[发明专利]符号内连续相位差分相移键控调制与解调方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种移动通信领域中，应用于深空、空地、空空无线通信的基带信号调制与解调方法，这些通信系统对调制信号的要求表现为频谱特性要求高、可以应用非线性功放和通信终端间存在高速相对运动。

背景技术

在移动通信领域中，由于信号在发射机与接收机之间的传播环境非常复杂，频谱资源的有限性加上移动信道的时变和多径传输特性，无线信道通常被认为是自然界中一种较为恶劣的通信信道。有限的可利用频谱资源和复杂的无线传输环境是无线通信领域的两大制约因素。随着通信信息量的不断增大，通信系统占用的带宽越来越大，频率较低的频段已经趋于饱和。在信道带宽限制和信道传输非线性对传输信号的影响情况下，传统的数字调制方式已不能满足应用的需求。为了满足通信的需求，现有技术一方面将通信频段不断向更高频率延伸，另一方面也不断努力提高频谱的利用率。尤其在深空通信、空地通信和空空通信领域，载波频率较高时发送信号功率放大器通常采用高功率非线性放大器，并且由于信道的非线性及AM/PM效应，要求调制后的信号波形的瞬时幅度波动要尽量小，因而现有技术一般采用具有恒定包络或准恒定包络结构的调制方式，如一种用载波相位表示输入信号信息的相移键控(PSK)调制技术，但这类调制技术的信号频谱太宽，常常经过带通滤波限带，限带后的PSK信号已经不能保持恒包络。当前卫星通信中常用的偏移四相相移键控(OQPSK)调制方式，将正交路延时一段时间来调制，避免了信号中的180度相位突变，在保持良好频谱特性的同时可以减小信号经限带滤波后造成的包络起伏，但包络的起伏依然明显。

连续相位调制技术(CPM)在保证包络恒定的基础上，通过设计信号相位的连续变化，改善信号的频谱特性。CPM通过设计不同相位路径的变化规律，派生出多种恒包络调制方式，包括最小频移键控(MSK)、SFSK等。

另一种方法为偏移正交相移键控(IJF-OQPSK)，在这种调制方法中，同相路和正交路信息序列先进行IJF编码，形成IJF基带信号，再进行OQPSK调制。在IJF-OQPSK基础上发展了FQPSK调制技术，进一步降低了幅度波动。

总体来看，虽然CPM、IJF-OQPSK、FQPSK等调制技术，较好地解决了通信系统对包络恒定和频谱效率的要求。但是在深空通信、空地通信和空空通信领域，通信收发端还存在较大相对运动速度，多普勒频移导致的频偏和相位变化对相干解调影响显著，尤其在信噪比较低的突发通信中，多普勒频率和初始相位很难精确估计。目前传统的解决方法是采用非相干解调，在调制端以差分方式调制信号。这种差分调制方式对于PSK、MSK调制方式来说较为容易，但CPM、IJF-OQPSK、FQPSK等调制技术，在调制中要对前后发送的信息符号作相关处理，进行差分调制和解调都比较困难和复杂并且性能并不理想。

发明内容

本发明的目的是提供一种符号间相位为连续变化，可显著提高功放有效发射功率和频谱有效利用率，能够避免初相、多普勒频移等引起的符号间相位变化对信号解调的影响的符号内连续相位差分相移键控调制和解调方法，以解决特定通信系统对包络恒定和频谱效率的需求问题。

上述目的可以通过以下措施来达到。本发明提供的一种符号内连续相位差分相移键控调制方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)根据每个符号所需携带的比特信息量，在星座图中设置一组和不同输入比特一一对应的基带信号集合，二进制信息被映射为一个符号内连续相位变化的不同累积量，使信号相位为连续变化的并保持信号的准恒包络特性，计算集合中每个信号的相位变化累积量，形成一一对应的数值表；

(2)在信号调制中，用信号调制结构中的串/并数据转换模块，将串行输入的二进制数据转换为并行数据后输入到基带信号选择模块中，由基带信号选择模块根据输入数据产生对应的输出基带调制信号，并送到I、Q调制部分中，将基带信号调制到载波上，再通过功放，由天线发射出去；

(3)在每次突发通信开始时，将状态存储器中的初始状态设置为某一确定的初始状态，将当前发送信号的终点状态设为下一个发送信号的起始状态，再根据输入的一组比特信息值和当前状态存储器的状态值，将存储器中的状态值更新。

本发明提供的一种符号内连续相位差分相移键控解调方法，其特征在于包括如下步骤：

1)在解码结构中，信号输入前，已经利用同步符号实现了位同步；

2)对每个接收符号计算符号内的相位变化累积量，和数值表中的值作比较，计算接收符号对应每一种可能发送比特的概率，选取概率最大的发送比特为当前接收信号的解码信息输出。

本发明相比于现有技术具有如下有益效果。