本發(fā)明涉及一種低實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度的artmcpm解調(diào)及同步方法，屬于數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

2004年，美國(guó)軍方artm將multi-hcpm調(diào)制體制寫入到irig-106遙測(cè)標(biāo)準(zhǔn)中并將其命名為artmcpm。irig-106遙測(cè)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了artmcpm是四元通信，采用雙調(diào)制指數(shù)，按照符號(hào)速率依次循環(huán)變換使用。采用脈沖長(zhǎng)度為3倍符號(hào)周期的升余弦脈沖作為頻率脈沖，是部分響應(yīng)系統(tǒng)。

artmcpm的具體調(diào)制參數(shù)如下：

調(diào)制指數(shù)為{4/16，5/16}，按符號(hào)速率循環(huán)變化；

符號(hào)進(jìn)制數(shù)為4，對(duì)應(yīng)的4種符號(hào)取值分別為-3、-1、1、3；

頻率脈沖為升余弦脈沖，關(guān)聯(lián)長(zhǎng)度為3。升余弦脈沖函數(shù)g(t)表達(dá)式如下：

通過(guò)選取上述調(diào)制參數(shù)，artmcpm調(diào)制體制在頻帶利用率方面明顯優(yōu)于目前通用的pcm-fm遙測(cè)體制，其帶寬效率約為pcm-fm體制的3倍。因此，該體制在未來(lái)運(yùn)載火箭、導(dǎo)彈靶場(chǎng)遙測(cè)系統(tǒng)中具有廣闊的應(yīng)用前景。

artmcpm體制在頻帶利用率方面的優(yōu)勢(shì)是以解調(diào)復(fù)雜度高、同步困難為代價(jià)的。采用基于最大似然序列檢測(cè)算法的最優(yōu)解調(diào)器，可以獲得最優(yōu)的誤碼性能。這種解調(diào)器基于狀態(tài)網(wǎng)格圖，并用維特比譯碼器實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度主要由匹配濾波器個(gè)數(shù)和譯碼器狀態(tài)數(shù)決定，artmcpm最優(yōu)解調(diào)器需要64個(gè)復(fù)數(shù)匹配濾波器和512個(gè)狀態(tài)，針對(duì)當(dāng)前的硬件水平，難以實(shí)現(xiàn)。

同步算法性能的優(yōu)劣在很大程度上決定了artmcpm系統(tǒng)的通信質(zhì)量。早期對(duì)artmcpm解調(diào)的研究都是在假定同步已經(jīng)建立，即精確地知道載波相位和符號(hào)定時(shí)，信道為加性高斯白噪聲的前提下進(jìn)行的。在實(shí)際應(yīng)用中，artmcpm相干解調(diào)對(duì)載波同步的要求較高，即使采用非相干解調(diào)也需要進(jìn)行精確的符號(hào)定時(shí)。針對(duì)artmcpm同步，文獻(xiàn)《多指數(shù)連續(xù)相位調(diào)制定時(shí)相位聯(lián)合估計(jì)》采用最大似然算法在沃爾什信號(hào)空間進(jìn)行聯(lián)合定時(shí)相位估計(jì)，其可估計(jì)的定時(shí)偏差較小，只適用于同步跟蹤階段同步。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種低實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度的artmcpm解調(diào)及同步方法，該解調(diào)方法僅需要16個(gè)復(fù)數(shù)匹配濾波器且每個(gè)符號(hào)周期對(duì)應(yīng)的狀態(tài)數(shù)為64，相對(duì)于最優(yōu)解調(diào)器64個(gè)復(fù)數(shù)匹配濾波器和512個(gè)狀態(tài)，可以大大降低解調(diào)復(fù)雜度，且能確保解調(diào)性能損失最小。

本發(fā)明的上述目的通過(guò)以下方案實(shí)現(xiàn)：

一種低實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度的artmcpm解調(diào)及同步方法，包括以下步驟：

(1)、對(duì)接收信號(hào)r(n)分別延遲ts后、2ts后得到一級(jí)延遲信號(hào)r′(n)和二級(jí)延遲信號(hào)r″(n)；然后分別對(duì)r(n)、r′(n)、r″(n)進(jìn)行混頻和低通濾波，得到e支路基帶信號(hào)f(n)、i支路基帶信號(hào)f′(n)、l支路基帶信號(hào)f″(n)；其中，ts為設(shè)定的采樣周期，混頻處理中的載波本振頻率由載波nco控制；

(2)、交替使用兩個(gè)匹配濾波器組對(duì)f(n)、f′(n)、f″(n)分別進(jìn)行匹配濾波，其中：每個(gè)匹配濾波器組包括p個(gè)子匹配濾波器，所述p個(gè)子匹配濾波器對(duì)每路基帶信號(hào)進(jìn)行匹配濾波處理后，輸出包含p個(gè)匹配濾波結(jié)果的匹配濾波結(jié)果矢量，即得到e支路匹配濾波結(jié)果矢量u(m)、i支路匹配濾波結(jié)果矢量u′(m)、l支路匹配濾波結(jié)果矢量u″(m)；m為符號(hào)周期計(jì)數(shù)變量，根據(jù)碼nco輸出的符號(hào)同步脈沖信號(hào)進(jìn)行加1操作，且m的初值為0；p＝m²，m為設(shè)定的符號(hào)進(jìn)制數(shù)；

(3)、對(duì)u(m)、u′(m)、u″(m)分別進(jìn)行相位補(bǔ)償處理，得到e支路相位補(bǔ)償輸出矢量v(m)、i支路相位補(bǔ)償輸出矢量v′(m)、l支路相位補(bǔ)償輸出矢量v″(m)；

