多维8PSK信号的译码方法、译码器及接收机技术

本发明专利技术适用于卫星通信、卫星遥感、卫星广播地面数字接收技术领域，提供了一种多维8PSK信号的译码方法、译码器及接收机。本发明专利技术通过设计欧几里得度量表和多维8PSK的并行译码状态转移图，分别将4个分支度量(BM)所对应的每条译码路径上的欧几里得度量数据进行累加，选择累加值最小的路径作为各个分支度量的最适译码路径，这4个最小累加值组成该组符号的最小分支度量。本发明专利技术代替了传统计算欧几里得度量和分支度量需要的浮点运算，大大减少了对硬件资源的消耗和降低了应用该译码方法的硬件条件。另外，初步确定每个符号在8PSK星座映射图中的扇区位置后再予以纠正，使译码精度得到提高。

Decoding Method, Decoder and Receiver of Multidimensional 8PSK Signal

The invention is suitable for the technical fields of satellite communication, satellite remote sensing and satellite broadcasting terrestrial digital reception, and provides a decoding method, decoder and receiver of multi-dimensional 8PSK signal. By designing Euclidean metric tables and parallel decoding state transition diagrams of multi-dimensional 8PSK, the Euclidean metric data on each decoding path corresponding to four branch metrics (BM) are accumulated, and the path with the minimum cumulative value is selected as the optimal decoding path for each branch metric. These four minimum cumulative values constitute the minimum branch metrics of the group of symbols. The invention replaces the floating-point operation required by traditional Euclidean metric and branch metric calculation, greatly reduces the consumption of hardware resources and the hardware conditions for applying the decoding method. In addition, the sector position of each symbol in the 8PSK constellation map is initially determined and then corrected to improve the decoding accuracy.

