專利名稱：最大似然解碼相干檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及最大似然相干檢測方法，通過使用多個接收的信號樣值同時進(jìn)行對相干檢測的基準(zhǔn)信號的最大似然估計和發(fā)送的碼元序列的最大似然序列估計，該接收的信號樣值是通過以碼元周期對接收的調(diào)相數(shù)字信號進(jìn)行取樣獲得的。
相干檢測和差分檢測廣泛地用于相位調(diào)制信號的解調(diào)。與差分檢測比較，相干檢測提供了極好的誤碼率性能。為了執(zhí)行相干檢測，需要知道接收的載波相位。為此目的，接收側(cè)以某個裝置再生該載波，使用它作為基準(zhǔn)信號相干地檢測接收信號的調(diào)制相位和決定發(fā)送的數(shù)據(jù)。作為提取M相PSK基準(zhǔn)信號的方法，有已知的倍增(mult-iplying)法，根據(jù)這個方法接收的信號放大M倍以從中消除已調(diào)的相位，放大的信號用于進(jìn)行壓控振蕩器(VCO)的相位控制以產(chǎn)生比載波頻率高M(jìn)倍的頻率的信號，該信號的頻率倍減M倍再產(chǎn)生要得到的載波。另一個已知的方法例如是逆調(diào)制方法，根據(jù)這個方法檢測的數(shù)據(jù)用于逆調(diào)制以從中消除已調(diào)的相位，然后使用VCO類似地再生載波。但是這些方法的缺點在于因為使用VCO載波提取和再生步驟構(gòu)成一個閉合環(huán)，不能快速再生載波。
由于再生的載波具有2π/M弧度的相位不確定性，已知的信號序列(例如幾個碼元)被周期地發(fā)送和應(yīng)用以避免相位的不確定性。在檢測絕對相位的意義上這種相干檢測稱為絕對相干檢測。另一方面，利用在發(fā)送側(cè)的差分編碼和在接收側(cè)差分解碼消除相位不確定性的影響是可能的，但是在這種情況下的誤碼率約是絕對相干檢測方案其誤碼率的兩倍。而且，絕對相干檢測的性能要超過差分檢測的性能。在四相PSK的情況下，差分檢測與絕對相干檢測之間在保證0.1％誤碼率所需的每比特的接收能量對于噪聲功率密度的比率Eb/No的差別大到5dB左右。
順便說說，人們提出了一種相干檢測方案，該方案與上述方法極不一樣，它不涉及載波再生(文獻(xiàn)11990年3月，IEEE Trans.Commum.第38卷第300至308頁，D.Divsalar和M.K.Simon的文章“MPSK的多碼元差分檢測”，和文獻(xiàn)21987年7月，IEEE Trans.Commum。第COM-35卷第764至767頁P(yáng).Y.Kam的文章“對具有未知載波相位的高斯信道的最大似然數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)序列估計”)。在文獻(xiàn)1和2中建議的方法使用以碼元周期取樣接收信號產(chǎn)生的接收信號樣值進(jìn)行發(fā)送碼元的最大似然相位序列估計。使用N個接收信號樣值計算包括N個碼元的每個序列的度量(metric)并且輸出最大度量序列。因此，無需再生載波相位。為了得到接近于理想的相干檢測的性能，必須增加用于序列估計的碼元數(shù)N。然而，由于最大估計的度量計算數(shù)量變?yōu)镸N，所以計算的總數(shù)隨著已調(diào)相位數(shù)M指數(shù)地增加而且發(fā)送碼元的數(shù)量N增加。
本發(fā)明的一個目的是提供一種接近最大似然解碼相干檢測的方法，使用維特比算法進(jìn)行順序發(fā)送的碼元序列估計但是可減少所需的處理量。
在第一方面，本發(fā)明針對以周期插入的已知信號的M相調(diào)制(MPSK)的最大似然解碼相干檢測方法，該方法包含步驟
(a)在時間n以發(fā)送碼元周期T取樣接收的信號，以得到接收信號的樣值Zn；(b)在每個時間點在度量存儲器中存儲MQ個狀態(tài)和路徑，MQ個狀態(tài)各以Q個連續(xù)調(diào)制的相位{φn-q；q＝1，2，……Q-1，Q)的組合表示，每個路徑指示就在一個最可能達(dá)到MQ個狀態(tài)之一的路徑開始的時間之前的狀態(tài)，和在度量存儲器中存儲指示達(dá)到狀態(tài)之一的每個序列的似然的路徑度量；(c)以φn-q反相調(diào)制接收的信號樣值Zn-q，并且計算在q＝0時Znexp(-jφn)的內(nèi)部產(chǎn)物的實值以及從q＝1至Q時的和∑Zn-qexp(-jφn-q)，實值是定義為指示從時間n-1的狀態(tài)Sn-1＝{φn-q；q＝1，2，……Q-1，Q}到狀態(tài)Sn＝{φn-q；q＝0，1，2，……Q-1}的轉(zhuǎn)變的似然的轉(zhuǎn)移度量(branch metric)λ(Sn-1→Sn)；(d)將該轉(zhuǎn)移度量加到在時間n-1的狀態(tài)Sn-1中的路徑度量∧(Sn-1)，計算通過狀態(tài)Sn-1的候選序列的路徑度量∧(Sn|Sn-1)(e)對進(jìn)入狀態(tài)Sn的時間n-1的所有路徑狀態(tài)Sn-1重復(fù)這些計算，比較這樣得到的路徑度量的幅度，和選擇最大路徑度量的狀態(tài)S′n-1；(f)在路徑存儲器中存儲狀態(tài)S′n-1作為最可能達(dá)到在時間n的狀態(tài)Sn的時間Tn-1的路徑狀態(tài)，和在度量存儲器中存儲其路徑度量∧(Sn｜Sn-1)作為在時間n，狀態(tài)Sn中的路徑度量∧(Sn)；(g)重復(fù)在時間n的所有MQ個狀態(tài)的上述計算；(h)比較MQ個狀態(tài)中路徑度量幅度，以得到在輸出解碼的碼元時的最大值的狀態(tài)S′n；和(i)從狀態(tài)S′n追溯路徑存儲器一個固定的時間點數(shù)D，并輸出作為解碼的碼元相位的相位φn-D，它構(gòu)成所達(dá)到的狀態(tài)Sn-D。