(4)、對(duì)i支路相位補(bǔ)償輸出矢量v′(m)進(jìn)行維特比解調(diào)處理，得到解調(diào)數(shù)據(jù)和同步解調(diào)狀態(tài)；

(5)、利用v(m)、v′(m)、v″(m)和同步解調(diào)狀態(tài)，計(jì)算定時(shí)誤差eτ(m)和載波相位誤差

(6)、分別對(duì)定時(shí)誤差eτ(m)和載波相位誤差進(jìn)行環(huán)路濾波，并利用所述濾波結(jié)果分別對(duì)碼nco和載波nco進(jìn)行調(diào)整；

(7)、重復(fù)步驟(1)～(6)，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的解調(diào)及同步處理。

上述的低實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度的artmcpm解調(diào)及同步方法，在步驟(2)中，兩個(gè)匹配濾波器組中各子匹配濾波器的濾波系數(shù)計(jì)算公式如下：

其中：ξp,1(n)為第一個(gè)匹配濾波器組中的第p個(gè)子匹配濾波器的濾波系數(shù)，ξp,2(n)為第二個(gè)匹配濾波器組中的第p個(gè)子匹配濾波器的濾波系數(shù)，p＝(k-1)×m+l；q(t)為設(shè)定的相位脈沖函數(shù)，q(nts-mt)為t＝nts-mt時(shí)q(t)的采樣值，q(nts-(m-1)t)為t＝nts-(m-1)t時(shí)q(t)的采樣值，t為設(shè)定的符號(hào)周期；γk＝2(k-1)-(m-1)，γl＝2(l-1)-(m-1)，k＝1、2、…、m，l＝1、2、…、m；h1和h2分別為設(shè)定的第一調(diào)制指數(shù)、第二調(diào)制指數(shù)，floor代表向下取整函數(shù)。

上述的低實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度的artmcpm解調(diào)及同步方法，在步驟(2)中，兩個(gè)匹配濾波器組進(jìn)行交替使用，具體交替方法如下：當(dāng)mod(m,2)＝0時(shí)，三個(gè)支路采用第一個(gè)匹配濾波器組進(jìn)行匹配濾波；當(dāng)mod(m,2)＝1時(shí)，三個(gè)支路采用第二個(gè)匹配濾波器組進(jìn)行匹配濾波。

上述的低實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度的artmcpm解調(diào)及同步方法，在步驟(2)中，子匹配濾波器對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行匹配濾波處理，對(duì)應(yīng)的濾波計(jì)算公式如下：

其中：u(m)為基帶信號(hào)經(jīng)子匹配濾波器進(jìn)行匹配濾波處理后得到的匹配濾波結(jié)果；f(n)為待濾波的基帶信號(hào)，ξ(n)為子匹配濾波器的濾波系數(shù)；t為設(shè)定的符號(hào)周期，floor代表向下取整函數(shù)。

上述的低實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度的artmcpm解調(diào)及同步方法，在步驟(3)中，相位補(bǔ)償處理的公式如下：

v(m)＝u(m)e^-jδ(m)；

其中：v(m)為相位補(bǔ)償輸出結(jié)果；u(m)為待進(jìn)行相位補(bǔ)償處理的一路匹配濾波結(jié)果；δ(m)為第m個(gè)符號(hào)周期對(duì)應(yīng)的傾斜相位差，且δ(m)根據(jù)符號(hào)周期對(duì)應(yīng)的調(diào)制指數(shù)進(jìn)行遞推更新。

上述的低實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度的artmcpm解調(diào)及同步方法，在相位補(bǔ)償處理中，傾斜相位差δ(m)的遞推更新公式如下：

δ(m)＝δ(m-1)+3πh′m-1

其中：δ(m-1)為第m-1個(gè)符號(hào)周期對(duì)應(yīng)的傾斜相位差，且所述傾斜相位差的初始值δ(0)＝0；h′m-1為第m-1個(gè)符號(hào)周期對(duì)應(yīng)的調(diào)制指數(shù)：當(dāng)mod(m-1,2)＝0時(shí)，h′m-1＝h1；當(dāng)mod(m-1,2)＝1時(shí)，h′m-1＝h2；h1和h2分別為設(shè)定的第一調(diào)制指數(shù)、第二調(diào)制指數(shù)。

上述的低實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度的artmcpm解調(diào)及同步方法，在步驟(4)中，對(duì)i支路相位補(bǔ)償輸出矢量v′(m)進(jìn)行維特比解調(diào)處理，具體解調(diào)處理過(guò)程如下：

(4a)、根據(jù)v′(m)計(jì)算分支度量，即：在第m個(gè)符號(hào)周期，計(jì)算進(jìn)入每個(gè)狀態(tài)的m個(gè)分支的分支度量；

(4b)、根據(jù)步驟(4a)計(jì)算得到的分支度量，計(jì)算第m個(gè)符號(hào)周期每個(gè)狀態(tài)的m個(gè)路徑度量；

(4c)、確定第m個(gè)符號(hào)周期每個(gè)狀態(tài)的幸存路徑，以及幸存路徑度量，并保留每個(gè)狀態(tài)的幸存路徑以及幸存路徑度量；

