一种角度差分QAM解调方法和解调器技术

本发明专利技术公开一种角度差分QAM解调方法，利用了信道快速变化过程中，两个相邻的码元所经历的信道也基本一致，变化微小这一特性，将所需发送数据映射到IDQAM的星座图上，并将已知的初始码元作为发送的第一个码元，即首先发送一个已知码，根据IDQAM解调规则，将接收信号所包含的信息解调出来。本发明专利技术能够克服传统角度差分QAM在无线通信信道下只能相干解调的局限性。IDQAM解调方式只需发送一个已知码元，通过一个可以随解码过程滑动的解码窗，就可以解调全部信号，从而提高了通信系统性能。

【技术实现步骤摘要】
一种角度差分QAM解调方法和解调器
本专利技术涉及无线通信
，具体涉及一种角度差分QAM解调方法和解调器。
技术介绍
无线通信系统在高速移动环境下的信道十分复杂、恶劣，如由多径传播带来的码间干扰(ISI：InterSymbolInterference)，由多普勒扩展带来的载波间干扰(ICI：InterCarrierInterference)等。如何在高速移动环境下对抗时间频率双选择性衰落，使得数据有效的、高速率传输，是高速移动通信必须要解决的问题。特别是现在交通工具速度越来越快，对通信系统的要求也越来越高。角度差分QAM调制(DQAM：AngleDifferentialQAM)解决了QAM在相位模糊的情况下不能相干解调的问题，并且不需要花费额外的开销。不过因为其解调方式的局限性，在衰落信道下不能进行非相干解调，接收的信号星座图在衰落信道下会有相位旋转，原始解调方式在相位旋转大于π/8时，性能衰减严重，需要信道估计。并且衰落信道的相位旋转会随时间变化而变化，还有信道估计的不准确性，原始解调方式就需要频繁的信道估计才能实现解调。
技术实现思路
本专利技术所要解决的是传统角度差分QAM在无线通信信道下只能相干解调的局限性，提供一种角度差分QAM解调方法和解调器。为解决上述问题，本专利技术是通过以下方案实现的：一种角度差分QAM解调方法，具体包括如下步骤；步骤1.在发送端，将调制后的信号前加入L个初始码元即初始码元组；其中初始码元组的初始象限中心C0和i个初始旋转矢量D10、D20…Di0为发送端和接收端均已知；步骤2.在接收端，将接收信号的前L个码元即接收码元组与初始码元组进行比较，得到接收码元组相对于初始码元组的相位旋转角度θ1、θ2、θ3…θL；步骤3、将接收信号的前L个码元之后的第一个码元x1的相位旋转角度，得到第一旋转结果Y1；其中步骤4.对第一码元旋转结果Y1进行求象限中心和旋转矢量运算，得到第一旋转结果Y1的第一象限中心C1和i个第一旋转矢量D11、D21…Di1；步骤5.将第一象限中心C1和初始象限中心C0进行共轭复数相乘，得到第一待判决象限值λ1；同时将第i个第一旋转矢量Di1和第i个初始旋转矢量Di0分别进行共轭复数相乘，得到第i个第一待判决旋转值φi1；步骤6.将第一待判决象限值λ1和全部第一待判决旋转值φi1进行判决处理，得到第一个码元x1所传输的数据；步骤7.将第一个码元x1所传输的数据送入调制器，得到解调后的第一码元s1，并将两者进行比较后得到第一个码元x1相对于解调后的第一码元s1的第一相位旋转角度θL+1；步骤8.依次类推，将接收信号的前L个码元之后的第k个码元的第k相位旋转角度θL+k送入滑动解码窗，求出下一码元即第k+1个码元的第k+1相位旋转估计值其中步骤9.将第k+1个码元xk+1的相位旋转角度，得到第k+1旋转结果Yk+1；步骤10.对第k+1旋转结果Yk+1进行求象限中心和旋转矢量运算，得到第k+1旋转结果Yk+1的第k+1象限中心Ck+1和i个第k+1旋转矢量D1k+1、D2k+1…Dik+1；步骤11.将第k+1象限中心Ck+1和第k象限中心Ck进行共轭复数相乘，得到第k+1待判决象限值λk+1；同时将第i个第k+1旋转矢量Dik+1和第i个第k旋转矢量Dik分别进行共轭复数相乘，得到第i个第k+1待判决旋转值φik+1；步骤12.将第k+1待判决象限值λk+1和全部第k+1待判决旋转值φik+1进行判决处理，得到第k+1个码元xk+1所传输的数据；步骤13.将第k+1个码元xk+1所传输的数据送入调制器，得到解调后的第k+1码元sk+1，并将两者进行比较后得到第k+1个码元xk+1相对于解调后的第k+1码元sk+1的第k+1相位旋转角度θL+k+1；步骤14.迭代步骤8-13，解调出所有接收信号前L个码元之后的每一个码元所传输的数据；上述L为滑动解码窗的长度；k＝2,3…K,K为接收信号的前L个码元之后的码元数总数；i＝1,2…i，i为旋转矢量的总数，由调制方案决定。上述方案中，滑动解码窗的长度介于3～6之间。实现上述方法的一种角度差分QAM解调器，该解调器包括相位旋转模块、2个象限判决模块、2个时延模块、2个相位判决模块、编码器、相位检测模块和滑动解码窗。相位旋转模块的输入端与接收机的输出端连接，相位旋转模块的输出端分为2路；一路连接第一象限判决模块的输入端，第一象限判决模块的输出端经由第一时延模块连接第一相位判决模块的输入端；另一路连接第二象限判决模块的输入端，第二象限判决模块的输出端经由第二时延模块连接第二相位判决模块的输入端；第一相位判决模块和第二相位判决模块的输出端连接编码器的输入端；编码器的输出端连接相位检测模块的一个输入端，相位检测模块的另一个输入端与接收机的输出端连接；相位检测模块的输出端经由滑动解码窗连接相位旋转模块的控制端。与现有技术相比，本专利技术(简记为：IDQAM)具有如下特点：(1)IDQAM可以改善DQAM在双选信道下的性能。现有DQAM解调方式在双选信道下需要频繁的信道估计，对信道估计准确性要求高。IDQAM解调只需知道一个已知码元的相位旋转，就可解调全部信号。(2)反馈已解调码元相位旋转信息。在快变信道下，相邻的码元经历的信道基本一致，通过反馈前L个码元的相位旋转信息，大大提高了解码的准确率，从而提高通信系统性能。(3)采用差分调制。车辆高速运动将会使接收信号产生严重的多普勒频移及扩展，采用差分调制来传输信息，多普勒频偏对无线传输系统的影响可以忽略。(4)追踪信道变化。随着码元一个一个的解调，不断更新滑动解码窗中的相位信息，就可以追踪信道变化，从而降低在双选信道下通信系统误码率。附图说明图1是IDQAM解调器系统原理框图。图2是IDQAM和DQAM在高斯白噪声下性能比较曲线。图3是IDQAM和DQAM无信道估计在瑞利衰落信道下的性能比较曲线。图4是IDQAM和DQAM有信道估计在瑞利衰落信道下的性能比较曲线。图5是IDQAM在双选信道下的性能曲线。图6是IDQAM不同长度滑动解码窗的性能比较曲线。图7是IDQAM在不同多普勒频移下性能曲线。具体实施方式本专利技术提出了一种角度差分QAM的解调方法(简记为：IDQAM)，利用了信道快速变化过程中，两个相邻的码元所经历的信道也基本一致，变化微小这一特性。克服了其解调的局限性，在相位旋转大于π/8时，也可正常解调。显著提高了在瑞利衰落信道和双选信道下的性能。(1)IDQAM调制将所需发送数据映射到IDQAM的星座图上，并将已知的初始码元作为发送的第一个码元，即首先发送一个已知码。以16IDQAM为例：调制后的信号可表示为：Si＝ci+di①其中ci为信号所处的象限中心，di为以ci为中心的旋转矢量，它们的更新公式为：其中αi、βi的映射关系如表1所示：表1IDQAM映射表数据αi或βi00001π/211π103π/2取初始码元S0＝K1ejπ/4+K2ejπ/4，其中将16进制数据通过更新公式求出所有调制后数据Si。数据调制结束后，将初始码元S0作为发送数据的前L个码，即发送L个已知码，发送数据为(2)IDQAM解调根据IDQAM解调规则，将接收信号所包含的信息解调出来。接收的信号星座本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种角度差分QAM解调方法，其特征是，具体包括如下步骤；步骤1.在发送端，将调制后的信号前加入L个初始码元即初始码元组；其中初始码元组的初始象限中心C