在第二方面，本發(fā)明針對最大似然解碼相干檢測方法，該方法使用一個路徑存儲器和一個度量存儲器執(zhí)行最大似然解碼，該路徑存儲器用于存儲緊接前面時間點的相位狀態(tài)，每個路徑從該時間點開始，它是最可能達(dá)到指示在每個時間點的調(diào)制相位的M個狀態(tài)之一，該度量存儲器用于存儲每個狀態(tài)的指示達(dá)到該狀態(tài)的序列似然的路徑度量，該方法包括步驟(a)以發(fā)送的碼元周期取樣接收的信號，得到在時間n的接收信號樣值Zn；(b)在選擇從時間(n-1)的M個相位狀態(tài)Sn-1中最可能達(dá)到在時間n時的狀態(tài)Sn的一條路徑時，從在時間n-1時的M個狀態(tài)之一追溯路徑存儲器，得到以狀態(tài)Sn-1結(jié)束的最可能序列{φn-1，φn-q｜n-1；q＝2，3，……Q-1，Q}，并由下式使用該序列計算基準(zhǔn)信號ηn=zn-1exp(-jφn-1)+Σq=2Qzn-qexp(-jφ-n-q|n-1);]]>(c)根據(jù)基準(zhǔn)信號ηn和接收的信號樣值Zn計算相位旋轉(zhuǎn)φn的信號的內(nèi)積作為指示從時間n-1的狀態(tài)Sn-1到時間n的狀態(tài)Sn的轉(zhuǎn)換的似然的轉(zhuǎn)移度量λ(Sn-1→Sn)；(d)將轉(zhuǎn)移度量λ(Sn-1→Sn)加到在時間n-1時的狀態(tài)Sn-1的路徑度量∧(Sn-1)，以得到通過狀態(tài)Sn-1的候選序列的路徑度量∧(Sn｜Sn-1)；(e)對所有的M個狀態(tài)Sn-1重復(fù)步驟(b)、(c)和(d)的計算，得到M候選序列的路徑度量和比較它們的幅度得到最大值的狀態(tài)S′n-1；(f)在路徑存儲器中存儲最大值的狀態(tài)S′n-1作為最可能達(dá)到在時間n的狀態(tài)Sn的時間n-1時的狀態(tài)，和在度量存儲器中存儲其路徑度量∧(Sn｜S′n-1)作為在時間n時的狀態(tài)Sn中的路徑度量∧(Sn)；(g)對所有M狀態(tài)重復(fù)上述計算，得到m路徑度量，和比較它們的幅度得到最大值的狀態(tài)S′n；和(h)從狀態(tài)S′n追溯路徑存儲器-個固定的時間點數(shù)D并輸出作為解碼的碼元相位φn-D的相位φn-D，它構(gòu)成所達(dá)到的狀態(tài)Sn-K。
在第三方面，本發(fā)明針對最大似然解碼相干檢測方法，使用一個路徑存儲器和一個度量存儲器執(zhí)行最大似然解碼，該路徑存儲器存儲就在每個路徑開始的時間點之前的相位狀態(tài)，所述每個路徑是最可能達(dá)到指示在每個時間點的已調(diào)相位的M個狀態(tài)之一的路徑，該度量存儲器存儲每個狀態(tài)的指示達(dá)到該狀態(tài)的序列的似然的路徑度量，該方法包含步驟(a)以發(fā)送的碼元周期取樣接收的信號，得到在時間n的接收信號樣值Zn；(b)以下式使用預(yù)測系數(shù)α作為實數(shù)計算基準(zhǔn)信號ηn，ηn＝(1＋α)zn-1exp(-jφn-1)－αzn-2exp(-jφn-2)以便計算在時間n的M2個狀態(tài)Sn和轉(zhuǎn)移度量，每個狀態(tài)以兩個連續(xù)相位(φn，φn-1)的組合表示，每個轉(zhuǎn)移度量指示就在路徑最可能達(dá)到M2個狀態(tài)之一的時間n之前的狀態(tài)Sn-1；(c)計算相位從基準(zhǔn)信號ηn轉(zhuǎn)動φn的信號相位和接收信號樣值Zn之間的平方誤差作為指示從狀態(tài)Sn-1至Sn的轉(zhuǎn)換的似然的轉(zhuǎn)移度量λ(Sn-1→Sn)；(d)將轉(zhuǎn)移度量λ(Sn-1→Sn)加到在時間n-1的狀態(tài)Sn-1中的路徑度量H(Sn-1)，得到通過狀態(tài)Sn-1的候選序列的度量H(Sn｜Sn-1)；(e)對所有M2個狀態(tài)Sn-1重復(fù)上述計算，比較所得到的路徑度量的幅度，得到最小值的狀態(tài)S′n-1，在路徑存儲器中存儲它作為在時間n殘存路徑達(dá)到狀態(tài)Sn的狀態(tài)，和在一個路徑度量存儲器中存儲其路徑度量H(Sn｜S′n-1)作為狀態(tài)Sn的路徑度量H(Sn)；和(f)對所有M2個狀態(tài)重復(fù)上述操作得到路徑度量，比較它們的幅度得到最小值的狀態(tài)S′n，從狀態(tài)S′n追溯路徑存儲器一個固定的時間點數(shù)D并且輸出作為解碼的碼元相位φn-K相位φn-D，它構(gòu)成達(dá)到的狀態(tài)Sn-K。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面，在第三方面中，在時間n的狀態(tài)Sn只用一個相位φn表示，和基準(zhǔn)信號計算步驟是在以狀態(tài)Sn-1之一結(jié)束的一個殘余路徑上使用在時間n-2的相位φn-2｜n-1由下式計算基準(zhǔn)信號ηn的步驟ηn＝(1＋α)zn-1exp(-jφn-1)－αzn-2exp(-jφn-1｜n-1).
如上所述，對于M相位調(diào)制，本發(fā)明的相干檢測方法在每個時間點具有MQ相位差狀態(tài)，它可以Q個連續(xù)的已調(diào)相位{φn-q；q＝0，1，2……Q-1}的組合表示，并且在每個時間點選擇一個最可能的路徑。從緊接在前面時間的多個狀態(tài)延伸到每個狀態(tài)的M個路徑之一被選擇。因此，每個碼元的度量計算數(shù)是MQ×M＝MQ＋1，因而每個N碼元數(shù)據(jù)的度量計算數(shù)為NMQ+1。以遠(yuǎn)小于數(shù)據(jù)碼元數(shù)N的值Q可取得與文獻(xiàn)1和2的方法相同的誤碼率。這樣，本發(fā)明的一個優(yōu)點是，與文獻(xiàn)1和2的方法相比，度量計算數(shù)可顯著地減少。


圖1是具有M＝4和Q＝1的格子圖。
圖2是表示發(fā)送幀結(jié)構(gòu)的例子的圖。
圖3是說明根據(jù)本發(fā)明第一實施例的相干檢測接收機(jī)的例子的方框圖。
圖4是表示第一實施例的誤碼率性能和以差分檢測與理想相干檢測得到的理論上的誤碼率性能的曲線圖。
圖5是說明根據(jù)本發(fā)明第二實施例的相干檢測接收機(jī)的例子的方框圖。
圖6是說明根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的相干檢測接收機(jī)的例子的方框圖。
圖7是說明根據(jù)本發(fā)明的第四實施例的相干檢測接收機(jī)的例子的方框圖。
圖8是說明根據(jù)本發(fā)明的第五實施例的相干檢測接收機(jī)的例子的方框圖。
圖9是表示通過計算機(jī)模擬得到的第二和第三實施例的誤碼率性能的曲線圖。
圖10是表示通過計算機(jī)模擬得到的第四和第五實施例的誤碼率性能的曲線圖。
圖11是說明根據(jù)本發(fā)明的第六實施例的相干檢測接收機(jī)例子的方框圖。
圖12是說明根據(jù)本發(fā)明的第七實施例相干檢測接收機(jī)例子的方框圖。
圖13是說明根據(jù)本發(fā)明的第八實施例相干檢測接收機(jī)例子的方框圖。
圖14是表示本發(fā)明第六和第七實施例的誤碼率性能的曲線圖。
圖15是表示通過計算機(jī)模擬得到的在衰落環(huán)境下第六和第七實施例的誤碼率性能的曲線圖。
第一實施例首先使用數(shù)字表示式描述本發(fā)明的第一實施例。
