在8PSK星座映射图中的扇区位置后再予以纠正，使译码精度得到提高。

附图说明

图1是本发明第一实施例提供的多维8PSK信号的译码方法的流程图；

图2是本发明第一实施例提供的8PSK的星座映射图；

图3是本发明第一实施例提供的并行译码状态转移图；

图4是本发明第一实施例提供的8PSK的星座映射图的扇区划分图；

图5是本发明第二实施例提供的包含有多维8PSK信号译码器的接收机的结构图。

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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明通过设计欧几里得度量表和多维8PSK的并行译码状态转移图，分别将4个分支度量(BM)所对应的每条译码路径上的欧几里得度量数据进行累加，选择累加值最小的路径作为各个分支度量的最适译码路径，这4个最小累加值组成该组符号的最小分支度量，以代替传统计算欧几里得度量和分支度量需要的浮点运算。

图1示出了本发明第一实施例提供的多维8PSK信号的译码方法的流程。

参照图1，该译码方法包括：

反正切步骤S101，将解调得到的基带I路信号和基带Q路信号转换为包含相位信息的符号数据；所述符号数据用于表征所对应的符号在IQ直角坐标系下的相位信息。

在将卫星信号调制为基带I路信号和基带Q路信号后，可以在星座图中是以星座点的方式表示出来，叫做星座图映射，星座映射图如图2所示，图2是8PSK的星座映射图，有8个星座点，而实际信号的每个符号均是这8个星座点的其中一种，而8个星座点有各自的坐标值，星座点坐标包含着信号经过编码后输出的信息。

星座映射图也是一个直角坐标系，有I轴和Q轴。信号解调后便可以获得在该信号这个坐标系中坐标信息，基带I路信号和基带Q路信号表示的就是该符号在星座图的位置，即I轴和Q轴的坐标信息，其中，I路信号又称为同相分量、余弦分量，Q路信号又称为正交分量、正弦分量。I轴信息和Q轴信息均以6比特数据表示出来。

就像XY直角坐标系中已知x和y的值，便可以求得该点的正切值，通过求反正切，就可以得到该点在坐标系中相位。相位数据就是利用I轴和Q轴的位置数据，通过求反正切得到一个相位值，本实施例中以一个10比特二进制数据表示转换后的符号数据，例如一个10比特数据[1000000000]表示的就是该符号的相位θ为180°。

欧几里得度量查找步骤S102，根据每个符号的相位数据，在预置的欧几里得度量表中查找出每个符号所对应的一组欧几里得度量数据。

本实施例中，欧几里得度量表是以在寄存器中赋值的形式储存的一组度量数据，程序运行时调用寄存器，读寄存器的值，从而进行查表。

计算欧几里得度量的时候是以每个符号为单位进行计算，每个符号根据欧几里得度量查找表获得一个相对应的欧几里得度量值，一个符号对应一个θ，对应一组C值(C0,C1,C2,C3)。

该欧几里得表以θ以1.5°为区间精度，将区间[0，π]分成120份，该表如下：

根据输入的10比特符号数据，查找该表中相对应的欧几里得度量。欧几里得度量以π为周期，将θ＝[0，π]代入下述公式(a)、(b)、(c)、(d)，便可获得这组欧几里得度量数据，并对数据进行标准化处理，以整型的数据格式落在区间[0,7]。

其中，θ是每个符号在IQ直角坐标系下的相位，θ＝[0，π]，上述公式中以π为周期。在θ＝[π，2π]，有C0(θ)＝C0(θ-π)，C1(θ)＝C1(θ-π)，C2(θ)＝C2(θ-π)，C3(θ)＝C3(θ-π)，上述C0、C1、C2、C3为每个符号对应的一组欧几里得数据。

最小分支度量选择步骤S103，对于每组符号，根据预置的并行译码状态转移图，以8PSK星座映射图中的点000作为译码初始点，分别将4个分支度量所对应的每条译码路径上的欧几里得度量数据进行累加，选择累加值最小的路径作为各个分支度量的最适译码路径，这4个最小累加值组成该组符号的最小分支度量，其中，根据多维8PSK的维度n，以n个符号为一组计算该组符号的最小分支度量。