(4d)、當(dāng)m≥d1或m≥d2時(shí)，確定第m個(gè)符號(hào)周期的幸存狀態(tài)，并以所述幸存狀態(tài)為回溯起點(diǎn)，按照步驟(4c)保留的幸存路徑進(jìn)行狀態(tài)回溯，其中：在m≥d1時(shí)，向前回溯d1個(gè)符號(hào)，得到解調(diào)數(shù)據(jù)；在m≥d2時(shí)，向前回溯d2個(gè)符號(hào)，得到同步解調(diào)狀態(tài)；d1為設(shè)定的解調(diào)回溯長(zhǎng)度，d2為設(shè)定的同步解調(diào)回溯長(zhǎng)度。

上述的低實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度的artmcpm解調(diào)及同步方法，在步驟(4a)中，分支度量計(jì)算的公式如下：

其中：為進(jìn)入第m個(gè)符號(hào)周期狀態(tài)sw′,k′的第i個(gè)分支的分支度量，且所述第i個(gè)分支對(duì)應(yīng)于第m-1個(gè)符號(hào)周期狀態(tài)即第m-1個(gè)符號(hào)周期狀態(tài)經(jīng)由所述第i個(gè)分支進(jìn)入第m個(gè)符號(hào)周期狀態(tài)sw′,k′；w′＝1、2、…、w，k′＝1、2、…、m，i＝1、2、…、m，w為設(shè)定的簡(jiǎn)化相位狀態(tài)個(gè)數(shù)；為i支路相位補(bǔ)償輸出矢量v′(m)中的第pi個(gè)相位補(bǔ)償處理結(jié)果，且pi＝(ki-1)×m+k′；wi、ki與w′的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下：

w′＝mod((wi-1)+(ki-1)×hm′×w,w)+1；

其中：wi∈{1,2,3,...,w}，ki∈{1,2,3,...,m}；h′m為第m個(gè)符號(hào)周期對(duì)應(yīng)的調(diào)制指數(shù)；當(dāng)mod(m,2)＝0時(shí)，h′m＝h1；當(dāng)mod(m,2)＝1時(shí)，h′m＝h2；h1和h2分別為設(shè)定的第一調(diào)制指數(shù)、第二調(diào)制指數(shù)；

上述的低實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度的artmcpm解調(diào)及同步方法，在步驟(4b)中，路徑度量的計(jì)算公式如下：

其中：為進(jìn)入第m個(gè)符號(hào)周期狀態(tài)sw′,k′的第i個(gè)分支的對(duì)應(yīng)的路徑度量；為所述第i個(gè)分支的分支度量，且所述第i個(gè)分支對(duì)應(yīng)于第m-1個(gè)符號(hào)周期狀態(tài)即第m-1個(gè)符號(hào)周期狀態(tài)經(jīng)由所述第i個(gè)分支進(jìn)入第m個(gè)符號(hào)周期狀態(tài)sw′,k′；為所述第m-1個(gè)符號(hào)周期狀態(tài)的幸存路徑度量，且初始值w′＝1、2、…、w，k′＝1、2、…、m，i＝1、2、…、m，w為設(shè)定的簡(jiǎn)化相位狀態(tài)個(gè)數(shù)；wi、ki與w′的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下：

w′＝mod((wi-1)+(ki-1)×hm′×w,w)+1；

其中：wi∈{1,2,3,...,w}，ki∈{1,2,3,...,m}；h′m為第m個(gè)符號(hào)周期對(duì)應(yīng)的調(diào)制指數(shù)；當(dāng)mod(m,2)＝0時(shí)，h′m＝h1；當(dāng)mod(m,2)＝1時(shí)，h′m＝h2；h1和h2分別為設(shè)定的第一調(diào)制指數(shù)、第二調(diào)制指數(shù)；

上述的低實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度的artmcpm解調(diào)及同步方法，在步驟(4c)中，幸存路徑及幸存路徑度量的具體確定方法如下：

對(duì)于第m個(gè)符號(hào)周期的狀態(tài)sw′,k′，在所述狀態(tài)對(duì)應(yīng)的m個(gè)路徑度量中選取最大值作為狀態(tài)sw′,k′的幸存路徑度量即：為第m個(gè)符號(hào)周期的狀態(tài)sw′,k′對(duì)應(yīng)的第i個(gè)路徑度量，i＝1、2、…、m，且將所述幸存路徑度量對(duì)應(yīng)的路徑作為第m個(gè)符號(hào)周期的狀態(tài)sw′,k′的幸存路徑；w′＝1、2、…、w，k′＝1、2、…、m，w為設(shè)定的簡(jiǎn)化相位狀態(tài)個(gè)數(shù)。

上述的低實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度的artmcpm解調(diào)及同步方法，在步驟(4d)中，第m個(gè)符號(hào)周期幸存狀態(tài)的確定方法如下：在第m個(gè)符號(hào)周期對(duì)應(yīng)的所有狀態(tài)中，選取幸存路徑度量最大值對(duì)應(yīng)的狀態(tài)作為第m個(gè)符號(hào)周期的幸存狀態(tài)。

上述的低實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度的artmcpm解調(diào)及同步方法，在步驟(4d)中，在m≥d1時(shí)，向前回溯d1個(gè)符號(hào)，得到解調(diào)數(shù)據(jù)，具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程如下：

以第m個(gè)符號(hào)周期的幸存狀態(tài)為回溯起點(diǎn)，按照步驟(4c)保留的各個(gè)符號(hào)周期對(duì)應(yīng)狀態(tài)的幸存路徑，依次向前回溯d1個(gè)符號(hào)，回溯到第m-d1個(gè)符號(hào)周期的狀態(tài)將所述狀態(tài)作為解調(diào)狀態(tài)，并根據(jù)所述解調(diào)狀態(tài)確定解調(diào)數(shù)據(jù)，即解調(diào)數(shù)據(jù)為α(m-d1)＝k′jt-1；其中，w′jt∈{1,2,3,...,w}，k′jt∈{1,2,3,...,m}，w為設(shè)定的簡(jiǎn)化相位狀態(tài)個(gè)數(shù)。

