[发明专利]用于电力无线专网的1符号差分4FSK解调方法

说明书

技术领域

本发明属于数字通信领域中的调制解调技术，具体地讲，是一种用于电力无线专网的1符号差分4FSK解调方法。

背景技术

电力无线专网是供电企业全面地掌握各用电客户用电信息的数据支持系统，具有电力负荷实施监控、远程抄表、电能质量监测、线损分析、无功补偿管理等功能，主要由主站计算机、基站以及大量的数据采集监控终端组成，基站与各个数据采集监控终端之间通常采用230MHz专网信道进行无线通信。

为了满足大量数据在终端与基站之间进行无线传输，信号调制与解调成为数据传输过程中的关键技术之一，连续相位4FSK调制是连续相位调制(Continuous Phase Modulation,CPM)的一种，因其恒包络特性对射频功放的线性度要求较低而在本系统中得到了广泛的应用。但是，CPM调制的优良特性是建立在接收端高复杂度基础之上的，对基站和各个终端的运算能力要求较高，因而研究复杂度低同时性能较优的检测算法有着重要的实用意义。

从检测方式上，CPM信号的检测可以分为两类：相干检测(Coh-erent Demodulation)与非相干检测(Noncoherent Demodulation)。相干检测需要接收端恢复与发端同频同相的载波并采用序列检测算法，如最大似然序列检测(Maximum Likelihood Sequence Detection,MLS D)；非相干检测则不需要这些复杂度高的算法。传统的非相干检测方法包括鉴频法、过零检测法、包络检波法等等。但这些方法的精度都较低，不适合较高数据速率条件下的信号检测。

发明内容

鉴于上述技术缺陷，本发明提出一种用于电力无线专网的1符号差分4FSK解调方法，以降低接收机的复杂度，提高网络系统的数据处理能力，具体技术方案如下：

一种用于电力无线专网的1符号差分4FSK解调方法，其关键在于按照以下步骤进行：

步骤1：获取4FSK连续相位载波调制信号s(t)，其中：

为载波调制信号的时变相位,A为载波调制信号的振幅，ω_c为未调制时振荡器产生的固有载波角频率，I_n为发送符号序列，在4FSK调制方式下I_n∈{±1,±3}，g(τ-nT_s)为成型脉冲的时域表达式，f_d为频率偏移量，T_s是符号周期，设定调制指数h＝2f_dT_s；

步骤2：计算连续相位载波调制信号s(t)在一个符号时间之内的相位改变量

步骤3：通过相位改变量与符号序列I_n的映射关系解调出发送端发送的符号序列I_n。

所述方法是在特定的调制指数下，通过检测接收信号在一个符号时间之内的相位改变量来确定发送的符号序列，算法复杂度低，运算速度快，不仅可以提高数据处理能力，而且对网络设备的硬件要求低，降低组网成本。

作为进一步描述，所述步骤1中设定的调制指数h使得±hπ和±3hπ分别处于直角坐标系的四个象限中，从而根据相位差准确的映射出发送的符号序列。

再进一步描述，在所述步骤3中，通过计算相位改变量的正弦值sin和余弦值cos的正负来判定发送端发送的符号序列I_n。

为了便于采用软件无线电的方式实施本方法，所述相位改变量正弦值sin和余弦值cos分别按照公式(1)和公式(2)进行计算：

其中I(n)与Q(n)分别为连续相位调制信号第n个采样点的正交表达式，I(n-N_oversample)与Q(n-N_oversample)分别为连续相位调制信号第n-N_oversample个采样点的正交表达式，N_oversample为系统过采样倍数。

作为一种优选情况，设定调制指数h＝0.3，当列I_n＝+1，当时，发送序列I_n＝-1，当时，发送序列I_n＝+3，当时，发送序列I_n＝-3。

本发明的显著效果是：本方法利用一个符号周期内信号相位改变量对接收信号进行检测，相对于相干检测算法，具有复杂度低，实现简单，节省硬件资源的优点；且提出算法的检测性能对频偏和相偏均不敏感，鲁棒性好；具有重要的理论和实际应用价值。

附图说明