【技术实现步骤摘要】
多维8PSK信号的译码方法、译码器及接收机
本专利技术属于卫星通信、卫星遥感、卫星广播地面数字接收
，尤其涉及一种多维8PSK信号的译码方法、译码器及接收机。
技术介绍
在卫星通信系统中，针对无线载波通信信号常用的调制方式有PSK(Phase-ShiftKeying，相移键控)、QAM(QuadratureAmplitudeModulation，正交幅度调制)、APSK(AmplitudePhase-ShiftKeying，振幅相移键控)等，其中，PSK调制技术又有BPSK(BinaryPhase-ShiftKeying，二相相移键控)、QPSK(QuadraturePhase-ShiftKeying，正交相移键控)、OQPSK(Offset-QPSK，偏移四相相移键控)、8PSK(八相相移键控)之分。接收机在接收到载波信号之后需要进行解调、译码，PSK调制方式的载波信号通常采用TCM(TrellisCodedModulation，网格编码调制)格式来编码，接收机在译码时又需要根据PSK维度的不同采用合适的译码方法，才能减少对硬件资源的消耗，提高译码精度。
技术实现思路
本专利技术实施例所要解决的技术问题为如何对多维8PSK信号进行译码，旨在降低实现译码的硬件要求，减少对硬件资源的消耗，提高译码精度。为解决上述技术问题，本专利技术实施例是这样实现的，一种多维8PSK信号的译码方法，包括：反正切步骤：将解调得到的基带I路信号和基带Q路信号转换为包含相位信息的符号数据；所述符号数据用于表征所对应的符号在IQ直角坐标系下的相位信息；欧几里得度量查找步骤：根据每个符号的相位信息，在预置的欧几里得度量表中查找出每个符号所对应的一组欧几里得度量数据；最小分支度量选择步骤：根据预置的并行译码状态转移图，以8PSK星座映射图中的点000作为译码初始点，分别将4个分支度量所对应的每条译码路径上的欧几里得度量数据进行累加，选择累加值最小的路径作为各个分支度量的最适译码路径，这4个最小累加值组成该组符号的最小分支度量，其中，根据多维8PSK的维度n，以n个符号为一组计算该组符号的最小分支度量；卷积编码步骤：对最小分支度量值的维特比译码结果进行卷积编码，得到卷积编码值；扇区查找步骤：利用每个符号的相位信息初步确定该符号在8PSK星座映射图中所在的扇区；译码数据纠正步骤：根据初步确定的扇区数据和所述卷积编码值，修正扇区位置和确定译码数据。本专利技术实施例还提供了一种多维8PSK信号译码器，包括：反正切模块：将解调得到的基带I路信号和基带Q路信号转换为包含相位信息的符号数据；所述符号数据用于表征所对应的符号在IQ直角坐标系下的相位信息；欧几里得度量查找模块：根据每个符号的相位信息，在预置的欧几里得度量表中查找出每个符号所对应的一组欧几里得度量数据；最小分支度量选择模块：根据预置的并行译码状态转移图，以8PSK星座映射图中的点000作为译码初始点，分别将4个分支度量所对应的每条译码路径上的欧几里得度量数据进行累加，选择累加值最小的路径作为各个分支度量的最适译码路径，这4个最小累加值组成该组符号的最小分支度量，其中，根据多维8PSK的维度n，以n个符号为一组计算该组符号的最小分支度量；卷积编码模块：对最小分支度量值的维特比译码结果进行卷积编码，得到卷积编码值；扇区查找模块：利用每个符号的相位信息初步确定该符号在8PSK星座映射图中所在的扇区；译码数据纠正模块：根据初步确定的扇区数据和所述卷积编码值，修正扇区位置和确定译码数据。本专利技术实施例还提供了一种接收机，包括如上所述的多维8PSK信号译码器；还包括：8PSKIQ解调模块，用于将接收到的卫星信号采用PSK解调的方式得到基带I路信号和基带Q路信号，并输出给所述反正切模块；维特比译码模块，与所述最小分支度量选择模块连接，用于对所述最小分支度量选择模块所选择的最小分支度量值进行译码，并将得到串行译码数据输出至所述卷积编码模块，并且在译码过程中，每正确译出一个译码数据则将归一化值以加一的幅度变化一次并输出归一化值。本专利技术实施例通过设计欧几里得度量表和多维8PSK的并行译码状态转移图，分别将4个分支度量所对应的每条译码路径上的欧几里得度量数据进行累加，选择累加值最小的路径作为各个分支度量的最适译码路径，这4个最小累加值组成该组符号的最小分支度量。代替了传统计算欧几里得度量和分支度量需要的浮点运算，大大减少了对硬件资源的消耗和降低了应用该译码方法的硬件条件。另外，初步确定每个符号在8PSK星座映射图中的扇区位置后再予以纠正，使译码精度得到提高。附图说明图1是本专利技术第一实施例提供的多维8PSK信号的译码方法的流程图；图2是本专利技术第一实施例提供的8PSK的星座映射图；图3是本专利技术第一实施例提供的并行译码状态转移图；图4是本专利技术第一实施例提供的8PSK的星座映射图的扇区划分图；图5是本专利技术第二实施例提供的包含有多维8PSK信号译码器的接收机的结构图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术通过设计欧几里得度量表和多维8PSK的并行译码状态转移图，分别将4个分支度量(BM)所对应的每条译码路径上的欧几里得度量数据进行累加，选择累加值最小的路径作为各个分支度量的最适译码路径，这4个最小累加值组成该组符号的最小分支度量，以代替传统计算欧几里得度量和分支度量需要的浮点运算。图1示出了本专利技术第一实施例提供的多维8PSK信号的译码方法的流程。参照图1，该译码方法包括：反正切步骤S101，将解调得到的基带I路信号和基带Q路信号转换为包含相位信息的符号数据；所述符号数据用于表征所对应的符号在IQ直角坐标系下的相位信息。在将卫星信号调制为基带I路信号和基带Q路信号后，可以在星座图中是以星座点的方式表示出来，叫做星座图映射，星座映射图如图2所示，图2是8PSK的星座映射图，有8个星座点，而实际信号的每个符号均是这8个星座点的其中一种，而8个星座点有各自的坐标值，星座点坐标包含着信号经过编码后输出的信息。星座映射图也是一个直角坐标系，有I轴和Q轴。信号解调后便可以获得在该信号这个坐标系中坐标信息，基带I路信号和基带Q路信号表示的就是该符号在星座图的位置，即I轴和Q轴的坐标信息，其中，I路信号又称为同相分量、余弦分量，Q路信号又称为正交分量、正弦分量。I轴信息和Q轴信息均以6比特数据表示出来。就像XY直角坐标系中已知x和y的值，便可以求得该点的正切值，通过求反正切，就可以得到该点在坐标系中相位。相位数据就是利用I轴和Q轴的位置数据，通过求反正切得到一个相位值，本实施例中以一个10比特二进制数据表示转换后的符号数据，例如一个10比特数据[1000000000]表示的就是该符号的相位θ为180°。欧几里得度量查找步骤S102，根据每个符号的相位数据，在预置的欧几里得度量表中查找出每个符号所对应的一组欧几里得度量数据。本实施例中，欧几里得度量表是以在寄存器中赋值的形式储存的一组度量数据，程序运行时调用寄存器，读寄存器的值，从而进行查表。计算欧几里得度量的时候是以每个符号为单位进行计算本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多维8PSK信号的译码方法，其特征在于，包括：反正切步骤：将解调得到的基带I路信号和基带Q路信号转换为包含相位信息的符号数据；所述符号数据用于表征所对应的符号在IQ直角坐标系下的相位信息；欧几里得度量查找步骤：根据每个符号的相位信息，在预置的欧几里得度量表中查找出每个符号所对应的一组欧几里得度量数据；最小分支度量选择步骤：对于每组符号，根据预置的并行译码状态转移图，以8PSK星座映射图中的点000作为译码初始点，分别将4个分支度量所对应的每条译码路径上的欧几里得度量数据进行累加，选择累加值最小的路径作为各个分支度量的最适译码路径，这4个最小累加值组成该组符号的最小分支度量，其中，根据多维8PSK的维度n，以n个符号为一组计算该组符号的最小分支度量；卷积编码步骤：对最小分支度量值的维特比译码结果进行卷积编码，得到卷积编码值；扇区查找步骤：利用每个符号的相位信息初步确定该符号在8PSK星座映射图中所在的扇区；译码数据纠正步骤：根据初步确定的扇区数据和所述卷积编码值，修正扇区位置和确定译码数据。