上述的低實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度的artmcpm解調(diào)及同步方法，在m≥d2時(shí)，向前回溯d2個(gè)符號(hào)，得到同步解調(diào)狀態(tài)，具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程如下：

以第m個(gè)符號(hào)周期的幸存狀態(tài)為回溯起點(diǎn)，按照步驟(4c)保留的各個(gè)符號(hào)周期對(duì)應(yīng)狀態(tài)的幸存路徑，依次向前回溯d2個(gè)符號(hào)，回溯到第m-d2個(gè)符號(hào)周期的狀態(tài)將所述狀態(tài)作為同步解調(diào)狀態(tài)；其中，w′tb∈{1,2,3,...,w}，k′tb∈{1,2,3,...,m}，w為設(shè)定的簡(jiǎn)化相位狀態(tài)個(gè)數(shù)。

上述的低實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度的artmcpm解調(diào)及同步方法，在步驟(4d)中，根據(jù)設(shè)定的數(shù)據(jù)判決準(zhǔn)確率和解調(diào)延時(shí)的指標(biāo)要求，確定解調(diào)回溯長(zhǎng)度d1和同步解調(diào)回溯長(zhǎng)度d2；其中，d1和d2與數(shù)據(jù)判決準(zhǔn)確率和解調(diào)延時(shí)成正比。

上述的低實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度的artmcpm解調(diào)及同步方法，在步驟(5)中，定時(shí)誤差eτ(m)和載波相位誤差的計(jì)算公式如下：

其中：如果同步解調(diào)狀態(tài)為且狀態(tài)的幸存路徑對(duì)應(yīng)前一個(gè)符號(hào)周期的狀態(tài)則wo＝wtb，po＝(ktb-1)×m+k′tb；為v(m)中的第po個(gè)相位補(bǔ)償輸出結(jié)果，為v′(m)中的第po個(gè)相位補(bǔ)償輸出結(jié)果，為v″(m)中的第po個(gè)相位補(bǔ)償輸出結(jié)果；re代表取實(shí)部函數(shù)，im代表取虛部函數(shù)；其中，其中，w′tb∈{1,2,3,...,w}，k′tb∈{1,2,3,...,m}，wtb∈{1,2,3,...,w}，ktb∈{1,2,3,...,m}，w為設(shè)定的簡(jiǎn)化相位狀態(tài)個(gè)數(shù)。

上述的低實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度的artmcpm解調(diào)及同步方法，在步驟(6)中，對(duì)定時(shí)誤差eτ(m)進(jìn)行碼環(huán)路濾波，得到的相位調(diào)整量輸出給碼nco，碼nco根據(jù)所述相位調(diào)整量對(duì)符號(hào)同步脈沖信號(hào)相位進(jìn)行調(diào)整。

上述的低實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度的artmcpm解調(diào)及同步方法，在步驟(6)中，對(duì)載波相位誤差進(jìn)行載波環(huán)路濾波，濾波后輸出相位調(diào)整量給載波nco，載波nco根據(jù)所述相位調(diào)整量對(duì)載波nco輸出的載波本振頻率進(jìn)行調(diào)整。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)本發(fā)明的三個(gè)支路共用匹配濾波器組，該匹配濾波器組僅有16個(gè)復(fù)數(shù)匹配濾波器，而且本發(fā)明中每個(gè)符號(hào)周期的狀態(tài)個(gè)數(shù)為64，相對(duì)于傳統(tǒng)的最優(yōu)解調(diào)器64個(gè)復(fù)數(shù)匹配濾波器和512個(gè)狀態(tài)，本發(fā)明方法可以大大降低解調(diào)復(fù)雜度，且能確保解調(diào)性能損失最??；

(2)本發(fā)明采用三個(gè)支路信號(hào)聯(lián)合進(jìn)行定時(shí)、同步計(jì)算，可以提高定時(shí)精度，并能夠有效提升系統(tǒng)穩(wěn)定性。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的低實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度的artmcpm解調(diào)及同步方法實(shí)現(xiàn)框圖；

圖2為本發(fā)明中維特比解調(diào)處理的流程框圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例中artmcpm解調(diào)誤碼性能曲線；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例中artmcpm定時(shí)同步跟蹤曲線。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。

為了便于對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，此處首先對(duì)后續(xù)出現(xiàn)的一些變量進(jìn)行如下說(shuō)明：ts為設(shè)定的采樣周期；t為設(shè)定的符號(hào)周期；h1和h2分別為設(shè)定的第一調(diào)制指數(shù)、第二調(diào)制指數(shù)，在artmcpm中，兩個(gè)調(diào)制指數(shù)的取值為4/16、5/16，在本發(fā)明中可以設(shè)定h1＝4/16、h2＝5/16，或設(shè)定h1＝5/16、h2＝4/16；floor代表向下取整函數(shù)，例如floor(x)代表對(duì)變量x進(jìn)行向下取整運(yùn)算；max代表求最大值函數(shù)，例如代表對(duì)序列xi求取最大值，i為序列的標(biāo)號(hào)，如果i＝1～m，m為正整數(shù)，則代表在x1、x2、…、xm中求取最大值。

如圖1所示，本發(fā)明的低實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度的artmcpm解調(diào)及同步方法的具體實(shí)現(xiàn)步驟如下：

