专利名称：对tfm信号进行判决的方法
技术领域：
本发明涉及通讯技术领域，特别涉及一种对TFM信号进行判决的方法。
背景技术：
平滑调频(tfm)调制技术是新发展起来的一种恒包络调制技术，其具有功率谱主瓣窄，频谱利用率高，临道干扰小等特点。但是由于tfm调制引入了码间串扰，因此很难构造一种结构简单性能优良的接收机。
根据TFM信号的特性可以得到相位增量、基带波形与输入数据之间的关系如附图1。传统的判决方法是根据同相、正交两路信号恢复出调制的数据，即通过两路信号的交叉控制就可以恢复发送数据。具体采用的判决器如附图2。
在tfm调制中，一个符号的能量从一个码元周期扩散到三个码元周期的范围内，产生了码间串扰。传统的判决方法只注意了一个符号的能量，忽略了比较次要的扩散的两个符号能量，故该方法只能在较高信噪比的情况下才能达到较低的误码率。
发明内容
针对上述对当前TFM信号调制技术优缺点的分析，本发明的目的是提供一种对TFM信号进行判决的方法。
本发明的上述目的是通过如下的技术方案予以实现的一种对TFM信号进行判决的方法，包括(1)构建一TFM信号的约束关系状态图；(2)利用上述状态图，采用viterbi解码的方式寻找出最大似然规则下的最优路径，并对此路径进行回溯，完成解码。
步骤1中，以当前输入TFM信号为激励，以过去所有信号在采样时刻的相位累积为状态标志，以激励和过去所有信号在采样时刻的相位累积为激励响应，构造出TFM信号的约束关系状态图。
采用TFM信号的8个相位点中一个为采样点，状态A和状态B共同决定状态图的状态，状态A中信号在采样时刻的相位贡献为N*pi/2；状态B对采样时刻相位的贡献为+3pi/8或-3pi/8，取决于状态B信号的符号；激励对采样时刻相位的贡献为+pi/8或-pi/8，取决于激励信号的符号。
可将状态A分为奇偶拍处理，状态A初始值为0，则在奇数拍状态A为pi/2或-pi/2，在偶数拍状态A为0或pi。
tfm信号有稳定的采样点——П/4的整数倍，共八个相位点，如附图3。而且调制的数据因为进行了预滤波。所以数据之间有相关性，tfm信号具有如下特点(结合附图4说明)假定信号在0时刻输入(假定信号为+1时，若信号为-1则相位减少相应的量)，则其相位响应如附图5所示，图中的相位只是在采样时刻是准确的，在中间时刻变化的具体情况对译码没有影响，略去不提。信号对相位的影响会扩展到三个符号时间内，在t＝1T时相位增量为1/8pi，在t＝2T时相位增量为3/8pi，在t＞＝3T时相位增量为1/2pi。
本发明针对tfm信号构造了维特比方法所需的状态图，运用该方法选取最大似然路径，从而收集了传统方法没有用到的那部分扩散能量，达到了对传统判决方法性能的改善。
本发明的技术效果如下由于tfm信号存在码间串扰这种串扰导致在相邻码元时间内的信号并不是独立的，这种信号的相关性必然造成信号间某种约束的存在。合理的利用这些约束便可以构造一种好的判决方法。。
技术效果如附图5。在采用了本方法后误码性能较传统方法大约有2db的改善。
图1-TFM信号的特性可以得到相位增量、基带波形与输入数据之间的关系；图2-传统方法中tfm信号的判决器；图3-tfm信号的采样点；图4-技术效果tfm信号相位变化；图5-本发明采用判决方法与传统判决方法技术效果对比图；图6-tfm信号流与状态标志规则；图7-viterbi解码时必需的状态图。
具体实施例方式
下面结合附图详细描述本发明，但不以任何方式限制本发明的范围。
综合tfm信号的特点，以附图6为基础构造状态图。
对附图6做如下说明(1)向上的箭头表示被调制的二进制信号(+1 or -1)，横轴表示时间，信号出现的时间间隔为T(图途中未标出)。
(2)向下的箭头表示采样时刻，采样点为8个稳定相点中的一个。
(3)构造状态图的状态以及状态跳转时的激励如图所示，状态图的相位为采样时刻相位。
(4)状态A和状态B共同决定状态图的状态。
状态A中信号在采样时刻的相位贡献为N*pi/2；状态B对采样时刻相位的贡献为+3pi/8或-3pi/8，取决于状态B信号的符号；激励对采样时刻相位的贡献为+pi/8或-pi/8，取决于激励信号的符号。
在无任何先验信息的情况下状态A有四种选择，0，pi/2，pi，2pi。状态B有两种选择+3pi/8，-3pi/8。这样最终的状态有8个，系统构建比较复杂，不利于硬件实现，并且由于这里的状态是由tfm信号的特点天然形成的没有类似卷积编码的状态归零机制，所以每次译码初状态是未知的，如果状态过多必然会增加不确定性，降低译码的性能。
