專利名稱：一種4fsk軟解調(diào)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種4FSK軟解調(diào)方法，屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域，特別適用于信道上干擾較嚴(yán)重的通信系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
最基本的無線通信系統(tǒng)如圖1所示，發(fā)送端包括編碼部分和調(diào)制部分，接收端包括解調(diào)部分和譯碼部分。現(xiàn)在，有一種4FSK通信系統(tǒng)，如圖2所示，發(fā)送端編碼部分常使用卷積編碼方式，相應(yīng)的接收端譯碼部分使用的是維特比譯碼方式；發(fā)送端調(diào)制部分使用4FSK調(diào)制方式，相應(yīng)的接收端解調(diào)部分使用4FSK解調(diào)方式。
4FSK是一種比較常見的調(diào)制解調(diào)方式，全稱是四進(jìn)制頻移鍵控調(diào)制解調(diào)。其基本原理是，在發(fā)送端將經(jīng)編碼后的0、1碼元每兩個進(jìn)行順序分組，將得到總共四種碼元分組結(jié)果-00、01、10、11；對不同的碼元分組分別采用不同的發(fā)送頻率進(jìn)行調(diào)制，00碼元組對應(yīng)于載頻f1，01碼元組對應(yīng)于載頻f2，10碼元組對應(yīng)于載頻f3，11碼元組對應(yīng)于載頻f4。相對應(yīng)的，在接收端接收下來的是與隨時(shí)間變化的頻譜；解調(diào)時(shí)，通過比較當(dāng)前時(shí)刻四個可能信息頻點(diǎn)(f1、f2、f3和f4)上能量的大小，找出其中能量最大的信息頻點(diǎn)，在根據(jù)調(diào)制方案就可以知道當(dāng)前的調(diào)制信息是00、01、10或是11，輸出對應(yīng)的碼元即可。
現(xiàn)有的4FSK解調(diào)采用硬判決方式，可以稱為硬解調(diào)方式，其基本技術(shù)方案要點(diǎn)正如上述4FSK解調(diào)基本原理一樣，其輸出的結(jié)果就是調(diào)制信息。4FSK硬解調(diào)存在著兩個弊端1、采用硬判決的方式，結(jié)果非此即彼，那么判決器的輸出，不可避免的會產(chǎn)生誤判，降低系統(tǒng)的可靠性；2、作為卷積編碼的最佳譯碼算法—維特比譯碼，其軟判決譯碼方式性能要優(yōu)于硬判決譯碼方式， 而4FSK硬解調(diào)方式又決定了后面的維特比譯碼算法只能采用硬判決譯碼，這樣系統(tǒng)的可靠性又有相應(yīng)的降低。
由于維特比的軟判決譯碼方式性能要優(yōu)于硬判決，因此為了適應(yīng)實(shí)際的通信系統(tǒng)需要，設(shè)計(jì)出一種可以適用于維特比軟判決的4FSK軟解調(diào)方式是十分必要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種4FSK軟解調(diào)方法，它能與維特比軟判決譯碼方式相適應(yīng)，使得采用了這樣的解調(diào)方式和譯碼方式的無線通信系統(tǒng)性能更加可靠。4FSK軟解調(diào)的目的就是和維特比軟判決結(jié)合起來，為維特比譯碼提供多進(jìn)制量化整數(shù)，進(jìn)行軟判決譯碼。
本發(fā)明技術(shù)方案為一種4FSK軟解調(diào)方法，其特征是，它分以下幾個步驟步驟1 接收信號，獲取當(dāng)前時(shí)刻四個調(diào)制頻點(diǎn)的能量值。因?yàn)?FSK解調(diào)的輸出可以是下列四種可能00、01、10、11，故設(shè)當(dāng)前時(shí)刻00對應(yīng)的調(diào)制頻率為f1，且f1頻點(diǎn)的能量為a；01對應(yīng)的調(diào)制頻率為f2，且f2頻點(diǎn)的能量為b；10對應(yīng)的調(diào)制頻率為f3，且f3頻點(diǎn)的能量為c；11對應(yīng)的調(diào)制頻率為f4，且f4頻點(diǎn)的能量為d。
步驟2 把調(diào)制信息的高低比特分開考慮，作如下轉(zhuǎn)換。
第一個比特為‘0’00對應(yīng)的能量，即a01對應(yīng)的能量，即b第一個比特為‘1’10對應(yīng)的能量，即c11對應(yīng)的能量，即d第二個比特為‘0’00對應(yīng)的能量，即a10對應(yīng)的能量，即c第二個比特為‘1’01對應(yīng)的能量，即b11對應(yīng)的能量，即d令a′＝a+b，b′＝c+d，c′＝a+c，d′＝b+d。
步驟3 計(jì)算4FSK軟解調(diào)的高低位輸出值。
計(jì)算(b′-a′)/sqrt((a′)2+(b′)2)作為4FSK軟解調(diào)的高位輸出值，(d′-c′)/sqrt((c′)2+(d′)2)作為4FSK軟解調(diào)的低位輸出值；或，計(jì)算(b′-a′)/max(a′，b′)作為4FSK軟解調(diào)的高位輸出值，(d′-c′)/max(c′，d′)作為4FSK軟解調(diào)的低位輸出值。
步驟4 多進(jìn)制量化轉(zhuǎn)換。將步驟3所得的4FSK軟解調(diào)的高、低位輸出值進(jìn)行轉(zhuǎn)換，通過量化編碼轉(zhuǎn)換成多進(jìn)制的量化整數(shù)，即得到當(dāng)前時(shí)刻4FSK軟解調(diào)的多進(jìn)制量化輸出值。
步驟5 重復(fù)執(zhí)行步驟1至步驟4，可得到下一時(shí)刻的4FSK軟解調(diào)的多進(jìn)制量化輸出值；反復(fù)執(zhí)行步驟1至步驟4，可得到所有時(shí)刻的4FSK軟解調(diào)的多進(jìn)制量化輸出值。