(一)、三支路信號(hào)處理

在本發(fā)明中，首先對(duì)接收信號(hào)r(n)分別延遲ts、2ts后得到一級(jí)延遲信號(hào)r′(n)和二級(jí)延遲信號(hào)r″(n)，然后在e、i、l三個(gè)支路中對(duì)r(n)、r′(n)、r″(n)進(jìn)行相應(yīng)處理。其中，n為離散時(shí)間變量，r(n)為采樣量化后的數(shù)字信號(hào)，其采樣周期為ts。

(1)、混頻和低通濾波

對(duì)信號(hào)r(n)進(jìn)行混頻和低通濾波處理，得到e支路基帶信號(hào)f(n)；對(duì)一級(jí)延遲信號(hào)r′(n)進(jìn)行混頻和低通濾波處理，得到i支路基帶信號(hào)f′(n)；對(duì)二級(jí)延遲信號(hào)r″(n)進(jìn)行混頻和低通濾波處理，得到l支路基帶信號(hào)f″(n)。

上述三個(gè)支路混頻處理中的載波本振頻率由均由載波nco控制，具體混頻濾波處理過(guò)程如下：首先根據(jù)載波nco提供的載波本振頻率生成相應(yīng)的本地載波信號(hào)，然后該本地載波信號(hào)分別與r(n)、r′(n)、r″(n)相乘，輸出混頻后信號(hào)。之后，再利用低通濾波器對(duì)各支路的混頻后信號(hào)進(jìn)行濾波，得到f(n)、f′(n)、f″(n)。其中，每個(gè)支路中的低通濾波器設(shè)置均相同。

在具體工程實(shí)現(xiàn)中，載波nco具有初始的載波本振頻率值，之后根據(jù)后續(xù)載波相位同步處理結(jié)果對(duì)該載波nco進(jìn)行調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)載波相位同步。

(2)、匹配濾波

本發(fā)明交替使用兩個(gè)匹配濾波器組對(duì)e支路基帶信號(hào)f(n)、i支路基帶信號(hào)f′(n)和l支路基帶信號(hào)f″(n)分別進(jìn)行匹配濾波處理。其中，每個(gè)匹配濾波器組包括p個(gè)子匹配濾波器，這p個(gè)子匹配濾波器對(duì)每個(gè)支路的基帶信號(hào)進(jìn)行匹配濾波處理后，輸出包含p個(gè)匹配濾波結(jié)果的匹配濾波結(jié)果矢量。p＝m²，m為設(shè)定的符號(hào)進(jìn)制數(shù)，對(duì)于artmcpm調(diào)制信號(hào)，其調(diào)制參數(shù)中設(shè)定符號(hào)進(jìn)制數(shù)為4，即m＝4，進(jìn)而有p＝16。因此，本發(fā)明進(jìn)行artmcpm解調(diào)及同步處理過(guò)程中，采用了16個(gè)匹配濾波器實(shí)現(xiàn)匹配濾波。

(2.1)匹配濾波組定義

在本發(fā)明中，交替使用兩個(gè)匹配濾波器組進(jìn)行匹配濾波，具體交替方法如下：當(dāng)mod(m,2)＝0時(shí)，三個(gè)支路采用第一個(gè)匹配濾波器組進(jìn)行匹配濾波；當(dāng)mod(m,2)＝1時(shí)，三個(gè)支路采用第二個(gè)匹配濾波器組進(jìn)行匹配濾波。其中，兩個(gè)匹配濾波器組中各子匹配濾波器的濾波系數(shù)計(jì)算公式如下：

其中：

m為符號(hào)周期計(jì)數(shù)變量，該變量的初值為0，并根據(jù)碼nco輸出的符號(hào)同步脈沖信號(hào)進(jìn)行加1操作，即當(dāng)符號(hào)同步脈沖信號(hào)出現(xiàn)時(shí)，執(zhí)行m＝m+1操作；

p＝(k-1)×m+l，k＝1、2、…、m，l＝1、2、…、m；

ξp,1(n)為第一個(gè)匹配濾波器組中的第p個(gè)子匹配濾波器的濾波系數(shù)；

ξp,2(n)為第二個(gè)匹配濾波器組中的第p個(gè)子匹配濾波器的濾波系數(shù)；

γk和γl為設(shè)定的m進(jìn)制符號(hào)，k、l為符號(hào)取值序號(hào)，其中：γk＝2(k-1)-(m-1)，γl＝2(l-1)-(m-1)，k＝1、2、…、m，l＝1、2、…、m；在artmcpm中，符號(hào)進(jìn)制數(shù)m＝4，于是γ1＝-3、γ2＝-1、γ3＝1、γ4＝3；

q(t)為設(shè)定的相位脈沖函數(shù)，q(nts-mt)為t＝nts-mt時(shí)q(t)的采樣值，q(nts-(m-1)t)為t＝nts-(m-1)t時(shí)q(t)的采樣值；其中，相位脈沖函數(shù)q(t)的表達(dá)式如下：

其中：g(t)為脈沖成型函數(shù)，l為關(guān)聯(lián)長(zhǎng)度。在artmcpm中，關(guān)聯(lián)長(zhǎng)度l＝3。

(2.2)匹配濾波計(jì)算

在每個(gè)離散時(shí)刻n，根據(jù)該時(shí)刻的符號(hào)周期計(jì)數(shù)變量m的取值，在兩個(gè)濾波器組中，選擇其中一個(gè)濾波器組的p個(gè)子匹配濾波器對(duì)每個(gè)支路的基帶信號(hào)進(jìn)行匹配濾波處理，輸出p個(gè)匹配濾波結(jié)果。