事实上状态A是可以化简的。状态A每拍必然要变化pi/2，因此可以将状态A分为奇偶拍处理。状态A初始值为0，则在奇数拍状态A必然为pi/2或-pi/2，在偶数拍状态A必然为0或pi。因此如果知道接收信号的奇偶拍信号状态便可化简。幸运的是在奇拍时采样点必然采不到pi/2和-pi/2即cos路信号不可能为零，在偶拍时采样点采不到0和pi即sin路必然不可能为零。根据这一特点提取奇偶拍的信息。因此实际解码采用的是四个状态的状态图。
至此系统分析已经完成，在化简状态的情况下有四种状态，但四种状态是周期变化的。周期为2拍。至此，可构造如附图7所示的状态图。
下面对状态图作如下说明(1)图中状态的标注形式为AB如“pi-”表示A状态为pi，B状态为-1。
(2)调制信号为二进制信号因此每个状态有两个输出两个输入，状态图上每条臂上用蓝色标示调制输出的相应相位，也就是无噪声情况下接收端输入的信号。
(3)图上方“奇”，“偶”表示当前状态的奇偶拍。
至此，状态图已经构造完成，可以类比卷积码的编解码方式构造viterbi解码器，其中度量采用输入相位与准确相位的相关值表示。至于viterbi解码器具体构造这里不赘述，只给出硬件电路实现的具体模块的基本功能。
各模块如下所示①顶层模块tfmviterbi；②系统节拍控制(管理译码过程的各个节拍动作)counter；③相关计算模块corcal；④路径计算模块tracecal；⑤回溯模块traceback；⑥相关ram双口corram；⑦路径ram双口traceram。其中，系统节拍控制，用于管理译码过程的各个节拍动作；相关计算模块，用于计算当前输入信号与8个可能相点的相关值并将其写入；路径计算模块，用于读取corram中存储的信号相关值，并根据系统状态图计算出可能路径并将路径信息写入traceram。在译码长度达到预设值后向回溯模块输出度量(相关累积值)最大的支路位置；回溯模块，当路径计算模块给出最大度量路径后从traceram中读出该路径并对其回溯，并得到解码信号；相关ram双口，用于存储viterbi解码过程中输入信号和各个可能相位的相关值；路径ram双口，用以记录viterbi解码过程中可能的所有路径。
以上为本发明的实施方式，依据本发明公开的内容，本领域的普通技术人员能够显而易见的想到的一些雷同、替代方案，均应落入本发明保护的范围。
权利要求
1.一种对TFM信号进行判决的方法，其步骤包括(1)构建一TFM信号的约束关系状态图；(2)利用上述状态图，采用viterbi解码的方式寻找出最大似然规则下的最优路径，并对此路径进行回溯，完成解码。
2.如权利要求1所述的对TFM信号进行判决的方法，其特征在于步骤1中，以当前输入二进制信号为激励，以过去所有信号在采样时刻的相位累积为状态标志，以激励和过去所有信号在采样时刻的相位累积为激励响应，构造出TFM信号的约束关系状态图。
3.如权利要求2所述的对TFM信号进行判决的方法，其特征在于TFM信号的约束关系状态图包括状态A和状态B，状态A中信号在采样时刻的相位贡献为N*pi/2；状态B对采样时刻相位的贡献为+3pi/8或-3pi/8，取决于状态B信号的符号；激励对采样时刻相位的贡献为+pi/8或-pi/8，取决于激励信号的符号。
4.如权利要求3所述的对TFM信号进行判决的方法，其特征在于将状态A分为奇偶拍处理，状态A初始值为0，则在奇数拍状态A为pi/2或-pi/2，在偶数拍状态A为0或pi。
5.如权利要求1、2、3或4所述的对TFM信号进行判决的方法，其特征在于采用类比卷积码的编解码方式构造针对TFM信号的viterbi解码器。
6.如权利要求5所述的对TFM信号进行判决的方法，其特征在于viterbi解码器的度量采用输入相位与准确相位的相关值表示。
全文摘要
本发明针对tfm信号特点提供了一种对tfm信号进行判决的方法，该方法包括(1)构建一tfm信号的约束关系状态图；(2)利用上述状态图，采用viterbi解码的方式寻找出最大似然规则下的最优路径，并对此路径进行回溯，完成解码。本发明在系统复杂度和解调性能之间作了较好的权衡，在硬件系统能承受的范围内达到了较好的解调性能。
文档编号H04L27/20GK1946070SQ200610113540
公开日2007年4月11日 申请日期2006年9月29日 优先权日2006年9月29日
发明者朱柏承, 孙云刚, 李翔, 张宏 申请人:北京大学