计算最小分支度量的时候以每组符号为单位进行计算，每组符号包含多组C值(因为一个符号对应一组C值)，对应一组分支度量BM值(BM00，BM01，BM10，BM11)。其中，每组符号的译码路径与自身的编码路径互逆。本步骤具体是将欧几里得度量累加，累加方式按照并行译码状态转移图3中存在的可能路径，并在这些路径中选择累加值最小的作为分支度量。图3以并行译码状态转移图的形式示出了所有译码路径。当1维时，一组符号中只有一个符号，以星座映射图点000作为初始点，从点000移动到第一个符号，完成一次1维8PSK译码；当2维时，一组符号中有两个符号，以点000作为初始点，从点000移动到第一个符号，再移动到第二个符号，完成一次2维8PSK译码。星座点000、100在译码状态图表示为00，星座点001、101在译码状态图表示为01，星座点010、110在译码状态图表示为10，星座点011、111在译码状态图表示为11。

由图3可知，一共有4条译码路径，每个维度内的从上到下4个黑色圆点表示4条译码路径分支度量值，即BM值，从上到下的4个BM值分别标记为BM00、BM01、BM10、BM11。1维8PSK(1D-8PSK)时，BM00＝C0，BM01＝C1，BM10＝C2，BM11＝C3；当2维8PSK(2D-8PSK)时，BM00有4条路径，BM100＝C0+C0，BM200＝C0+C2，BM300＝C2+C2，BM400＝C2+C0，选择其中最小的BM值作为BM00，以此类推，按照该图3可获得多维8PSK相对应的多组分支度量值，并从中筛选出4个译码路径分支的最小度量值。

可以看出，维数为n的分支度量由n个符号决定，即n个符号决定一组最小分支度量，结合译码状态转移图，可知，1维时只有一个符号，2维时有两个符号，3维时有三个符号，n维时有n个符号。计算每个最小分支度量时，以星座映射图中的点000为初始点。

卷积编码步骤S104，对最小分支度量值的维特比译码结果进行卷积编码，得到卷积编码值。

筛选出每个编码路径分支的最小度量值之后，对所述最小分支度量选择模块所选择最小分支度量值进行译码，得到串行译码数据，对串行译码数据进行卷积编码，每1比特串行数据产生2比特并行编码数据X,Y。

在对多维8PSK信号编码时，对不同维数的8PSK的卷积编码方式也不同，例如，2维8PSK用到的是1/2卷积编码，3维8PKS用到的是1/3卷积编码，n维8PSK用到的是1/n卷积编码。其中，1/2卷积编码就是1个1比特数据经过卷积编码产生2个1比特数据，1/n卷积编码便是1个1比特数据经过卷积编码产生n个1比特数据。

扇区查找步骤S105，利用每个符号的相位信息初步确定该符号在8PSK星座映射图中所在的扇区。

本实施例中，设置一扇区查找表，扇区查找表为在寄存器中赋值的一组扇区数据，根据8PSK的星座映射图，均等划分为16个扇区，如图4所示，扇区查找表的扇区数据与输入的10比特符号数据中的高4位数据相对应。

360°的圆分为16个扇区(换算为二进制数据，4位二进制数据即可以表示这16个扇区数据，从0到15，即0000到1111)，每个区的相位范围为22.5°。10比特的符号数据表示每符号的相位，其高4位也是包含了相位信息，取高4位数据作为扇区数据，表示该点所属的扇区。例如有1个符号，它的10比特数据为[100000001]表示的是180.3515625°，高四位[1000]表示该符号属于第8个扇区。查表的过程便是：每接收一个符号数据，则将其高4位所对应的相位逆映射到8PSK的星座映射图，与预存的该8PSK的星座映射图各扇区的相位范围进行比较，初步确定该符号在8PSK星座映射图中的扇区位置，取该扇区位置信息作为该符号的扇区数据，此过程相当于一个“硬判决”的过程。

