[发明专利]最大似然解码相干检测方法

说明书

本发明涉及最大似然相干检测方法，通过使用多个接收的信号样值同时进行对相干检测的基准信号的最大似然估计和发送的码元序列的最大似然序列估计，该接收的信号样值是通过以码元周期对接收的调相数字信号进行取样获得的。

相干检测和差分检测广泛地用于相位调制信号的解调。与差分检测比较，相干检测提供了极好的误码率性能。为了执行相干检测，需要知道接收的载波相位。为此目的，接收侧以某个装置再生该载波，使用它作为基准信号相干地检测接收信号的调制相位和决定发送的数据。作为提取M相PSK基准信号的方法，有已知的倍增(multiplying)法，根据这个方法接收的信号放大M倍以从中消除已调的相位，放大的信号用于进行压控振荡器(VCO)的相位控制以产生比载波频率高M倍的频率的信号，该信号的频率倍减M倍再产生要得到的载波。另一个已知的方法例如是逆调制方法，根据这个方法检测的数据用于逆调制以从中消除已调的相位，然后使用VCO类似地再生载波。但是这些方法的缺点在于：因为使用VCO载波提取和再生步骤构成一个闭合环，不能快速再生载波。

由于再生的载波具有2π/M弧度的相位不确定性，已知的信号序列(例如几个码元)被周期地发送和应用以避免相位的不确定性。在检测绝对相位的意义上这种相干检测称为绝对相干检测。另一方面，利用在发送侧的差分编码和在接收侧差分解码消除相位不确定性的影响是可能的，但是在这种情况下的误码率约是绝对相干检测方案其误码率的两倍。而且，绝对相干检测的误码率性能要超过差分检测的性能。在四相PSK的情况下，差分检测与绝对相干检测之间在保证0.1％误码率所需的每比特的接收能量对于噪声功率密度的比率Eb/No的差别大到2.5dB左右。

顺便说说，人们提出了一种相干检测方案，该方案与上述方法极不一样，它不涉及载波再生(文献1：1990年3月，IEEE Trans.Commum.第38卷第300至308页，D.Divsalar和M.K.Simon的文章“MPSK的多码元差分检测”，和文献2：1987年7月，IEEE Trans.Commum。第COM-35卷第764至767页P.Y.Kam的文章“对具有未知载波相位的高斯信道的最大似然数字数据序列估计”)。在文献1和2中建议的方法使用以码元周期取样接收信号产生的接收信号样值进行发送码元的最大似然相位序列估计。使用N个接收信号样值计算包括N个码元的每个序列的度量(metric)并且输出最大度量序列。因此，无需再生载波相位。为了得到接近于理想的相干检测的误码率性能，必须增加用于序列估计的码元数N。然而，由于最大估计的度量计算数量变为M^N，所以计算的总数随着已调相位数M指数地增加而且发送码元的数量N增加。

本发明的一个目的是提供一种接近最大似然解码相干检测的方法，使用维特比算法进行顺序发送的码元序列估计但是可减少所需的处理量。

在第一方面，本发明针对以周期插入的已知指示码元的M相调制(MPSK)的最大似然解码相干检测方法，该方法包含步骤：

(a)在时间n以发送码元周期T取样接收的信号，以得到接收信号的样值z_n；

(b)在每个时间点在度量存储器中存储M^Q个状态和路径，M^Q个状态各以Q个连续调制的相位{_n-q；q＝1，2，……Q-1，Q}的组合表示，每个路径指示就在一个最可能达到M^Q个状态之一的路径开始的时间之前的状态，和在度量存储器中存储指示达到状态之一的每个序列的似然的路径度量；

(c)以_n-q反相调制接收的信号样值z_n-q，并且计算在q＝0时z_nexp(-j_n)的内部产物的实值以及从q＝1至Q时的和∑z_n-qexp(-j_n-q)，实值是定义为指示从时间n-1的状态S_n-1＝{_n-q；q＝1，2，……Q-1，Q}到状态S_n＝{_n-q；q＝0，1，2，……Q-1}的转变的似然的转移度量(branch metric)λ(S_n-1→S_n)；