其中，各子匹配濾波器對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行匹配濾波處理，對(duì)應(yīng)的濾波計(jì)算公式如下：

其中：u(m)為基帶信號(hào)經(jīng)子匹配濾波器進(jìn)行匹配濾波處理后得到的匹配濾波結(jié)果；f(n)為待濾波的基帶信號(hào)，ξ(n)為子匹配濾波器的濾波系數(shù)。

根據(jù)上述的匹配濾波計(jì)算公式，可以確定：

e支路基帶信號(hào)f(n)經(jīng)匹配濾波處理后，得到e支路匹配濾波結(jié)果矢量u(m)，且u(m)＝[u1(m)u2(m)…up(m)…up(m)]；i支路基帶信號(hào)f′(n)經(jīng)匹配濾波處理后，得到i支路匹配濾波結(jié)果矢量u′(m)，且u′(m)＝[u′1(m)u′2(m)…u′p(m)…u′p(m)]；l支路基帶信號(hào)f″(n)經(jīng)匹配濾波處理后，得到l支路匹配濾波結(jié)果矢量u″(m)，且u″(m)＝[u″1(m)u″2(m)…u″p(m)…u″p(m)]。

當(dāng)mod(m,2)＝0時(shí)，選擇第一個(gè)匹配濾波器組進(jìn)行匹配濾波時(shí)，則：

當(dāng)mod(m,2)＝1時(shí)，選擇第二個(gè)匹配濾波器組進(jìn)行匹配濾波，則：

其中，p＝1、2、…、p。

(3)、相位補(bǔ)償

在該步驟中，利用以下的相位補(bǔ)償處理公式對(duì)三個(gè)支路的匹配濾波結(jié)果進(jìn)行相位補(bǔ)償處理：

v(m)＝u(m)e^-jδ(m)；

其中：v(m)為相位補(bǔ)償輸出結(jié)果；u(m)為待進(jìn)行相位補(bǔ)償處理的一路匹配濾波結(jié)果；δ(m)為第m個(gè)符號(hào)周期對(duì)應(yīng)的傾斜相位差，且δ(m)根據(jù)符號(hào)周期對(duì)應(yīng)的調(diào)制指數(shù)進(jìn)行遞推更新，具體遞推更新公式如下：

δ(m)＝δ(m-1)+3πh′m-1

其中：δ(m-1)為第m-1個(gè)符號(hào)周期對(duì)應(yīng)的傾斜相位差，且所述傾斜相位差的初始為0；h′m-1為第m-1個(gè)符號(hào)周期對(duì)應(yīng)的調(diào)制指數(shù)：當(dāng)mod(m-1,2)＝0時(shí)，h′m-1＝h1；當(dāng)mod(m-1,2)＝1時(shí)，h′m-1＝h2；h1和h2分別為設(shè)定的第一調(diào)制指數(shù)、第二調(diào)制指數(shù)。

根據(jù)上述的相位補(bǔ)償方法，對(duì)u(m)進(jìn)行相位補(bǔ)償?shù)玫絜支路相位補(bǔ)償輸出矢量v(m)，且v(m)＝[v1(m)v2(m)…vp(m)…vp(m)]；對(duì)u′(m)進(jìn)行相位補(bǔ)償?shù)玫絠支路相位補(bǔ)償輸出矢量v′(m)，且v′(m)＝[v′1(m)v′2(m)…v′p(m)…v′p(m)]；對(duì)u″(m)進(jìn)行相位補(bǔ)償?shù)玫絣支路相位補(bǔ)償輸出矢量v″(m)，且v″(m)＝[v″1(m)v″2(m)…v″p(m)…v″p(m)]；其中：

vp(m)＝up(m)e^-jδ(m)；

v′p(m)＝u′p(m)e^-jδ(m)；

v″p(m)＝u″p(m)e^-jδ(m)；

其中，p＝1、2、…、p。

(4)維特比解調(diào)

在該步驟中，對(duì)i支路相位補(bǔ)償輸出矢量v′(m)進(jìn)行維特比解調(diào)處理，得到解調(diào)數(shù)據(jù)和同步解調(diào)狀態(tài)。

如圖2所示，本發(fā)明的維特比解調(diào)的步驟包括分支度量計(jì)算、路徑度量更新、確定幸存路徑、獲得解調(diào)結(jié)果。具體步驟說(shuō)明如下：

(4.1)分支度量計(jì)算

在該步驟中，根據(jù)i支路相位補(bǔ)償輸出矢量v′(m)進(jìn)行分支度量計(jì)算，即：在第m個(gè)符號(hào)周期，針對(duì)w×m個(gè)狀態(tài)，計(jì)算進(jìn)入每個(gè)狀態(tài)的m個(gè)分支的分支度量，具體的分支度量計(jì)算公式如下：

其中：為進(jìn)入第m個(gè)符號(hào)周期狀態(tài)sw′,k′的第i個(gè)分支的分支度量，且所述第i個(gè)分支對(duì)應(yīng)于第m-1個(gè)符號(hào)周期狀態(tài)即第m-1個(gè)符號(hào)周期狀態(tài)經(jīng)由所述第i個(gè)分支進(jìn)入第m個(gè)符號(hào)周期狀態(tài)sw′,k′；w′＝1、2、…、w，k′＝1、2、…、m，i＝1、2、…、m；wi、ki與w′的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下：

w′＝mod((wi-1)+(ki-1)×hm′×w,w)+1；

其中，wi∈{1,2,3,...,w}，ki∈{1,2,3,...,m}；h′m為第m個(gè)符號(hào)周期對(duì)應(yīng)的調(diào)制指數(shù)，當(dāng)mod(m,2)＝0時(shí)，h′m＝h1；當(dāng)mod(m,2)＝1時(shí)，h′m＝h2。