译码数据纠正步骤S106，根据初步确定的扇区数据和所述卷积编码值，修正扇区位置和确定译码数据。

考虑到因为实际信号传输过程中会有噪声，所以实际上解调后的数据不能完全对应上星座图上的8个坐标点，坐标点会发生偏移，偏移量大小由信号质量所决定。因此，实际上还需要一个纠正的过程，这个纠正的过程需要卷积编码值的参与。当初步确定扇区位置位于8PSK星座映射图中的两个星座点之间时，其中星座点坐标的最低位数据与所对应卷积编码值相同的星座点，作为最终的译码数据。

具体地，在有噪声的情况下，虽然每个符号经过星座图逆映射得到的扇区数据会发生偏移原本所应该对应的星座点，但是也不会偏移到其他星座点上去。例如一个相位为22.5°的符号，该点处于星座点000和001的中间分界线上，但是该点原本应该是要属于星座点000的，为了能获得正确的译码数据，所以在译码过程中需要对扇区数据进行纠正，相当于需要判断最低位数据是0还是1。

以2维8PSK为例，假设星座点坐标为U1C2C1，2维8PSK进行译码时以2个符号为一组计算一组最小分支度量，经过维特比译码器译码，获得1个1比特的译码数据，这个译码数据可以经过卷积编码获得2个1比特数据，分别对应2个坐标点U1C2C1中的C1数据，所以可以用这2个卷积编码数据去分别纠正这2个坐标点数据(U1、C2、C1数据)，只有获得到正确的U1C2C1数据才能保证信号能够正确地译码。对于n维8PSK进行译码时以n个符号为一组计算最小分支度量，对应n个卷积编码数据去分别纠正这n个符号。具体地，在2维8PSK中串行译码数据经过1/2卷积编码后获得卷积编码数据X和Y(获得的数据是XYXYXY…的串行数据，每个X或Y数据对应一个符号)，该X或Y值对应着符号的坐标点最低位数据c(符号经过星座图逆映射后得到的坐标点假设为abc)。将该数据与扇区数据中的第三位m(扇区数据假设为hlmn)进行对比，如果该值相同，则认为该符号的扇区数据是正确的，如果值不相同，则需要修正扇区数据。具体到上文所说的相位为22.5°的符号，此时经过1/2卷积编码后获得卷积编码数据X和Y应该是“0”，此时就应判断为坐标点实际是星座点“000”。

再例如，初步确定的扇区位置位于图4的第15扇区，此时两边对应的星座点分别是“000”和“111”，前两位数字并不相同，此时也需要根据第三位数据来判断，假如经过1/2编码后获得卷积编码数据X和Y应该是“0”，此时就应判断为坐标点实际是“000”，假如经过1/2编码后获得卷积编码数据X和Y应该是“1”，此时就应判断为坐标点实际是“111”。

可以看出，因为任意相邻的两个坐标的最后一位数据都不相同，都是0和1交替出现，因此在初步确定扇区位置之后，根据最后一位数据即可确定出该符号是属于哪一个星座点。

进一步地，上述译码方法还包括有归一化变化速率检测步骤：检测归一化值的变化速率；其中，归一化值用于表征在维特比译码过程中正确得到译码数据的次数，初始值为零；在对最小分支度量的维特比译码过程中，每正确译出一个数据则将所述归一化值以加一的幅度变化一次，以8比特数据流进行输出。

归一化值的累加过程具体如下：根据译码结果，将译码数据填充到原始编码状态转移图，追溯编码路径，如果每一次译码结果所对应的编码状态正确，则归一化值加一。译码数据正确率越高则归一化值变化速率也就越快，译码数据正确率高于一定阈值则判断为不同步状态。不同步状态时，停止对相位数据的变化相位进行调整，即将各符号的相位数据均旋转至与当前状态所对应的相位以进行同步调整。

相应地，在反正切步骤S101之后、欧几里得查找步骤S102之前，上述译码方法还包括有相位调整步骤：若在归一化变化速率检测步骤检测到归一化值的变化速率大于预设的变化阈值时，将各符号的相位均旋转至与当前状态所对应的相位以进行同步调整。

