[发明专利]一种低功耗蓝牙的低复杂度优化解码算法

说明书

本发明属于无线通信的技术领域，具体为一种低功耗蓝牙的低复杂度优化解码算法。本发明解码算法的核心是根据高斯频移键控调制(GFSK)解调输出的分布计算维特比解码的最佳输入；本发明通过计算相位域差分解调输出对数似然比的算法，进一步将此信息作为维特比解码的输入。本发明考虑了低功耗蓝牙的实际应用场景，算法复杂度低，而且能够显著降低误码率，提升接收机灵敏度。

技术领域

本发明属于无线通信的技术领域，具体涉及一种低功耗蓝牙的低复杂度优化解码算法。

背景技术

低功耗蓝牙技术是物联网代表性技术之一，广泛应用于成本较低、功耗较小的计算器件以及较低数据速率和较低占空比的短距离无线通信场景下。随着物联网的发展，在2016年蓝牙协议5.0版本中，低功耗蓝牙新增了编码物理层以及两种编码方案，对应信息传输速率分别为500kb/s以及125kb/s。编码物理层增强了蓝牙信号传输的稳定性，在不提高发送功率的前提下低功耗蓝牙信号传输距离最高可以提升4倍，大大拓展了低功耗蓝牙在物联网的应用领域以及发展前景。

针对低功耗蓝牙的编码物理层，接收机直接在相位解调之后采用维特比解码性能较差，如何在不提高复杂度的基础上改进低功耗蓝牙的解码，是一个非常具有实际意义的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种计算复杂度低、误码率也低的低功耗蓝牙的低复杂度优化解码算法。

本发明核心是根据高斯频移键控调制(GFSK)解调输出的分布计算维特比解码的最佳输入。

本发明通过一种计算相位域差分解调输出对数似然比的算法，进一步将此信息作为维特比解码的输入。

本发明考虑了低功耗蓝牙的实际应用场景，算法复杂度低，而且能够显著降低误码率，提升接收机灵敏度。

本发明提供的低功耗蓝牙的低复杂度优化解码算法，具体步骤如下：

第一步，对于一个经过编码以及调制发送的蓝牙信号r(t)，接收机在相位域作GFSK差分解调，得到相位φ(t)；GFSK信号是一种连续相位调制信号，其信号模型：

其中E_b是每比特能量，T是符号周期，f₀是载波频率；I是输入的随机信号流，I_k∈{±1}；

其中I_k∈{±1}，是输入的随机信号流；L由成型函数q(t)有效持续时间决定，L＝2，h是GFSK调制指数，一般为0.5；n表示：在时间t内，第n个比特参与GFSK调制，(n-1)TtnT；

且当t0时，q(t)＝0，t≥LT时，q(t)＝1/2；g(t)是高斯滤波器的脉冲响应：

上式中Q(·)是高斯Q函数，BT是3dB带宽与时间乘积，一般地取BT＝0.5；

第二步，根据解调相位信息φ(t)计算输出对数似然比r_LLR(t),其表达式见后公式(10)-(12)；

第三步，将对数似然比r_LLR(t)解映射之后作为维特比解码的输入，进行维特比软解码。

第二步中，所述的计算解调输出对数似然比的算法，具体如下:

对接收到的蓝牙信号取相位，得到：