為i支路相位補(bǔ)償輸出矢量v′(m)中的第pi個(gè)相位補(bǔ)償處理結(jié)果，且pi＝(ki-1)×m+k′。

w為設(shè)定的簡(jiǎn)化相位狀態(tài)個(gè)數(shù)，本發(fā)明在具體實(shí)施中，w＝16。

以下舉例說(shuō)明兩個(gè)相鄰符號(hào)周期的狀態(tài)轉(zhuǎn)移關(guān)系：

對(duì)于第m個(gè)符號(hào)周期狀態(tài)s15,2，即w′＝15，k′＝2，共有m＝4個(gè)分支進(jìn)入該狀態(tài)，這四個(gè)分支對(duì)應(yīng)于第m-1個(gè)符號(hào)周期的4個(gè)狀態(tài)，其中：

以下舉例說(shuō)明中均設(shè)定h1＝4/16、h2＝5/16；

如果mod(m,2)＝0，則滿足方程的四組解分別為：w1＝3，k1＝4；w2＝7，k2＝3；w3＝11，k3＝2；w4＝15，k4＝1；即進(jìn)入第m個(gè)符號(hào)周期狀態(tài)s15,2的四個(gè)分支依次是第m-1個(gè)符號(hào)周期的狀態(tài)s3,4、s7,3、s11,2、s15,1；

如果mod(m,2)＝1，則滿足方程的四組解分別為：w1＝5，k1＝3；w2＝10，k2＝2；w3＝15，k3＝1；w4＝16，k4＝4；即進(jìn)入第m個(gè)符號(hào)周期狀態(tài)s15,2的四個(gè)分支依次是第m-1個(gè)符號(hào)周期的狀態(tài)s5,3、s10,2、s15,1、s16,4。

(4.2)路徑度量更新

在該步驟中，根據(jù)(4.1)計(jì)算得到的分支度量，更新計(jì)算第m個(gè)符號(hào)周期每個(gè)狀態(tài)的的m個(gè)路徑度量，該路徑度量的計(jì)算公式如下：

其中：為進(jìn)入第m個(gè)符號(hào)周期狀態(tài)sw′,k′的第i個(gè)分支的對(duì)應(yīng)的路徑度量；為所述第i個(gè)分支的分支度量，且所述第i個(gè)分支對(duì)應(yīng)于第m-1個(gè)符號(hào)周期狀態(tài)為所述第m-1個(gè)符號(hào)周期狀態(tài)的幸存路徑度量，且初始值w′＝1、2、…、w，k′＝1、2、…、m，i＝1、2、…、m；wi、ki與w′的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下：

w′＝mod((wi-1)+(ki-1)×hm′×w,w)+1；

其中:wi∈{1,2,3,...,w}，ki∈{1,2,3,...,m}；h′m為第m個(gè)符號(hào)周期對(duì)應(yīng)的調(diào)制指數(shù)，當(dāng)mod(m,2)＝0時(shí)，h′m＝h1；當(dāng)mod(m,2)＝1時(shí)，h′m＝h2。

(4.3)確定幸存路徑和幸存路徑度量

在該步驟中，確定第m個(gè)符號(hào)周期每個(gè)狀態(tài)的幸存路徑，以及幸存路徑度量，并保留每個(gè)狀態(tài)的幸存路徑以及幸存路徑度量。幸存路徑及幸存路徑度量的具體確定方法如下：

對(duì)于第m個(gè)符號(hào)周期的狀態(tài)sw′,k′，在該狀態(tài)對(duì)應(yīng)的m個(gè)路徑度量中選取最大值作為狀態(tài)sw′,k′的幸存路徑度量即：為第m個(gè)符號(hào)周期的狀態(tài)sw′,k′對(duì)應(yīng)的第i個(gè)路徑度量，i＝1、2、…、m，且將所述幸存路徑度量對(duì)應(yīng)的路徑作為第m個(gè)符號(hào)周期的狀態(tài)sw′,k′的幸存路徑；w′＝1、2、…、w，k′＝1、2、…、m。

(4.4)獲得解調(diào)結(jié)果

在該步驟中，每經(jīng)過(guò)一個(gè)符號(hào)周期，重復(fù)執(zhí)行步驟(4.1)、(4.2)、(4.3)，直至m≥d1或m≥d2，則需要進(jìn)行解調(diào)回溯和同步解調(diào)回溯操作。其中，d1為設(shè)定的解調(diào)回溯長(zhǎng)度，d2為設(shè)定的同步解調(diào)回溯長(zhǎng)度，且一般設(shè)定d2<d1。

首先，確定第m個(gè)符號(hào)周期的幸存狀態(tài)，具體確定方法如下：在第m個(gè)符號(hào)周期對(duì)應(yīng)的狀態(tài)sw′,k′(w′＝1、2、…、w，k′＝1、2、…、m)中，選取幸存路徑度量最大值對(duì)應(yīng)的狀態(tài)作為第m個(gè)符號(hào)周期的幸存狀態(tài)。然后，以第m個(gè)符號(hào)周期的幸存狀態(tài)為回溯起點(diǎn)，分別進(jìn)行解調(diào)回溯和同步解調(diào)回溯，其中：