更一步地，为配合译码数据的延迟输出，从而需要对扇区数据进行延迟，因此上述译码方法还包括一延迟步骤：将扇区数据进行延迟，以同步每个符号中的扇区信息和卷积编码数据。然后再执行扇区纠正步骤S106。

可以看出，本发明第一实施例通过设计欧几里得度量表和多维8PSK的并行译码状态转移图，将每条译码路径上的欧几里得度量数据进行累加，选择累加值最小的路径作为该组符号的最适译码路径，最小累加值作为该组符号的最小分支度量，代替了传统计算欧几里得度量和分支度量需要的浮点运算，大大减少了对硬件资源的消耗和降低了应用该译码方法的硬件条件。另外，初步确定每个符号在8PSK星座映射图中的扇区位置后再予以纠正，使译码精度得到提高。

图5示出了本发明第二实施例提供的包含有多维8PSK信号译码器的接收机的结构。参照图5，该接收机包括：

8PSK IQ解调模块51，用于将接收到的卫星信号采用PSK解调的方式得到基带I路信号和基带Q路信号，并输出给所述反正切模块。

多维8PSK信号译码器52至少包括反正切模块521、欧几里得度量查找模块523、最小分支度量选择模块524、1/2卷积编码模块525、扇区查找模块527、扇区纠正模块529。还可以进一步包括相位调整模块522、归一化变化速率检测模块526、延迟模块528。

维特比译码模块53，与最小分支度量选择模块524连接，用于对最小分支度量选择模块524所选择的最小分支度量值进行译码，并将得到串行译码数据输出至卷积编码模块525，并且在译码过程中，每正确译出一个译码数据则将归一化值以加一的幅度变化一次并输出归一化值。

下文对多维8PSK信号译码器52中的各模块进行详细说明。

反正切模块521------用于将解调得到的基带I路信号和基带Q路信号转换为包含相位信息的符号数据；所述符号数据用于表征所对应的符号在IQ直角坐标系下的相位信息。在将卫星信号调制为基带I路信号和基带Q路信号后，可以在星座图中是以星座点的方式表示出来，叫做星座图映射，星座映射图如图2所示，图2是8PSK的星座映射图，有8个星座点，而实际信号的每个符号均是这8个星座点的其中一种，而8个星座点有各自的坐标值，星座点坐标包含着信号经过编码后输出的信息。

星座映射图也是一个直角坐标系，有I轴和Q轴。信号解调后便可以获得在该信号这个坐标系中坐标信息，基带I路信号和基带Q路信号表示的就是该符号在星座图的位置，即I轴和Q轴的坐标信息，其中，I路信号又称为同相分量、余弦分量，Q路信号又称为正交分量、正弦分量。I轴信息和Q轴信息均以6比特数据表示出来。

就像XY直角坐标系中已知x和y的值，便可以求得该点的正切值，通过求反正切，就可以得到该点在坐标系中相位。相位数据就是利用I轴和Q轴的位置数据，通过求反正切得到一个相位值，本实施例中以一个10比特二进制数据表示转换后的符号数据，例如一个10比特数据[1000000000]表示的就是该符号的相位θ为180°。

欧几里得度量查找模块523------用于根据每个符号的相位数据，在预置的欧几里得度量表中查找出每个符号所对应的一组欧几里得度量数据。

本实施例中，欧几里得度量表是以在寄存器中赋值的形式储存的一组度量数据，程序运行时调用寄存器，读寄存器的值，从而进行查表。

根据输入的10比特符号数据，查找该表中相对应的欧几里得度量。欧几里得度量以π为周期，将θ＝[0，π]代入下述公式(a)、(b)、(c)、(d)，便可获得这组欧几里得度量数据，并对数据进行标准化处理，以整型的数据格式落在区间[0,7]。

