[发明专利]SCCPM系统的联合迭代载波同步与解调方法

权利要求书

1.一种SCCPM系统的联合迭代载波同步与解调方法，其特征在于包括下述步骤：

(1)源信息比特经过编码调制，得到SCCPM基带信号波形，传送给上变频模块；

(2)将上变频接收到的频带信号波形通过频谱搬移转换成频带信号波形；

(3)将上变频得到的频带信号波形经过附加载波频偏和相偏的高斯白噪声信道，传送给下变频模块；

(4)将下变频模块接收到的被多普勒频偏与高斯白噪声污染的频带信号波形通过频谱搬移转换成基带复信号波形，传送给载波同步初始化模块；

(5)初始化参数计算，包括以下步骤：

(5.1)根据CPM的状态网格转移结构，运用Log-MAP算法计算每个时刻在含有载波参数值时CPM的前向状态对数概率修正值α_k(s)与前向载波相位估计值其中，k＝0,1,...,N，N为CPM符号个数；

前向载波相位估计值的迭代计算方法如下：

其中，初始值为前向修正载波误差经修正二阶PLL的环路滤波器得到的结果，前向修正载波误差计算方法如下：

其中，Im{·}为复基带信号的取虚部操作；S_n为CPM可能出现的调制波形，z_k(S_n)为接收信号对波形S_n的去调制操作：

ψ(S_n)为CPM波形为S_n时对应的复基带相位表达式，为载波相位为时波形S_n的前向修正后验概率，计算方法如下：

其中，e为CPM状态网格结构中状态转移图中的边，为边e的起始状态，为边e的结束状态，u(e)为边e所对应的输入符号，S(e)为边e所对应的输出波形，a_k(s)为利用Log-MAP算法对CPM解调时前向状态转移结构当前状态为s时的概率修正值，其计算方法如下：

a_k(s)＝exp(α_k(s))

定义操作

max^*(x,y)＝ln(exp(x)+exp(y))

则在含有载波参数值时CPM的前向状态对数概率修正值α_k(s)(k＝0,1,...,N)计算方法如下：

(5.2)根据CPM的状态网格转移结构，运用Log-MAP算法计算每个时刻在含有载波参数值时CPM的后向状态对数概率修正值β_k(s)与后向载波相位估计值

后向载波相位估计值的迭代计算方法如下：

其中，为后向修正载波误差经修正二阶PLL的环路滤波器得到的结果，后向修正载波误差计算方法如下：

其中，为载波相位为时波形S_n的后向修正后验概率，其计算方法如下：

b_k(s)代表利用Log-MAP算法对CPM进行解调时后向状态转移结构当中当前状态为s时概率修正值，其计算方法如下：

b_k(s)＝exp(β_k(s))

在含有载波参数时，后向状态对数概率修正值的计算方法如下：

(5.3)根据CPM的状态网格转移结构，运用Log-MAP算法计算每个时刻在含有载波参数值时CPM的符号对数后验概率λ_k(u；O)与调制波形对数后验概率λ_k(S；O)；

(5.4)根据CPM的符号对数后验概率计算出比特对数后验概率λ_m(u^j,O)，其中，j＝1,2,...,log₂M；m＝1,2,...,L，M为CPM的符号进制数，L为CPM的调制比特数，满足L＝N×log₂M；

其中，int[·]为向下取整操作；

(5.5)计算每个时刻的载波相位估计值

(5.6)将联合迭代载波同步与解调模块的CPM比特对数输入概率初始化为CPM调制波形对数输入概率初始化为输入载波相位初始化为迭代次数索引初始化为i＝1；根据所需要的误比特性能与实现复杂度，设置最大迭代次数Q；

(6)联合迭代载波同步与解调，包括以下步骤：

(6.1)CPM解调与载波估计：

(6.1.1)根据CPM的状态网格转移结构，运用Log-MAP算法计算每个时刻在含有载波参数值时CPM的前向状态对数概率并根据二阶PLL结构，利用输入载波相位值计算每个时刻的前向载波相位估计值

前向载波相位估计值计算方法如下：

其中，初始值为前向载波误差经二阶PLL的环路滤波器得到的结果，前向载波误差计算方法如下：

在含有载波参数值时CPM的前向状态对数概率计算方法如下：

其中，为第i次迭代符号为u时的输入符号对数概率值，可由输入比特对数概率值计算得到

(6.1.2)根据CPM的状态网格转移结构，运用Log-MAP算法计算每个时刻在含有载波参数值时CPM的后向状态对数概率并根据二阶PLL结构，利用输入载波相位值计算每个时刻后向载波相位估计值

后向载波相位估计值计算方法如下：

其中，为后向载波误差经二阶PLL的环路滤波器得到的结果，后向载波误差计算方法如下：

在含有载波参数值时CPM的后向状态对数概率计算公式为

(6.1.3)根据CPM的状态网格转移结构，运用Log-MAP算法计算每个时刻在含有载波参数值时CPM的符号对数后验概率与调制波形对数后验概率

(6.1.4)根据CPM的符号对数后验概率计算出比特对数后验概率

(6.1.5)计算每个时刻的输出载波相位值

(6.2)卷积码译码：

(6.2.1)将CPM比特对数后验概率减去比特对数输入概率，经比特解交织模块后作为卷积码码字比特的输入对数概率送入卷积码译码模块

其中，X代表SCCPM中的比特交织器，X^-1代表与交织器相对应的比特解交织器；

(6.2.2)根据卷积编码的状态网格转移图，运用Log-MAP算法计算出卷积码信息比特对数后验概率与卷积码码字比特对数后验概率其中，K为卷积码信息比特个数；

(6.3)迭代更新

将下次迭代时CPM比特对数输入概率更新为当前迭代时卷积码码字比特对数后验概率减去卷积码码字比特对数输入概率经比特交织模块后的输出结果，即

将下次迭代时CPM波形对数输入概率更新为当前迭代时CPM波形对数后验概率减去CPM波形对数输入概率，即

将下次迭代时输入载波相位值更新为当前迭代时输出载波相位值，即

令i值加1，重复步骤(3.1)，开始下一轮迭代；

(6.4)当迭代次数i达到设定值Q时，根据卷积码信息比特对数后验概率判决出源信息比特。