需要說明的是，步驟3中的兩種計(jì)算公式，在計(jì)算4FSK軟解調(diào)的高、低位輸出值時(shí)，都在解調(diào)的同時(shí)也對信號進(jìn)行了自歸一化，這樣相當(dāng)于對量化編碼前的信號進(jìn)行了壓縮，以提高小信號的信噪比；且輸出值是一個絕對值小于1的浮點(diǎn)數(shù)，通過步驟4量化編碼轉(zhuǎn)換成多進(jìn)制的量化整數(shù)，就得到4FSK軟解調(diào)的多進(jìn)制量化輸出值。該多進(jìn)制量化輸出值被輸入到維特比譯碼器中進(jìn)行維特比軟判決譯碼。由于4FSK軟解調(diào)方法輸出的是多進(jìn)制量化整數(shù)，而不是4FSK硬解調(diào)方法輸出的具體調(diào)制信息，所以該方法稱為4FSK軟解調(diào)方法。
從圖3看出，在高斯噪聲信道下，采用的本發(fā)明的方法結(jié)合維特比譯碼技術(shù)的性能比傳統(tǒng)解調(diào)結(jié)合維特比譯碼技術(shù)的性能高一個數(shù)量級以上。
在本發(fā)明中，相對于傳統(tǒng)方法，在硬件實(shí)現(xiàn)上，增加了加法器，在步驟三采用的兩種方法中，方法一用到了開方的運(yùn)算，方法二采用的是MAX運(yùn)算，這在硬件實(shí)現(xiàn)上也比較容易。雖然在本發(fā)明的方法在實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度要稍大于傳統(tǒng)解調(diào)，但是由此換來的系統(tǒng)性能的提高卻是值得的，因?yàn)樵黾拥倪@點(diǎn)復(fù)雜性，以現(xiàn)代DSP處理器的水平是完全可以實(shí)現(xiàn)的。


圖1是最基本的無線通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。
圖2是采用4FSK調(diào)制解調(diào)方式的無線通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。
圖3是本發(fā)明所述的一種4FSK軟解調(diào)方法和現(xiàn)有的4FSK硬解調(diào)方法的仿真結(jié)果對比圖采用的仿真條件是高斯白噪聲信道。
圖4是本發(fā)明所述的一種4FSK軟解調(diào)方法的流程示意圖。
權(quán)利要求
1.一種4FSK軟解調(diào)方法，其特征是，它分以下幾個步驟步驟1接收信號，獲取當(dāng)前時(shí)刻四個調(diào)制頻點(diǎn)的能量值因?yàn)?FSK解調(diào)的輸出可以是下列四種可能00、01、10、11，故設(shè)當(dāng)前時(shí)刻00對應(yīng)的調(diào)制頻率為f1，且f1頻點(diǎn)的能量為a；01對應(yīng)的調(diào)制頻率為f2，且f2頻點(diǎn)的能量為b；10對應(yīng)的調(diào)制頻率為f3，且f3頻點(diǎn)的能量為c；11對應(yīng)的調(diào)制頻率為f4，且f4頻點(diǎn)的能量為d；步驟2把調(diào)制信息的高低比特分開考慮，作如下轉(zhuǎn)換第一個比特為‘0’00對應(yīng)的能量，即a01對應(yīng)的能量，即b第一個比特為‘1’10對應(yīng)的能量，即c11對應(yīng)的能量，即d第二個比特為‘0’00對應(yīng)的能量，即a10對應(yīng)的能量，即c第二個比特為‘1’01對應(yīng)的能量，即b11對應(yīng)的能量，即d令a′＝a+b，b′＝c+d，c′＝a+c，d′＝b+d；步驟3計(jì)算4FSK軟解調(diào)的高低位輸出值計(jì)算(b′-a′)/sqrt((a′)2+(b′)2)作為4FSK軟解調(diào)的高位輸出值，(d′-c′)/sqrt((c′)2+(d′)2)作為4FSK軟解調(diào)的低位輸出值；或，計(jì)算(b′-a′)/max(a′，b′)作為4FSK軟解調(diào)的高位輸出值，(d′-c′)/max(c′，d′)作為4FSK軟解調(diào)的低位輸出值；步驟4多進(jìn)制量化轉(zhuǎn)換將步驟3所得的4FSK軟解調(diào)的高、低位輸出值進(jìn)行轉(zhuǎn)換，通過量化編碼轉(zhuǎn)換成多進(jìn)制的量化整數(shù)，即得到當(dāng)前時(shí)刻4FSK軟解調(diào)的多進(jìn)制量化輸出值；步驟5重復(fù)執(zhí)行步驟1至步驟4，可得到下一時(shí)刻的4FSK軟解調(diào)的多進(jìn)制量化輸出值；反復(fù)執(zhí)行步驟1至步驟4，可得到所有時(shí)刻的4FSK軟解調(diào)的多進(jìn)制量化輸出值。
全文摘要
一種4FSK軟解調(diào)方法，屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域，特別適用于信道上干擾較嚴(yán)重的通信系統(tǒng)。將當(dāng)前時(shí)刻獲取的四個調(diào)制頻點(diǎn)的能量值a、b、c、d作變換，令a′＝a+b，b′＝c+d，c′＝a+c，d′＝b+d；根據(jù)公式(b′－a′)/sqrt((a′)
文檔編號H04L27/10GK1852279SQ20061002063
公開日2006年10月25日 申請日期2006年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月31日
發(fā)明者程郁凡, 裴亞麗, 李少謙 申請人:電子科技大學(xué)