【技术特征摘要】
1.一种多维8PSK信号的译码方法，其特征在于，包括：反正切步骤：将解调得到的基带I路信号和基带Q路信号转换为包含相位信息的符号数据；所述符号数据用于表征所对应的符号在IQ直角坐标系下的相位信息；欧几里得度量查找步骤：根据每个符号的相位信息，在预置的欧几里得度量表中查找出每个符号所对应的一组欧几里得度量数据；最小分支度量选择步骤：对于每组符号，根据预置的并行译码状态转移图，以8PSK星座映射图中的点000作为译码初始点，分别将4个分支度量所对应的每条译码路径上的欧几里得度量数据进行累加，选择累加值最小的路径作为各个分支度量的最适译码路径，这4个最小累加值组成该组符号的最小分支度量，其中，根据多维8PSK的维度n，以n个符号为一组计算该组符号的最小分支度量；卷积编码步骤：对最小分支度量值的维特比译码结果进行卷积编码，得到卷积编码值；扇区查找步骤：利用每个符号的相位信息初步确定该符号在8PSK星座映射图中所在的扇区；译码数据纠正步骤：根据初步确定的扇区数据和所述卷积编码值，修正扇区位置和确定译码数据。2.如权利要求1所述的译码方法，其特征在于，所述欧几里得查找步骤中所用的符号数据为经过相位调整后的符号数据；所述译码方法还包括有归一化变化速率检测步骤：检测归一化值的变化速率；其中，所述归一化值用于表征在维特比译码过程中正确得到译码数据的次数，初始值为零；在对最小分支度量的维特比译码过程中，每正确译出一个数据则将所述归一化值以加一的幅度变化一次；在所述反正切步骤之后、欧几里得查找步骤之前，所述译码方法还包括有相位调整步骤：若在所述归一化变化速率检测步骤检测到归一化值的变化速率大于预设的变化阈值时，将各符号的相位均旋转至与当前状态所对应的相位以进行同步调整。3.如权利要求1所述的译码方法，其特征在于，所述欧几里得度量查找步骤中，欧几里得度量查找表具体是根据下述公式计算得到每个符号所对应的一组欧几里得度量数据，并对数据进行标准化处理，以整型的数据格式落在区间[0,7]：其中，θ是每个符号在IQ直角坐标系下的相位，θ＝[0，π]，上述公式中以π为周期。在θ＝[π，2π]，有C0(θ)＝C0(θ-π)，C1(θ)＝C1(θ-π)，C2(θ)＝C2(θ-π)，C3(θ)＝C3(θ-π)，上述C0、C1、C2、C3为每个符号对应的一组欧几里得数据。4.如权利要求1所述的译码方法，其特征在于，所述符号数据为数据长度为10比特的二进制数据；所述扇区查找步骤具体包括：每接收一个符号数据，则将其高4位所对应的相位逆映射到8PSK的星座映射图，与预存的该8PSK的星座映射图各扇区的相位范围进行比较，初步确定该符号在8PSK星座映射图中的扇区位置，取该扇区位置信息作为该符号的扇区数据，所述扇区为8PSK星座映射图中均等划分的16个扇区。所述译码方法还包括一延迟步骤：将扇区数据进行延迟，以同步每个符号中的扇区信息和卷积编码数据。5.如权利要求1所述的译码方法，其特征在于，所述译码数据纠正步骤具体包括：当初步确定扇区位置位于8PSK星座映射图中的两个星座点之间时，其中星座点坐标的最低位数据与所对应卷积编码值相同的星座点，作为最终的译码数据。6.一种多维8PSK信号译码器，其特征在于，包括：反正切模块：将解调得到的基带I路信号和基带Q路信号转换为包含相位信息的符号数据；所述符号数据用于表征所对应的符号在IQ直角...

【专利技术属性】
技术研发人员：庄志贤，余佳，滕晓兵，章祖忠，
申请(专利权)人：深圳市统先科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44