其中，θ是每个符号在IQ直角坐标系下的相位，θ＝[0，π]，上述公式中以π为周期。在θ＝[π，2π]，有C0(θ)＝C0(θ-π)，C1(θ)＝C1(θ-π)，C2(θ)＝C2(θ-π)，C3(θ)＝C3(θ-π)，上述C0、C1、C2、C3为每个符号对应的一组欧几里得数据。

其中，欧几里得表如第一实施例所述，此处不再赘述。

最小分支度量选择模块524------对于每组符号，根据预置的并行译码状态转移图，以8PSK星座映射图中的点000作为译码初始点，分别将4个分支度量所对应的每条译码路径上的欧几里得度量数据进行累加，选择累加值最小的路径作为各个分支度量的最适译码路径，这4个最小累加值组成该组符号的最小分支度量，其中，根据多维8PSK的维度n，以n个符号为一组计算该组符号的最小分支度量。

计算最小分支度量的时候以每组符号为单位进行计算，每组符号包含多组C值(因为一个符号对应一组C值)，对应一组分支度量BM值(BM00，BM01，BM10，BM11)。其中，每组符号的译码路径与自身的编码路径互逆。本步骤具体是将欧几里得度量累加，累加方式按照并行译码状态转移图3中存在的可能路径，并在这些路径中选择累加值最小的作为分支度量。图3以并行译码状态转移图的形式示出了所有译码路径。当1维时，一组符号中只有一个符号，以星座映射图点000作为初始点，从点000移动到第一个符号，完成一次1维8PSK译码；当2维时，一组符号中有两个符号，以点000作为初始点，从点000移动到第一个符号，再移动到第二个符号，完成一次2维8PSK译码。星座点000、100在译码状态图表示为00，星座点001、101在译码状态图表示为01，星座点010、110在译码状态图表示为10，星座点011、111在译码状态图表示为11。

由图3可知，一共有4条译码路径，每个维度内的从上到下4个黑色圆点表示4条译码路径分支度量值，即BM值，从上到下的4个BM值分别标记为BM00、BM01、BM10、BM11。1维8PSK(1D-8PSK)时，BM00＝C0，BM01＝C1，BM10＝C2，BM11＝C3；当2维8PSK(2D-8PSK)时，BM00有4条路径，BM100＝C0+C0，BM200＝C0+C2，BM300＝C2+C2，BM400＝C2+C0，选择其中最小的BM值作为BM00，以此类推，按照该图3可获得多维8PSK相对应的多组分支度量值，并从中筛选出4个译码路径分支的最小度量值。

卷积编码模块525------用于对最小分支度量值的维特比译码结果进行卷积编码，得到卷积编码值。

筛选出每个编码路径分支的最小度量值之后，对所述最小分支度量选择模块所选择最小分支度量值进行译码，得到串行译码数据，对串行译码数据进行卷积编码，每1比特串行数据产生2比特并行编码数据X,Y。

在对多维8PSK信号编码时，对不同维数的8PSK的卷积编码方式也不同，例如，2维8PSK用到的是1/2卷积编码，3维8PKS用到的是1/3卷积编码，n维8PSK用到的是1/n卷积编码。其中，1/2卷积编码就是1个1比特数据经过卷积编码产生2个1比特数据，1/n卷积编码便是1个1比特数据经过卷积编码产生n个1比特数据。

扇区查找模块527------利用每个符号的相位信息初步确定该符号在8PSK星座映射图中所在的扇区。

本实施例中，设置一扇区查找表，扇区查找表为在寄存器中赋值的一组扇区数据，根据8PSK的星座映射图，划分为16个扇区，如图4所示，扇区查找表的扇区数据与输入的10比特符号数据中的高4位数据相对应。

360°的圆分为16个扇区(换算为二进制数据，4位二进制数据即可以表示这16个扇区数据，从0到15，即0000到1111)，每个区的相位范围为22.5°。10比特的符号数据表示每符号的相位，其高4位也是包含了相位信息，取高4位数据作为扇区数据，表示该点所属的扇区。例如有1个符号，它的10比特数据为[100000001]表示的是180.3515625°，高四位[1000]表示该符号属于第8个扇区。查表的过程便是：每接收一个符号数据，则将其高4位所对应的相位逆映射到8PSK的星座映射图，与预存的该8PSK的星座映射图各扇区的相位范围进行比较，初步确定该符号在8PSK星座映射图中的扇区位置，取该扇区位置信息作为该符号的扇区数据，此过程相当于一个“硬判决”的过程。