如果m≥d2，則進(jìn)行同步解調(diào)回溯，具體回溯過(guò)程如下：以第m個(gè)符號(hào)周期的幸存狀態(tài)為回溯起點(diǎn)，按照步驟(4.3)保留的各個(gè)符號(hào)周期對(duì)應(yīng)狀態(tài)的幸存路徑，依次向前回溯d2個(gè)符號(hào)，回溯到第m-d2個(gè)符號(hào)周期的狀態(tài)將所述狀態(tài)作為同步解調(diào)狀態(tài)；最后根據(jù)所述同步解調(diào)狀態(tài)以及所述狀態(tài)的幸存路徑，計(jì)算定時(shí)、相位同步誤差。

如果m≥d1，則還需進(jìn)行解調(diào)回溯，具體回溯過(guò)程如下：以第m個(gè)符號(hào)周期的幸存狀態(tài)為回溯起點(diǎn)，按照步驟(4.3)保留的各個(gè)符號(hào)周期對(duì)應(yīng)狀態(tài)的幸存路徑，依次向前回溯d1個(gè)符號(hào)，回溯到第m-d1個(gè)符號(hào)周期的狀態(tài)將所述狀態(tài)作為解調(diào)狀態(tài)，并根據(jù)所述解調(diào)狀態(tài)確定解調(diào)數(shù)據(jù)，即解調(diào)數(shù)據(jù)為α(m-d1)＝kjt′-1。

在上述回溯處理中，根據(jù)設(shè)定的數(shù)據(jù)判決準(zhǔn)確率和解調(diào)延時(shí)的指標(biāo)要求，確定解調(diào)回溯長(zhǎng)度d1和同步解調(diào)回溯長(zhǎng)度d2；其中，d1和d2與數(shù)據(jù)判決準(zhǔn)確率和解調(diào)延時(shí)成正比，即：回溯長(zhǎng)度越小，數(shù)據(jù)判決準(zhǔn)確率越低，而回溯長(zhǎng)度越大，數(shù)據(jù)判決準(zhǔn)確率越高，但解調(diào)延時(shí)較大；通過(guò)折中考慮，本發(fā)明在具體實(shí)施中一般設(shè)定d1＝10、d2＝1。

(5)、定時(shí)及相位誤差計(jì)算

在該步驟中，利用v(m)、v′(m)、v″(m)、維特比解調(diào)得到的同步解調(diào)狀態(tài)，以及所述同步解調(diào)狀態(tài)的幸存路徑，計(jì)算定時(shí)誤差eτ(m)和載波相位誤差具體計(jì)算公式如下：

其中：如果同步解調(diào)狀態(tài)為該狀態(tài)的幸存路徑對(duì)應(yīng)的前一個(gè)符號(hào)周期的同步解調(diào)狀態(tài)為則wo＝wtb，po＝(ktb-1)×m+k′tb；為v(m)中的第po個(gè)相位補(bǔ)償輸出結(jié)果，為v′(m)中的第po個(gè)相位補(bǔ)償輸出結(jié)果，為v″(m)中的第po個(gè)相位補(bǔ)償輸出結(jié)果；re代表取實(shí)部函數(shù)，im代表取虛部函數(shù)。

(6)碼nco和載波nco更新

在該步驟中，分別對(duì)定時(shí)誤差eτ(m)和載波相位誤差進(jìn)行環(huán)路濾波，并利用所述濾波結(jié)果對(duì)碼nco和載波nco進(jìn)行調(diào)整。

其中，對(duì)定時(shí)誤差eτ(m)進(jìn)行碼環(huán)路濾波，得到的相位調(diào)整量輸出給碼nco，碼nco根據(jù)該相位調(diào)整量對(duì)符號(hào)同步脈沖信號(hào)相位進(jìn)行調(diào)整，在符號(hào)同步脈沖信號(hào)控制下，進(jìn)行下一個(gè)符號(hào)周期的匹配濾波處理，多次循環(huán)處理后，實(shí)現(xiàn)符號(hào)定時(shí)同步。

其中，對(duì)載波相位誤差進(jìn)行載波環(huán)路濾波，濾波后輸出相位調(diào)整量給載波nco，載波nco根據(jù)相位調(diào)整量對(duì)載波信號(hào)相位進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整后的載波信號(hào)與接收信號(hào)下一個(gè)采樣值進(jìn)行混頻處理，多次循環(huán)處理后，實(shí)現(xiàn)載波相位同步。

重復(fù)步驟(1)～(6)，即可實(shí)現(xiàn)信號(hào)的解調(diào)及同步。

實(shí)施例：

在本實(shí)施例中，設(shè)定信號(hào)的符號(hào)率r＝10mbit/s，采樣頻率fs＝100mhz，即對(duì)應(yīng)的采樣周期ts＝1/fs＝10ns，符號(hào)周期t＝1/r＝100ns；并設(shè)定載波標(biāo)稱頻率fc＝70mhz，碼nco和載波nco的量化位數(shù)q＝32。利用本發(fā)明的低實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度的artmcpm解調(diào)及同步方法進(jìn)行處理，得到的解調(diào)誤碼性能曲線如圖3所示，且定時(shí)同步跟蹤曲線如圖4所示。其中，圖4縱坐標(biāo)所示歸一化定時(shí)同步誤差是指定時(shí)同步誤差對(duì)碼nco進(jìn)行了歸一化。

以上所述，僅為本發(fā)明最佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

本發(fā)明說(shuō)明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員的公知技術(shù)。