現(xiàn)在，考慮一個被發(fā)送的N碼元的相位序列φn(n＝0，1，2，……N-1)的最大似然估計。在時間(n-1)T≤t≤nT時收到的M相PSK信號可表示為z(t)＝(2Es/T)1/2exp{j(φn＋θ)}＋w(t)(1)式中φ＝{2mπ/M；m＝0，1，2……M-1}是調(diào)制的相位，Es是每個碼元的能量，T是一個碼元長度，θ是接收的信號載波和接收機(jī)本機(jī)振蕩信號之間的相位差，而W(t)是接收機(jī)噪聲。信號Z(t)被濾波，然后在離散的時間點n＝0，1，2，......對每個碼元周期T取樣。假定這樣得到的樣值序列表示為{Zn；n＝0，1，2，……N-1}。在文獻(xiàn)1和2敘述了最大的似然序列使由下式給出的度量最大Λ=|Σn=0N-1znexp(-jφn)|2----(2)]]>如果忠實于文獻(xiàn)1和2進(jìn)行最大序列似然估計，如參照前面的，度量計算必須進(jìn)行MN次。
根據(jù)本發(fā)明，式(2)首先被改寫為Λ=Σn=0N-1|zn|2+2Σn=0N-1Re{zn[Σq=1nzn-qexp(-jφn-q)]*exp(-jφn)}(3)]]>式中*表示復(fù)數(shù)共軛，而Re是復(fù)數(shù)的實數(shù)部分。
在式(3)的右邊，第一項與該序列無關(guān)，因此可省略。在式(3)中有關(guān)q的累加的上限為n而且其最大值為N-1。為此緣故，要求的處理總數(shù)隨著序列增加的更長而指數(shù)地增加。為了避免這種情況有關(guān)q的和的上限設(shè)定為Q(＜＜N)，而路徑度量由下式定義Λ=Σn=0N-1Re{zn[Σq=1Qzn-qexp(-jφn-q)]*exp(-jφn)----(4)]]>通過象這樣定義，最大路徑度量∧的序列可利用轉(zhuǎn)移度量集的維特比算法順序地對MQ個狀態(tài)的每個狀態(tài)估計，所述轉(zhuǎn)移量度集由下式表示λn＝Re{znηn*exp(-jφn)}(5)式中，ηn由下式給定ηn=Σq=1Qzn-qexp(-jφn-q)----(6)]]>這是式(1)中載波(2Es/T)1/2exp(jθ)的估計，和這個值ηn用作樣值序列Zn的相關(guān)檢測的基準(zhǔn)信號。維特比算法的詳細(xì)情況，參見文獻(xiàn)日本信息與通信工程師，電子協(xié)會的Imai文章“編碼理論”。
圖1是一個格子圖，為簡單起見，假定M＝4和θ＝1。而且假定達(dá)到在時間n-1的狀態(tài)的殘存路徑SP已被確定。在時間n的每個狀態(tài)Sn以Q個相位φn-q的組合表示，q＝0，1，2……，Q-1。也就是說，Sn＝(φn-q；q＝0，1，2……，Q-1}。狀態(tài)數(shù)的總數(shù)為MQ。M路徑從時間n-1的MQ個狀態(tài)延伸到在時間n的每個狀態(tài)而與值α無關(guān)。從時間n-1的一定狀態(tài)Sn-1到在時間n的一定狀態(tài)Sn的轉(zhuǎn)變以Q＋1個相位φn-q的組合代表，q＝0，1，2……Q-1，Q。指示這個轉(zhuǎn)變的似然的轉(zhuǎn)移度量在或(5)的基礎(chǔ)上計算，而且這樣計算的轉(zhuǎn)移度量加到在時間n-1的狀態(tài)Sn-1中的路徑度量∧(Sn-1)，得到每個候選序列的路徑度量∧(Sn｜Sn-1)。對于MQ個狀態(tài)Sn-1的每個狀態(tài)計算這樣的路徑度量并比較幅度，選擇最可能達(dá)到在時間n的一個狀態(tài)Sn的一條路徑。
如圖2所示，假定每N個數(shù)據(jù)碼元周期地插入已知的Q碼元序列，以避免解碼數(shù)據(jù)相位的不確定性。即使設(shè)定Q＝1作為已知序列，也不出現(xiàn)顯著的性能降低。在下面將詳細(xì)地對解碼進(jìn)行解釋。
(a)為了從在時間n-1的MQ個狀態(tài)中選擇最可能達(dá)到在時間n的狀態(tài)Sn的路徑，根據(jù)式(6)以構(gòu)成狀態(tài)Sn和Sn-1的相位序列φn-q；q＝0，1，2，3，……Q-1，Q逆調(diào)制接收的信號樣值序列Zn-q，q＝0，1，2，……Q-1，Q，然后得到q＝0的逆調(diào)制的內(nèi)積并且計算從q＝1至Q的累加結(jié)果，和計算其實部以得到轉(zhuǎn)移度量λn(Sn-1→Sn)，該轉(zhuǎn)移度量指示從時間n-1的狀態(tài)Sn-1到時間n的狀態(tài)Sn轉(zhuǎn)變的似然。
換句話說，Zn-q乘以exp(-jφn-q)等效于Zn-q以φn-q的逆調(diào)制；構(gòu)成狀態(tài)Sn-1的相位序列φn-q(q＝0，1，2……Q)分別用于逆調(diào)制接收信號樣值序列Zn-q的相應(yīng)序列，而通過將逆調(diào)制結(jié)果加在一起得到的值ηn是由式(6)計算的結(jié)果。值ηn相應(yīng)于在普通同步檢測中的基準(zhǔn)波并用作在時間n的樣值Zn的基準(zhǔn)信號。通過將接收的樣值Zn乘以exp(-jφn)以φn逆調(diào)制Zn，然后計算結(jié)果值與式(6)的值ηn的內(nèi)積，并且由式(5)計算其實部以得到轉(zhuǎn)移度量。
(b)轉(zhuǎn)移度量λn(Sn-1→Sn)加到在時間n-1的狀態(tài)Sn-1中的轉(zhuǎn)移度量∧(Sn-1)，得到通過狀態(tài)Sn-1的每個候選序列的轉(zhuǎn)移度量。
(c)對達(dá)到在時間n的狀態(tài)Sn之一的所有M個狀態(tài)Sn-1重復(fù)上面的計算，通過它計算M個候選序列的路途度量，和比較路徑度量的幅度以得到提供最大路徑度量的狀態(tài)S′n-1。這個狀態(tài)存儲在路徑存儲器中作為最可能達(dá)到在時間n的狀態(tài)Sn的在時間n-1的一個路徑的狀態(tài)，而且在同時，其路徑度量∧(Sn｜S′n-1)被存儲作為在時間n的狀態(tài)Sn中的路徑度量∧(Sn)。
(d)對在時間n的所有MQ個狀態(tài)重復(fù)上面的計算，得到殘存路徑和它們的路徑度量。在這個例子中，由于在時間n的已知Q碼元序列的狀態(tài)規(guī)定為由Q個碼元構(gòu)成的唯一的一個狀態(tài)，所以只有達(dá)到上述唯一的一個狀態(tài)的一條路徑被認(rèn)為是在接收已知序列時的一條殘存路徑(因此，在這時只有一條路徑繼續(xù)存在)而其它的路徑被排除。
(e)比較在時間n的所有MQ個狀態(tài)中的路徑度量的幅度，得到一個狀態(tài)S′n，然后從狀態(tài)S′n追溯路徑存儲器固定的時間點數(shù)D，和輸出構(gòu)成所達(dá)到狀態(tài)Sn-D的相位φn-D作為解碼的碼元φn-D，D是等于或大于N的一個整數(shù)。