译码数据纠正模块529------用于根据初步确定的扇区数据和所述卷积编码值，修正扇区位置和确定译码数据。

考虑到因为实际信号传输过程中会有噪声，所以实际上解调后的数据不能完全对应上星座图上的8个坐标点，坐标点会发生偏移，偏移量大小由信号质量所决定。因此，实际上还需要一个纠正的过程，这个纠正的过程需要卷积编码值的参与。当初步确定扇区位置位于8PSK星座映射图中的两个星座点之间时，其中星座点坐标的最低位数据与所对应卷积编码值相同的星座点，作为最终的译码数据。

具体地，在有噪声的情况下，虽然每个符号经过星座图逆映射得到的扇区数据会发生偏移原本所应该对应的星座点，但是也不会偏移到其他星座点上去。例如一个相位为22.5°的符号，该点处于星座点000和001的中间分界线上，但是该点原本应该是要属于星座点000的，为了能获得正确的译码数据，所以在译码过程中需要对扇区数据进行纠正，相当于需要判断最低位数据是0还是1。

以2维8PSK为例，假设星座点坐标为U1C2C1，2维8PSK进行译码时以2个符号为一组计算一组最小分支度量，经过维特比译码器译码，获得1个1比特的译码数据，这个译码数据可以经过卷积编码获得2个1比特数据，分别对应2个坐标点U1C2C1中的C1数据，所以可以用这2个卷积编码数据去分别纠正这2个坐标点数据(U1、C2、C1数据)，只有获得到正确的U1C2C1数据才能保证信号能够正确地译码。对于n维8PSK进行译码时以n个符号为一组计算最小分支度量，对应n个卷积编码数据去分别纠正这n个符号。具体地，在2维8PSK中串行译码数据经过1/2卷积编码后获得卷积编码数据X和Y(获得的数据是XYXYXY…的串行数据，每个X或Y数据对应一个符号)，该X或Y值对应着符号的坐标点最低位数据c(符号经过星座图逆映射后得到的坐标点假设为abc)。将该数据与扇区数据中的第三位m(扇区数据假设为hlmn)进行对比，如果该值相同，则认为该符号的扇区数据是正确的，如果值不相同，则需要修正扇区数据。具体到上文所说的相位为22.5°的符号，此时经过1/2卷积编码后获得卷积编码数据X和Y应该是“0”，此时就应判断为坐标点实际是星座点“000”。

再例如，初步确定的扇区位置位于图4的第15扇区，此时两边对应的星座点分别是“000”和“111”，前两位数字并不相同，此时也需要根据第三位数据来判断，假如经过1/2编码后获得卷积编码数据X和Y应该是“0”，此时就应判断为坐标点实际是“000”，假如经过1/2编码后获得卷积编码数据X和Y应该是“1”，此时就应判断为坐标点实际是“111”。

可以看出，因为任意相邻的两个坐标的最后一位数据都不相同，都是0和1交替出现，因此在初步确定扇区位置之后，根据最后一位数据即可确定出该符号是属于哪一个星座点。

进一步地，欧几里得度量查找模块523所用的符号数据为经过相位调整后的符号数据；此时，多维8PSK信号译码器52还包括有归一化变化速率检测模块526，用于检测归一化值的变化速率；其中，归一化值用于表征在维特比译码过程中正确得到译码数据的次数，初始值为零；在对最小分支度量的维特比译码过程中，每正确译出一个数据则将所述归一化值以加一的幅度变化一次，以8比特数据流进行输出。归一化值的累加过程如上文所述，此处不再赘述。