【技术特征摘要】
1.一种角度差分QAM解调方法，其特征是，具体包括如下步骤；步骤1.在发送端，将调制后的信号前加入L个初始码元即初始码元组；其中初始码元组的初始象限中心C0和i个初始旋转矢量D10、D20…Di0为发送端和接收端均已知；步骤2.在接收端，将接收信号的前L个码元即接收码元组与初始码元组进行比较，得到接收码元组相对于初始码元组的相位旋转角度θ1、θ2、θ3…θL；步骤3、将接收信号的前L个码元之后的第一个码元x1的相位旋转角度，得到第一旋转结果Y1；其中步骤4.对第一码元旋转结果Y1进行求象限中心和旋转矢量运算，得到第一旋转结果Y1的第一象限中心C1和i个第一旋转矢量D11、D21…Di1；步骤5.将第一象限中心C1和初始象限中心C0进行共轭复数相乘，得到第一待判决象限值λ1；同时将第i个第一旋转矢量Di1和第i个初始旋转矢量Di0分别进行共轭复数相乘，得到第i个第一待判决旋转值φi1；步骤6.将第一待判决象限值λ1和全部第一待判决旋转值φi1进行判决处理，得到第一个码元x1所传输的数据；步骤7.将第一个码元x1所传输的数据送入调制器，得到解调后的第一码元s1，并将两者进行比较后得到第一个码元x1相对于解调后的第一码元s1的第一相位旋转角度θL+1；步骤8.依次类推，将接收信号的前L个码元之后的第k个码元的第k相位旋转角度θL+k送入滑动解码窗，求出下一码元即第k+1个码元的第k+1相位旋转估计值其中步骤9.将第k+1个码元xk+1的相位旋转角度，得到第k+1旋转结果Yk+1；步骤10.对第k+1旋转结果Yk+1进行求象限中心和旋转矢量运算，得到第k+1旋转结果Yk+1的第k+1象限中心Ck+1和i个第k+1旋转矢量D1k+1、D2k+1…Dik+1；步骤11.将第k+1象限中心Ck+1和第k象...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢跃雷，李永强，杨子靖，甘梓兴，郑兆飞，万杰，欧阳缮，晋良念，刘庆华，蒋俊正，丁勇，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：发明
国别省市：广西,45