圖3表示實施第一實施例的方法的接收機(jī)的例子。從輸入端11來的接收波r(t)加到準(zhǔn)相干檢測器12，在其中它通過與來自本地信號振蕩器13的本地信號相乘進(jìn)行準(zhǔn)相干地檢測，和利用取樣電路14以固定周期(一個碼元周期T)對得到的中頻(或基帶)接收信號Z(t)取樣，得到接收信號Z(t)的復(fù)數(shù)樣值Zn。該復(fù)數(shù)樣值提供給基準(zhǔn)信號產(chǎn)生部分15，其中它被輸入到各具有延遲T的一系列遲延電路15D1至15DQ的電路，由此1至Q碼元延遲的樣值{Zn-q；q＝1，2，……，Q}提供給逆調(diào)制部分15A。逆調(diào)制部分15A利用式(6)從維特比解碼部分17提供的相位序列φn-1至φn-Q和上述延遲的樣值Zn-1′……，Zn-Q計算基準(zhǔn)信號ηn，并且提供基準(zhǔn)信號給轉(zhuǎn)移度量計算部分16。轉(zhuǎn)移度量計算部分16利用式(5)使用從每個相位序列計算的基準(zhǔn)信號ηn和從維特比解碼部分17提供的M個相位φn計算達(dá)到在時間n的每個狀態(tài)Sn的轉(zhuǎn)移度量λn，這樣得到的轉(zhuǎn)移度量提供給維特比解碼部分17。維特比解碼部分17裝備了一個路徑存儲器17P和路徑度量存儲器17m。維特比解碼部分17執(zhí)行過程(b)至(e)并且經(jīng)過一個端子18提供由這些過程得到的解碼數(shù)據(jù)。
在圖4中表示在本發(fā)明的第一實施例應(yīng)用于四相PSK系統(tǒng)的情況下誤碼率性能的計算機(jī)模擬結(jié)果。橫坐標(biāo)代表每比特的信號能量與噪聲功率密度比率Eb/No。為了比較，還畫出了由理想的相干檢測和差分檢測引起的誤碼率的模擬結(jié)果。在使用差分檢測的情況下，被發(fā)送的數(shù)據(jù)必須以相位差表示。圖4中的實線表示理想值。為了取得0.1％誤碼率，差分檢測和理想的相干檢測之間要求的Eb/No的差為2.4dB，但是通過設(shè)定Q＝3，本發(fā)明的性能可改善2.05dB，即上述要求的Eb/No的差可減低到0.35dB。通過增加計算數(shù)量和設(shè)定Q＝4，該差可減低到0.25dB。
第二實施例上面敘述的第一實施例在維特比解碼中使用MQ個狀態(tài)和在轉(zhuǎn)移度量的計算中使用總共Q＋1個相位φn至φn-Q。雖然這以增加值Q改善誤碼率性能，但是狀態(tài)數(shù)MQ指數(shù)地增加了，使得所要求的處理指數(shù)的增加?，F(xiàn)在對照圖5敘述在這方面進(jìn)一步改進(jìn)的一個實施例。
在利用維特比解碼算法解碼的基本操作中這個實施例與第一實施例是共同的，但是與后者的差別在于通過使用與調(diào)制電平數(shù)相同的M個狀態(tài)和僅以φn代表在時間n時的狀態(tài)，計算的數(shù)量減少了。關(guān)于前面的，正如(6)可看到的，在時間n使用的基準(zhǔn)信號是在時間n-1至n-Q以相位序列φn-1，……，φn-Q逆調(diào)制所接收的信號樣值Zn-1，……，Zn-Q得到的樣值的和。在該第二實施例中，在計算從時間n-1的狀態(tài)Sn-1到時間n的狀態(tài)Sn的轉(zhuǎn)移度量時，沿著每條殘存路徑Q-1個相位被追溯到已經(jīng)存儲在路徑存儲器17P中的時間n-1時的狀態(tài)Sn-1，通過這樣得到相位 ……， 這樣得到的Q-1個相位代入式(6)，通過下式計算到達(dá)每個狀態(tài)Sn-1的殘存路徑的基準(zhǔn)信號ηnηn=zn-1exp(-jφn-1)+Σq=2Qzn-qexp(-jφ-n-q|n-1)----(7)]]>利用這個方法，在減少狀態(tài)數(shù)至M(即，減少轉(zhuǎn)移度量計數(shù)的數(shù)量)的同時，通過增加追溯的相位數(shù)使誤碼率接近于理想的相干檢測的誤碼率是可能的。
采用這個實施例的方法的圖5的接收機(jī)與圖3的接收機(jī)的差別在于逆調(diào)制部分15A追溯唯有的殘存路徑的每條路徑到在時間n-1時的狀態(tài)Sn-1，然后從維特比解碼部分17的路徑存儲器17P中讀出每條路徑的Q-1個相位……， 并且利用式(7)計算基準(zhǔn)信號ηn。轉(zhuǎn)移度量計算部分16使用該基準(zhǔn)信號由式(5)計算轉(zhuǎn)移度λn。下面將敘述這個實施例的處理。
(a)維特比解碼部分17追溯殘存路徑到時間n-1時的狀態(tài)Sn-1，得到Q-1個相位 至 并且將它們與相位φn-1一起提供給基準(zhǔn)信號產(chǎn)生部分15，基準(zhǔn)信號產(chǎn)生部分15由式(7)計算通過狀態(tài)Sn-1之一的每條路徑的基準(zhǔn)信號ηn。
(b)在從時間n-1時的M個相位狀態(tài)中選擇最可能到達(dá)在時間n時的狀態(tài)Sn的路徑時，在基準(zhǔn)信號ηn和在時間n-1時的M個狀態(tài)Sn-1之一中的接收信號樣值Zn的基礎(chǔ)上，轉(zhuǎn)移度量計算部分16由式(5)計算表示從在時間n-1時的狀態(tài)Sn-1到在時間n時的狀態(tài)Sn的轉(zhuǎn)變的似然的轉(zhuǎn)移度量λ(Sn-1→Sn)。
(c)在維特比解碼部分17中，轉(zhuǎn)移度量λ(Sn-1→Sn)加在時間n-1時的狀態(tài)Sn-1中的路徑度量H(Sn-1)上，得到通過狀態(tài)Sn-1的候選序列的路徑度量H(Sn｜Sn-1)。
(d)對M個狀態(tài)Sn-1的每個狀態(tài)重復(fù)上面的計算，得到M個候選序列的路徑度量，比較這些路徑度量的幅度得到提供最大路徑度量的狀態(tài)S′n-1。這個路徑度量存儲在路徑存儲器17P中作為在時間n-1時最可能到達(dá)在時間n的狀態(tài)的一條路徑的狀態(tài)，而且其路徑度量H(Sn｜S′n-1)存儲在度量存儲器17m中作為在時間n時的狀態(tài)Sn中的路徑度量H(Sn)。
(e)維特比解碼部分17對所有的時間n時的M個狀態(tài)重復(fù)上面的計算得到M個路徑度量，比較它們的幅度得到最大路徑度量的狀態(tài)S′n從狀態(tài)S′n追溯路徑存儲器一個固定的時間點數(shù)D并輸出所達(dá)到的狀態(tài)作為解碼的碼元相位φn-D。