多维8PSK信号译码器52还包括有相位调整模块522，用于在所述归一化变化速率检测模块526检测到归一化值的变化速率大于预设的变化阈值时，将各符号的相位均旋转至与当前状态所对应的相位以进行同步调整。

再进一步地，为配合译码数据的延迟输出，从而需要对扇区数据进行延迟，多维8PSK信号译码器52还包括一延迟模块528，用于将扇区数据进行延迟，以同步每个符号中的扇区信息和卷积编码数据。

综上所述，上述各实施例提供的译码方法和译码器可以应用于现有卫星通信系统中DVB DSNG 8PSK信号(编码率为2/3,5/6,8/9)的译码，也可应用于其他多维8PSK的译码。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种多维8PSK信号的译码方法，其特征在于，包括：

反正切步骤：将解调得到的基带I路信号和基带Q路信号转换为包含相位信息的符号数据；所述符号数据用于表征所对应的符号在IQ直角坐标系下的相位信息；

欧几里得度量查找步骤：根据每个符号的相位信息，在预置的欧几里得度量表中查找出每个符号所对应的一组欧几里得度量数据；

最小分支度量选择步骤：对于每组符号，根据预置的并行译码状态转移图，以8PSK星座映射图中的点000作为译码初始点，分别将4个分支度量所对应的每条译码路径上的欧几里得度量数据进行累加，选择累加值最小的路径作为各个分支度量的最适译码路径，这4个最小累加值组成该组符号的最小分支度量，其中，根据多维8PSK的维度n，以n个符号为一组计算该组符号的最小分支度量；

卷积编码步骤：对最小分支度量值的维特比译码结果进行卷积编码，得到卷积编码值；

扇区查找步骤：利用每个符号的相位信息初步确定该符号在8PSK星座映射图中所在的扇区；

译码数据纠正步骤：根据初步确定的扇区数据和所述卷积编码值，修正扇区位置和确定译码数据；

所述欧几里得度量查找步骤中，欧几里得度量查找表具体是根据下述公式计算得到每个符号所对应的一组欧几里得度量数据，并对数据进行标准化处理，以整型的数据格式落在区间[0,7]：

其中，θ是每个符号在IQ直角坐标系下的相位，θ＝[0，π]，上述公式中以π为周期；在θ＝[π，2π]，有C0(θ)＝C0(θ-π)，C1(θ)＝C1(θ-π)，C2(θ)＝C2(θ-π)，C3(θ)＝C3(θ-π)，上述C0、C1、C2、C3为每个符号对应的一组欧几里得数据。

2.如权利要求1所述的译码方法，其特征在于，所述欧几里得查找步骤中所用的符号数据为经过相位调整后的符号数据；

所述译码方法还包括有归一化变化速率检测步骤：检测归一化值的变化速率；其中，所述归一化值用于表征在维特比译码过程中正确得到译码数据的次数，初始值为零；在对最小分支度量的维特比译码过程中，每正确译出一个数据则将所述归一化值以加一的幅度变化一次；

在所述反正切步骤之后、欧几里得度量 查找步骤之前，所述译码方法还包括有相位调整步骤：若在所述归一化变化速率检测步骤检测到归一化值的变化速率大于预设的变化阈值时，将各符号的相位均旋转至与当前状态所对应的相位以进行同步调整。

3.如权利要求1所述的译码方法，其特征在于，所述符号数据为数据长度为10比特的二进制数据；

所述扇区查找步骤具体包括：每接收一个符号数据，则将其高4位所对应的相位逆映射到8PSK的星座映射图，与预存的该8PSK的星座映射图各扇区的相位范围进行比较，初步确定该符号在8PSK星座映射图中的扇区位置，取该扇区位置信息作为该符号的扇区数据，所述扇区为8PSK星座映射图中均等划分的16个扇区；