第三實施例在上面敘述的第二實施例中，在時間n用于判定的基準(zhǔn)信號也可按照下式只使用一條殘存路徑和從時間n-Q至n-1的一個解碼的碼元相位序列(φn-1，φn-2，……，φn-Q)進(jìn)行計算。ηn=Σq=qQzn-qexp(-jφ-n-q)----(8)]]>只有一條路徑是殘余的路徑意味著該路徑被用作解碼結(jié)果的相位序列。如圖6中所示的，在這個例子中的接收機(jī)以這樣的方法進(jìn)行解碼即使用一個判定反饋型解碼部分19解碼在當(dāng)前時間n的接收信號樣值Zn使差錯最小。而不是使用基于維特比算法的最大似然序列估計解碼，基準(zhǔn)信號產(chǎn)生部分15裝備了各具有一個碼元周期T的延遲的Q個串聯(lián)的延遲級15B1至15BQ并將解碼的結(jié)果φn提供給串聯(lián)延遲電路。因此，解碼的碼元相位φn-1，φn-2，……，φn-Q從相應(yīng)的延遲級提供給逆調(diào)制部分15A，逆調(diào)制部分15A利用式(8)根據(jù)這樣解碼的碼元相位序列和接收的信號樣值序列Zn-1，Zn-2，……，Zn-Q計算基準(zhǔn)信號ηn，并且將該基準(zhǔn)信號提供給轉(zhuǎn)移度量計算部分16。由所接收的信號樣值序列Zn-1至Zn-Q和從φn-1至φn-2的解碼的碼元相位序列明確地確定這個基準(zhǔn)信號。轉(zhuǎn)移度量計算部分16通過式(5)計算轉(zhuǎn)移度量λn并將其輸出，判定反饋型解碼部分19輸出使轉(zhuǎn)移度量λn最大的相位φn作為解碼的碼元相位φn。
第四實施例這個實施例省去了第二實施例中的追溯步驟以便進(jìn)一步減少有關(guān)處理的數(shù)量。這個實施例在式(7)中引入一個忽略系數(shù)μ(0≤μ≤1)，由于這個系數(shù)，時間n越老，對基準(zhǔn)信號ηn的作用越小。即，下式用于計算通過狀態(tài)Sn-1的每條路徑的基準(zhǔn)信號ηn，和相位 至 構(gòu)成到時間n-1時的狀態(tài)Sn-1的每條殘存路徑上的相位序列。ηn=zn-1exp(-jφn-1)+Σq=2Qμq-1zn-qexp(-jφ-n-q|n-1)----(9)]]>因此，式(9)可簡化為ηn＝zn-1exp(-jφn-1)＋μηn-1(10)由于如上述的，在狀態(tài)Sn-1中的基準(zhǔn)信號可使用在殘存路徑上緊接在時間n-2之前的狀態(tài)Sn-2的基準(zhǔn)信號ηn-1順序地計算，因而所要求的處理量可比在第二實施例的情況下更少。
如在圖7中所示的，采用第四實施例的方法的接收機(jī)可只使用圖5中基準(zhǔn)信號產(chǎn)生部分15的延遲級15D1構(gòu)成，和在逆調(diào)制部分15A中提供一個基準(zhǔn)信號存儲器15Am，它存儲緊接在前面的基準(zhǔn)信號ηn-1。在達(dá)到時間n-1時的狀態(tài)Sn-1的情況下，逆調(diào)制部分15A讀出路徑存儲器17P中的基準(zhǔn)信號，并且使用它由式(10)計算在時間n時的基準(zhǔn)信號ηn。其余部分在操作上與圖5情況中那些部分相同。
第五實施例在上述第四實施例中，在時間n用于判定的基準(zhǔn)信號ηn由下式只使用唯一的一條殘存路徑和在時間n-1時解碼的碼元相位φn-1計算。
ηn＝zn-1exp(-jφn-1)＋μηn-1(11)如圖8中所示的，在這種情況下的接收機(jī)與圖6實施例的情況一樣也采用判定反饋型解碼部分19，而且在時間n-1的解碼的碼元相位φn-1從延遲級15B1提供給逆調(diào)制部分15A。逆調(diào)制部分15A通過式(11)使用存儲在基準(zhǔn)信號存儲器15Am中的緊接前面的基準(zhǔn)信號ηn-1、解碼的碼元相位φn-1和接收的信號樣值Zn-1計算基準(zhǔn)信號ηn，這樣計算的基準(zhǔn)信號加到轉(zhuǎn)移度量計算部分16。其它的操作與圖7實施例的情況相同。
在圖9和10中，表示了在第二至第五實施例中四相PSK的計算機(jī)模擬結(jié)果。在計算機(jī)模擬中，一碼元的無調(diào)制的指示(pilot)被插入16碼元中，使接收側(cè)知道調(diào)制的絕對相位。在該指示碼元位置，這個已知的碼元用于解碼。
在圖9中，曲線2c和3c是在無衰落環(huán)境下第二和第三實施例的誤碼率性能。橫坐標(biāo)代表每比特的信號能量與噪聲功率密度的比率Eb/No。為了比較，示出了理想的相干檢測(CD)和差分檢測(DD)的性能。設(shè)定Q＝20碼元，理想的相干檢測和本發(fā)明的性能之間的差可減低到0.5dB或更小。在圖10中，曲線4c和5c表示在無衰落環(huán)境下第四和第五實施例的誤碼率性能。設(shè)定μ＝0.9，可能得到與第二及第三實施例基本相同的性能。有關(guān)處理的量以第二＞第四＞第三＞第五實施例的順序減少。
順便說說，在移動通信中，發(fā)送的信號在由建筑物反射之后被收到，以致在移動臺移動情況下執(zhí)行發(fā)送和接收時，在接收的信號中出現(xiàn)多路徑衰落，并在接收信號中的隨機(jī)相位轉(zhuǎn)動導(dǎo)致判定錯誤。下面的實施例將結(jié)合相干檢測方法的例子敘述，這些相干檢測方法分別采用了用于得到已從由于衰落引起的隨機(jī)相位轉(zhuǎn)動中除去的基準(zhǔn)信號的線性預(yù)測方案，和在M電平相位調(diào)制的信號的相干檢測中的自適應(yīng)預(yù)測系數(shù)控制方案以及發(fā)送的碼元序列估計方案。
第六實施例圖11中所示的是使用第六實施例的方法的接收機(jī)結(jié)構(gòu)的例子。在這個實施例中，在每個時間n的狀態(tài)例如按照由在時間n和緊接在其前面的n-1的兩個相位(φn，φn-1)表示的M2個狀態(tài)規(guī)定的。當(dāng)Q＝4時，表示在這個實施例中的狀態(tài)轉(zhuǎn)變的圖1的格子圖等效于圖1中M2＝16的情況，表示直至?xí)r間n-1殘存的路徑被決定和如何決定到達(dá)在時間n時的相應(yīng)狀態(tài)的殘存路徑。轉(zhuǎn)移度量計算部分16計算指示從在緊接前面時間的狀態(tài)Sn-1到在時間n時的狀態(tài)Sn的轉(zhuǎn)變似然的轉(zhuǎn)移度量。維特比解碼部分17利用維特比算法順序地估計發(fā)送相位序列?；鶞?zhǔn)信號自適應(yīng)預(yù)測部分15預(yù)測該基準(zhǔn)信號，從該信號中已消除了由于衰落在接收信號中引起的偏差。
第六實施例的特征在于；使用從基準(zhǔn)信號ηn計算的候選信號與接收的信號樣值Zn之間的平方誤差作為該轉(zhuǎn)移度量以維特比算法進(jìn)行發(fā)送相位序列的估計；和從接收的信號樣值序列進(jìn)行基準(zhǔn)信號的自適應(yīng)預(yù)測。維特比解碼部分17使用轉(zhuǎn)移度量計算在時間n的每個狀態(tài)的指示達(dá)到該狀態(tài)的序列似然的路徑度量，然后選擇在緊接前面時間的狀態(tài)，最可能達(dá)到在時間n的每個狀態(tài)的路徑從該時間開始，和分別在路徑存儲器17P及度量存儲器17m中存儲每個狀態(tài)的路徑歷史和路徑度量。而且，維特比解碼部分追溯在時間n時的M2個狀態(tài)中最小路徑度量的路徑固定時間點數(shù)D并輸出解碼的碼元相位φn-D。
根據(jù)上述的本發(fā)明的序列估計算法包括下面所列的步驟。
(a)在時間n有以兩個連續(xù)的相位(φn，φn-1)代表的M2個狀態(tài)Sn。當(dāng)維特比解碼部分17從在時間n-1的狀態(tài)Sn-1中選擇最可能到達(dá)在時間n時的狀態(tài)Sn之一的狀態(tài)轉(zhuǎn)變時，基準(zhǔn)信號自適應(yīng)預(yù)測部分15使用實數(shù)預(yù)測系數(shù)α通過下式表示該基準(zhǔn)信號并且以線性預(yù)測計算它。
ηn＝(1＋α)zn-1exp(-jφn-1)-αzn-2exp(-jφn-2)(12)(b)接著，轉(zhuǎn)移度量計算部分16使用從該基準(zhǔn)信號ηn一個相位轉(zhuǎn)動的信號φn作為在時間n的接收信號的候選信號，并且計算它和接收信號樣值Zn之間的跟隨平方誤差作為指示從在時間n-1時的狀態(tài)Sn-1到在時間n時的狀態(tài)Sn轉(zhuǎn)變的似然的轉(zhuǎn)移度量λ(Sn-1→Sn)。
λ(Sn-1→Sn)＝｜zn-ηnexp(jφn)｜2(13)(c)該轉(zhuǎn)移度量λ(Sn-1→Sn)加到在時間n-1時的狀態(tài)Sn-1中的路徑度量H(Sn-1)，得到通過狀態(tài)Sn-1的候選序列的路徑度量H(Sn｜Sn-1)。
(d)對在時間n-1時的所有M2個狀態(tài)Sn-1重復(fù)上面的計算，得到M2個候選序列的路徑度量，比較它們的幅度得到最小路徑度量的狀態(tài)S′n-1。這個狀態(tài)存儲在路徑存儲器17P中作為到達(dá)在時間n時的狀態(tài)Sn殘存路徑在時間n-1時的狀態(tài)，而在同時其路徑度量H(Sn｜S′n-1)存儲在度量存儲器17m中作為在時間n時的狀態(tài)Sn中的路徑度量H(Sn)。
(e)對在時間n時的所有M2個狀態(tài)重復(fù)上面的計算，得到M2個路徑度量，比較它們的幅度得到最小路徑度量的狀態(tài)S′n。路徑存儲器17P從狀態(tài)S′n追溯固定的時間點數(shù)D，和輸出構(gòu)成這樣達(dá)到的狀態(tài)的相位φn-D作為解碼的碼元相位φn-D。
第七實施例在上述的第六實施例中，在每個時間有M2條殘存路徑，但是在第七實施例中，在時間n時的每個狀態(tài)Sn以一個相位φn表示。按照這種情況，在每個時間點提供M條殘存路徑。以維特比算法的基本解碼操作與圖11實施例中相同，但是基準(zhǔn)信號ηn由下式使用在其最后狀態(tài)為φn-1的殘存路徑上在緊接前面的時間的相位φn-2｜n-1計算。
ηn＝(1＋α)zn-1exp(-jφn-1)－αzn-2exp(-jφn-2｜n-1)(14)在這個例子中該接收機(jī)結(jié)構(gòu)示于圖12中，其中不是產(chǎn)生代表圖11實施例中在時間n-1時的M2個狀態(tài)的兩個相位(φn-1，φn-2)的所有候選，而是相位φn-1和在殘存路徑上在時間n-2時的隨后相位 從維特比解碼部分17的路徑存儲器17P中讀出并且輸入到反相調(diào)制部分15A。反相調(diào)制部分15A使用相位φn-1與 和接收信號樣值Zn-1與Zn-2由式(14)計算基準(zhǔn)信號ηn。其它的操作與圖11實施例相同。
第八實施例雖然在圖12實施例中在每個時間點上有M條殘存路徑，但是第八實施例在每個時間點只提供一條殘存路徑，以便進(jìn)一步減少有關(guān)的處理量。為此，解碼部分不采用維特比算法的解碼方案，而是以對每個時間點進(jìn)行碼元判定的判定反饋算法進(jìn)行解碼，如圖8實施例的情況那樣。在這種情況下接收機(jī)結(jié)構(gòu)示于圖13。
解碼步驟如下面所列的。
(a)在反相調(diào)制部分15A中，基準(zhǔn)信號ηn由下式使用相應(yīng)于兩個在前的解碼碼元的解碼碼元的相位φn-1和φn-2計算。
ηn＝(1＋α)zn-1exp(-jφn-1)－αzn-2exp(-jφn-2)(15)(b)正如式(5)的情況，在轉(zhuǎn)移度量計算部分16中基準(zhǔn)信號ηn被相位轉(zhuǎn)動φn，該相位轉(zhuǎn)動的信號用作在時間n接收信號的候選，并且接收的信號候選的內(nèi)積的實數(shù)值與接收的信號樣值Zn被設(shè)定作為指示從在時間n-1時的前面確定的狀態(tài)Sn-1到在當(dāng)前時間n的狀態(tài)Sn轉(zhuǎn)變的似然的轉(zhuǎn)移度量值λ(Sn-1→Sn)。
λ(Sn-1→Sn)＝Re[znηn*exp(-jφn)] (16)(c)對所有的相位φn重復(fù)這個計算并且比較結(jié)果值的幅度以得到提供最大轉(zhuǎn)移度量的相位φn，它被輸出作為解碼的碼元相位φn。
在第六至第八實施例中，用于預(yù)測在時間n使用的基準(zhǔn)信號的預(yù)測系數(shù)α可以這樣的方法自適應(yīng)地確定，例如通過追溯在連接到時間n-1時的每個狀態(tài)Sn-1的殘存路徑上的相位序列，使接收信號樣值和相應(yīng)的線性預(yù)測值之間的誤差最小。其結(jié)果，每條殘存路徑有其自己的預(yù)測系數(shù)。假定在該殘存路徑上的序列以φn-1-i表示(i＝0，1，……，n-1)，用于預(yù)測在時間n使用的基準(zhǔn)信號的預(yù)測系數(shù)α(φn-2)以這樣的方法選擇，以便使由下式得到的指數(shù)加權(quán)的均方誤差最小J=Σi=0n-1βi|zn-1-iexp(-jφn-1-i)-ηn-1-i′|2----(17)]]>式中β是等于或小于1的忽略系數(shù)。η′n-1-i是在所有前面的時間點上使用相同的預(yù)測系數(shù)α(φn-1)預(yù)測的在時間n-1-i的基準(zhǔn)信號，并且由下式得到η′n-1-i＝{1＋α(φn-1)}zn-2-iexp(-jφn-2-i)-α(φn-1)zn-3-iexp(-jφn-3-i)(18)使式(18)最小的預(yù)測系數(shù)α(φn-1)如下α(φn-1)＝Re[Σi=0n-2βi{zn-1-iexp(-jφn-1-i)-zn-2-iexp(-jφn-2-i)}]]>×{zn-2-iexp(-jφn-2-i)-zn-3-iexp(-jφn-3-i)}*}÷Σi=0n-2βi|zn-2-iexp(-jφn-2-i)-zn-3-iexp(-jφn-3-i)|2----(19)]]>這可順序地得到。即，α(φn-1)＝θn-1(φn-1)/Ωn-1(φn-1)Ωn-1(φn-1)＝｜zn-2exp(-jφn-2)-zn-3exp(-jφn-3)｜2＋βΩn-2(φn-2)θn-1(φn-1)＝Re[{zn-1exp(-jφn-1)-zn-2exp(-jφn-2)}×{zn-2exp(-jφn-2)-zn-3exp(-jφn-3)}*]＋βθn-2(φn-2)(20)式中Ω-1(φ-1)＝δ是一個小的正整數(shù)和θ-1(φ-1)＝0，Z-1＝0以及Z-2＝0。