所述译码方法还包括一延迟步骤：将扇区数据进行延迟，以同步每个符号中的扇区信息和卷积编码数据。

4.如权利要求1所述的译码方法，其特征在于，所述译码数据纠正步骤具体包括：

当初步确定扇区位置位于8PSK星座映射图中的两个星座点之间时，其中星座点坐标的最低位数据与所对应卷积编码值相同的星座点，作为最终的译码数据。

5.一种多维8PSK信号译码器，其特征在于，包括：

反正切模块：将解调得到的基带I路信号和基带Q路信号转换为包含相位信息的符号数据；所述符号数据用于表征所对应的符号在IQ直角坐标系下的相位信息；

欧几里得度量查找模块：根据每个符号的相位信息，在预置的欧几里得度量表中查找出每个符号所对应的一组欧几里得度量数据；

最小分支度量选择模块：根据预置的并行译码状态转移图，以8PSK星座映射图中的点000作为译码初始点，分别将4个分支度量所对应的每条译码路径上的欧几里得度量数据进行累加，选择累加值最小的路径作为各个分支度量的最适译码路径，这4个最小累加值组成该组符号的最小分支度量，其中，根据多维8PSK的维度n，以n个符号为一组计算该组符号的最小分支度量；

卷积编码模块：对最小分支度量值的维特比译码结果进行卷积编码，得到卷积编码值；

扇区查找模块：利用每个符号的相位信息初步确定该符号在8PSK星座映射图中所在的扇区；

译码数据纠正模块：根据初步确定的扇区数据和所述卷积编码值，修正扇区位置和确定译码数据；

所述欧几里得度量查找模块中，欧几里得度量查找表具体是根据下述公式计算得到每个符号所对应的一组欧几里得度量数据，并对数据进行标准化处理，以整型的数据格式落在区间[0,7]：

其中，θ是每个符号在IQ直角坐标系下的相位，θ＝[0，π]，上述公式中以π为周期；在θ＝[π，2π]，有C0(θ)＝C0(θ-π)，C1(θ)＝C1(θ-π)，C2(θ)＝C2(θ-π)，C3(θ)＝C3(θ-π)，上述C0、C1、C2、C3为每个符号对应的一组欧几里得数据。

6.如权利要求5所述的译码器，其特征在于，所述欧几里得度量查找模块所用的符号数据为经过相位调整后的符号数据；

所述译码器还包括有归一化变化速率检测模块：用于检测归一化值的变化速率；其中，所述归一化值用于表征在维特比译码过程中正确得到译码数据的次数，初始值为零；在对最小分支度量的维特比译码过程中，每正确译出一个数据则将所述归一化值以加一的幅度变化一次；

所述译码器还包括有相位调整模块：用于在所述归一化变化速率检测模块检测到归一化值的变化速率大于预设的变化阈值时，将各符号的相位均旋转至与当前状态所对应的相位以进行同步调整。

7.如权利要求5所述的译码器，其特征在于，所述符号数据为数据长度为10比特的二进制数据；

所述扇区查找模块具体包括：每接收一个符号数据，则将其高4位所对应的相位逆映射到8PSK的星座映射图，与预存的该8PSK的星座映射图各扇区的相位范围进行比较，初步确定该符号在8PSK星座映射图中的扇区位置，取该扇区位置信息作为该符号的扇区数据，所述扇区为8PSK星座映射图中均等划分的16个扇区；

所述译码器还包括一延迟模块，用于将扇区数据进行延迟，以同步每个符号中的扇区信息和卷积编码数据；

所述译码数据纠正模块具体用于当初步确定扇区位置位于8PSK星座映射图中的两个星座点之间时，其中星座点坐标的最低位数据与所对应卷积编码值相同的星座点，作为最终的译码数据。

8.一种接收机，其特征在于，包括如权利要求5至7任一项所述的多维8PSK信号译码器；还包括：

8PSK IQ解调模块，用于将接收到的卫星信号采用PSK解调的方式得到基带I路信号和基带Q路信号，并输出给所述反正切模块；

维特比译码模块，与所述最小分支度量选择模块连接，用于对所述最小分支度量选择模块所选择的最小分支度量值进行译码，并将得到串行译码数据输出至所述卷积编码模块，并且在译码过程中，每正确译出一个译码数据则将归一化值以加一的幅度变化一次并输出归一化值。

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