在圖14中以曲線6c和7c表示在無衰落環(huán)境下，在預(yù)測系數(shù)α由式(17)以β＝1確定的和第六及第七實施例用于四相PSK的情況下誤碼率性能的計算機(jī)模擬結(jié)果。橫坐標(biāo)表示每比特信號能量對噪聲功率密度的比率Eb/No。為了比較，也表示出理想的相干檢測性能CD和差分檢測性能DD。第六實施例的性能6c在約1 dB內(nèi)接近理想的相干檢測性能。第七實施例的性能7c與理想的相干檢測性能之間的差為1.5dB左右。第七實施例中有關(guān)的處理量約為第六實施例的1/4。
在圖15中以曲線6c和7c表示在瑞利衰落環(huán)境下第六和第七實施例的性能。fDT代表衰落變化速度，fD代表最高多普勒頻率(即，移動終端/無線電載波的波長的運(yùn)動速度)，和T代表一個碼元長度。因此，1/T代表傳輸速率。在差分檢測中，即使平均Eb/No設(shè)定較大，誤碼率接近于一個固定值而且不會降到比它小。但在第六和第七實施例中，通過設(shè)定大的平均Eb/No值可減少誤碼率。
如上所述，在第六和第七實施例中，預(yù)測系數(shù)α可根據(jù)接收信號的衰落環(huán)境變化，所以誤碼率性能與差分檢測中的誤碼率性能相比改善了，而與衰落現(xiàn)象存在與否無關(guān)；因此，該性能可接近理想的相干檢測性能。
權(quán)利要求
1.一種用于M相調(diào)制信號的最大似然解碼相干檢測方法，所述M相調(diào)制信號具有周期插入其中的已知信號，該方法包含步驟(a)在時間n以發(fā)送碼元周期T取樣接收的信號，得到接收信號的樣值Zn；(b)在每個時間點，在度量存儲器中存儲MQ個狀態(tài)和路徑，MQ個狀態(tài)各以Q個連續(xù)調(diào)制的相位{φn-q；q＝1，2……，Q-1，Q}的組合表示，每個路徑指示緊接在一個最可能達(dá)到MQ個狀態(tài)之一的路徑開始的時間之前的狀態(tài)，和在度量存儲器中存儲指示達(dá)到一個所述狀態(tài)的每個序列的似然的路徑度量；(c)以φn-q反相調(diào)制接收的信號樣值Zn-q， 并且計算在q＝0時Znexp(-jφn)的內(nèi)部產(chǎn)物的實值以及從q＝1至Q時的累加∑Zn-qexp(-jφn-q)，實值是根據(jù)指示從時間n-1時的狀態(tài)Sn-1＝{φn-q；q＝1，2，……，Q-1，Q}到狀態(tài)Sn＝{φn-q；q＝0，1，2……，Q-1}的轉(zhuǎn)變的似然的轉(zhuǎn)移度量λ(Sn-1→Sn)規(guī)定的；(d)將所述轉(zhuǎn)移度量加到在時間n-1的狀態(tài)Sn-1中的路徑度量∧(Sn-1)上，計算通過所述狀態(tài)Sn-1的候選序列的路徑度量∧(Sn｜Sn-1)；(e)對進(jìn)入所述狀態(tài)Sn的在時間n-1的所有路徑狀態(tài)Sn-1重復(fù)所述步驟(C)和(D)的計算，比較這樣得到的路徑度量的幅度，和選擇最大路徑度量的狀態(tài)S′n-1；(f)在所述路徑存儲器中存儲狀態(tài)S′n-1作為最可能達(dá)到在時間n的狀態(tài)Sn的時間n-1的該路徑狀態(tài)，和在所述度量存儲器中存儲其路徑度量∧(Sn｜Sn-1)作為在時間n的所述狀態(tài)中的路徑度量∧(Sn)；(g)重復(fù)在時間n的所有所述MQ個狀態(tài)的上述計算；(h)比較所述MQ個狀態(tài)中路徑度量幅度，得到在輸出解碼的碼元時的最大路徑度量的狀態(tài)S′n；和(i)從所述狀態(tài)S′n追溯路徑存儲器的一個固定的時間點數(shù)D并輸出作為解碼的碼元相位的相位φn-D，它構(gòu)成所達(dá)到的狀態(tài)Sn-D。
2.一種最大似然解碼相干檢測方法，該方法使用一個路徑存儲器和一個度量存儲器執(zhí)行最大似然解碼，該路徑存儲器用于存儲緊接前面時間點的相位狀態(tài)，每個路徑從該時間點開始，它是最可能達(dá)到指示在每個時間點的調(diào)制相位的M個狀態(tài)之一，該度量存儲器用于存儲每個狀態(tài)的、指示達(dá)到該狀態(tài)的序列似然的路徑度量，該方法包含步驟(a)以發(fā)送的碼元周期取樣接收的信號，得到在時間n的接收信號樣值Zn；(b)在選擇從時間(n-1)的M個相位狀態(tài)Sn-1中最可能達(dá)到在時間n時的狀態(tài)Sn的一條路徑時，從在時間n-1時的所述M個狀態(tài)之一中追溯所述路徑存儲器，得到以所述狀態(tài)Sn-1結(jié)束的最可能序列{φn-1，φn-q｜n-1； q＝2，3，……，Q-1，Q}，并由下式使用所述序列計算基準(zhǔn)信號ηn=zn-1exp(-jφn-1)+Σq=2Qzn-qexp(-jφ~n-q|n-1);]]>(c)根據(jù)所述基準(zhǔn)信號和所述接收的信號樣值Zn計算相位旋轉(zhuǎn)φn的信號的內(nèi)積作為指示從時間n-1的所述狀態(tài)Sn-1到時間n的所述狀態(tài)Sn的轉(zhuǎn)變的似然的轉(zhuǎn)移度量λ(Sn-1→Sn)；(d)將所述轉(zhuǎn)移度量λ(Sn-1→Sn)加到在時間n-1時的所述狀態(tài)Sn-1的路徑度量∧(Sn-1)，得到通過所述狀態(tài)Sn-1的候選序列的路徑度量∧(Sn｜Sn-1)；(e)對所有的所述M個狀態(tài)Sn-1重復(fù)所述步驟(b)、(c)和(D)的計算，得到M候選序列的路徑度量，和比較它們的幅度得到最大路徑度量的狀態(tài)S′n-1；(f)在所述路徑存儲器中存儲最大路徑度量狀態(tài)S′n-1作為最可能達(dá)到在時間n的所述狀態(tài)Sn的時間n-1時的狀態(tài)，和在所述度量存儲器中存儲其路徑度量∧(Sn｜S′n-1)作為在時間n時的所述狀態(tài)Sn中的路徑度量∧(Sn)；(g)對所有所述的M個狀態(tài)重復(fù)上面的計算，得到M個路徑度量，和比較它們的幅度得到最大路徑度量的狀態(tài)S′n；和從所述狀態(tài)Sn追溯所述路徑存儲器一個固定的時間點數(shù)D，并且輸出作為解碼的碼元相位φn-D的相位φn-D，它構(gòu)成所達(dá)到的狀態(tài)Sn-D。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的最大似然解碼相干檢測方法，其中計算所述基準(zhǔn)信號ηn的所述步驟(b)是這樣一個步驟，在該步驟中在通過所述狀態(tài)Sn-1的路徑上的所述基準(zhǔn)信號ηn由下式使用等于或小于1的一個忽略系數(shù)μ和緊接前面時間得到的一個基準(zhǔn)信號ηn-1進(jìn)行計算ηn＝zn-1exp(-jφn-1)＋μηn-1·
4.一種用于M相調(diào)制信號的最大似然解碼相干檢測方法，包含步驟(a)以發(fā)送的碼元周期取樣一個接收的信號，得到在時間n的接收信號樣值Zn；(b)由下式使用一個解碼序列{φn-q； q＝1，2，3，……，Q-1，Q}，計算在時間n-1的基準(zhǔn)信號ηnηn=Σq=1Qzn-1exp(-jφ-n-q);]]>(c)使用相位轉(zhuǎn)動φn的所述基準(zhǔn)信號ηn和接收信號樣值Zn的內(nèi)積計算轉(zhuǎn)移度量λ(Sn-1→S′n)，該轉(zhuǎn)移度量代表從在時間n-1的狀態(tài)Sn-1到在時間n的狀態(tài)Sn的轉(zhuǎn)變的似然；和(g)對所有M個狀態(tài)Sn重復(fù)所述步驟(c)得到轉(zhuǎn)移度量，然后比較它們的幅度得到最大轉(zhuǎn)移度量的狀態(tài)Sn，和輸出它作為相應(yīng)于解碼的碼元的解碼相位φn。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的最大似然解碼相干檢測方法，其中計算所述基準(zhǔn)信號ηn的所述步驟(b)是這樣一個步驟，在該步驟中代表在時間n-1的一個解碼的碼元的所述狀態(tài)Sn-1中的基準(zhǔn)信號ηn由下式使用在緊接前面時間得到的基準(zhǔn)信號ηn-1進(jìn)行計算ηn＝zn-1exp(-jφn-1)＋μηn-1·
6.一種最大似然解碼相干檢測方法，使用一個路徑存儲器和一個度量存儲器執(zhí)行最大似然解碼，該路徑存儲器存儲緊接在每個路徑開始的時間點之前的相位狀態(tài)，所述每個路徑是最可能達(dá)到指示在每個時間點的調(diào)制相位的M個狀態(tài)之一的路徑，該度量存儲器存儲每個狀態(tài)的指示達(dá)到所述每個狀態(tài)的序列似然的一個路徑度量，該方法包括含步驟(a)以發(fā)送的碼元周期取樣一個接收的信號，得到在時間n的接收信號樣值Zn；(b)由下式使用預(yù)測系數(shù)α作為實數(shù)計算基準(zhǔn)信號ηn，ηn＝(1＋α)zn-1exp(-jφn-1)－αzn-2exp(-jφn-2)以便計算在時間n時的M2個狀態(tài)Sn和轉(zhuǎn)移度量，每個狀態(tài)以兩個連續(xù)相位(φn，φn-1)的組合表示，每個轉(zhuǎn)移度量指示最可能達(dá)到M2個狀態(tài)之一的開始的時間n之前的狀態(tài)Sn-1；(c)計算相位轉(zhuǎn)動φn所述基準(zhǔn)信號ηn和所述接收信號樣值Zn之間的平方誤差作為指示從所述狀態(tài)Sn-1至Sn的轉(zhuǎn)變的似然的轉(zhuǎn)移度量λ(Sn-1→Sn)；(d)將所述轉(zhuǎn)移度量λ(Sn-1→Sn)加到在時間n-1的所述狀態(tài)Sn-1中的路徑度量H(Sn-1)，得到通過所述狀態(tài)Sn-1的候選序列的度量H(Sn｜Sn-1)；(e)對所有的所述M2個狀態(tài)Sn-1重復(fù)上面的所述步驟(b)、(e)和(d)的計算，比較所得到的路徑度量的幅度，得到最小值的狀態(tài)S′n-1，在所述路徑存儲器中存儲它作為在時間n的殘存路徑達(dá)到所述狀態(tài)Sn的狀態(tài)，和在所述路徑度量存儲器中存儲其路徑度量H(Sn｜S′n-1)作為狀態(tài)Sn的路徑度量H(Sn)；和(f)對所有的所述M2個狀態(tài)重復(fù)上面的所述步驟(e)的操作得到路徑度量，比較它們的幅度得到最小值的狀態(tài)S′n，從所述狀態(tài)S′n追溯所述路徑存儲器一個固定的時間點數(shù)D，并且輸出作為解碼的碼元相位φn-D的相位φn-D，它構(gòu)成達(dá)到的狀態(tài)Sn-M。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的最大似然解碼相干檢測方法，其中在時間n的所述狀態(tài)Sn僅由一個相位φn表示，而計算所述基準(zhǔn)信號的所述步驟是由下式使用的所述預(yù)測系數(shù)和在以所述狀態(tài)Sn-1之一結(jié)束的一條殘存路徑上在時間n-2時的相位 計算基準(zhǔn)信號ηn的步驟ηn＝(1＋α)zn-1exp(-jφn-1)－αzn-2exp(-jφn-2｜n-1).
8.根據(jù)權(quán)利要求7的最大似然解碼相干檢測方法，其中計算所述基準(zhǔn)信號ηn的所述步驟是由下式使用兩個前面解碼的碼元相位φn-1和φn-2計算它的步驟ηn＝(1＋α)zn-1exp(-jφn-1)－αzn-2exp(-jφn-2)并且所述轉(zhuǎn)移度量1是從相位轉(zhuǎn)動φn的所述基準(zhǔn)信號ηn與所述接收信號樣值Zn的內(nèi)積計算的，對所有的所述M個狀態(tài)φn重復(fù)所述計算，比較這樣得到的轉(zhuǎn)移度量的幅度得到最大值的狀態(tài)φn，并輸出所述的狀態(tài)作為所述解碼的碼元相位φn。
9.根據(jù)權(quán)利要求6或7的最大似然解碼相干檢測方法，該方法還包含步驟其中當(dāng)假定了用于獲得在時間n的每個狀態(tài)的一個殘存序列的基準(zhǔn)信號時，使所述接收信號樣值與所述基準(zhǔn)信號之間的差錯最小的所述預(yù)測系數(shù)α以順序差錯最小算法通過追溯一個解碼序列進(jìn)行計算。
10.根據(jù)權(quán)利要求8的最大似然解碼相干檢測方法，該方法還包含一個步驟其中在假定了用于獲得所述解碼的碼元相位φn的基準(zhǔn)信號時，使所述接收信號樣值與其線性預(yù)測值之間的差錯最小的所述預(yù)測系數(shù)α以順序差錯最小算法通過追溯一個解碼的順序進(jìn)行計算。
11.根據(jù)權(quán)利要求6、7或8的最大似然解碼相干檢測方法，其中所述基準(zhǔn)信號計算步驟是以所述基準(zhǔn)信號ηn-1代替所述接收信號樣值Zn-2進(jìn)行的。
全文摘要
一個接收的信號樣值序列以在緊接前面時間構(gòu)成格子狀態(tài)的碼元序列反相調(diào)制，通過這樣產(chǎn)生了基準(zhǔn)信號。這個基準(zhǔn)信號和在當(dāng)前時間的接收信號樣值與一個候選碼元相位的內(nèi)積被用作轉(zhuǎn)移度量，用于以維特比算法進(jìn)行序列估計。
文檔編號H04L27/22GK1129504SQ9519052
公開日1996年8月21日 申請日期1995年6月23日 優(yōu)先權(quán)日1994年6月23日
發(fā)明者安達(dá)文幸 申請人:Ntt移動通信網(wǎng)株式會社