一种数字信号解调的置信度阈值优化方法与流程

本发明属于通信信号处理领域，涉及一种数字信号解调的置信度阈值可靠优化方法。
背景技术：
：ppm，即脉冲编码调制(pulsepositionmodulation)，对于符号“0”和“1”，ppm编码后的波形如图1所示。在接收端进行ppm解调时，先对波形进行采样，假设一个符号的采样点数为20，则左右半边各为10个，所有采样点的值用集合d＝{x1,x2,x3,…,x20}表示，采样点的示意图如图2所示。常用的解调方法为，分别对波形的左半边和右半边求和，即比较a和b值的大小，即可判断该波形表示符号“1”还是符号“0”。在理想信道中，此方法的准确率应为100％，也即置信度最高。但在实际信道中，信号会受到噪声干扰，受干扰的程度取决于信噪比λ的大小。λ越大，解调准确率越高，从而置信度越高，λ越小，准确率越低，从而置信度越低。判断置信度高低的方法有很多，这些方法也存在性能的强弱，也就是置信度判断的准确度的强弱。现有的技术方案均以最终误码率的高低直接评估置信度阈值的准确度，该方法只能定性判断置信度阈值是否合理，阈值性能无法量化，现有技术没有系统的方法定量地分析评估置信度阈值γ的准确性。技术实现要素：本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种数字信号解调的置信度阈值优化方法。本发明的技术方案如下：数字信号解调的置信度阈值可靠的评估方包括如下步骤：so1：在进行ppm解调时，对波形进行采样，获得样本集；获取样本在不受干扰时的高低电平±a；s02：获取实际信道中的信噪比λ；s03：构建q函数如下：其中，γ为数字信号解调的置信度阈值；在待优化的γ取值范围内，以q函数取最大值为优化目标，获得q函数取最大值时对应的γ值，作为最优的数字信号解调的置信度阈值。作为本发明的优选方案，所述的步骤s01中，对波形进行采样时，采样间隔固定。所述的步骤s01中，对波形进行采样时，波形左边和右边的采样点数量相同。所述的步骤s01中，高低电平±a的获取采用均值法或最大似然法。本发明还进一步公开了一种数字信号解调的方法，包括如下步骤：so1:在进行ppm解调时，对波形进行采样，获得样本集；获取样本在不受干扰时的高低电平±a；s02：获取实际信道中的信噪比λ；s03：构建q函数如下：其中，γ为数字信号解调的置信度阈值；在待优化的γ取值范围内，以q函数取最大值为优化目标，获得q函数取最大值时对应的γ值，作为最优的数字信号解调的置信度阈值γ0；s04：分别对波形的左半边和右半边的采样点进行求和，其中，m为位于波形左半边的采样点数量，n为采样点的总数；n＝2m；比较a和b值的大小，即可判断该波形表示符号“1”还是符号“0”；定义c＝|a-b|，比较c和最优的数字信号解调的置信度阈值γ0的大小，若c≥γ0，则置信度为1，若c<γ0，则置信度为0；所获得的置信度用于crc校验，首先统计置信度为0的码片个数，若大于5，则表示该条报文受干扰严重，舍弃该条报文；若小于等于5，则进行纠检错分析，纠正错误的码片，得到正确的码片。至此，解调工作完成。本发明还提供了一种数字信号解调的装置，包括：adc信号采集模块；其用于采集adc信号；报头数据缓存模块；其与adc信号采集模块相连，用于缓存采集到的adc信号的报头数据；信道信噪比λ估计模块；其与报头数据缓存模块相连，用于获取实际信道中的信噪比λ；无噪声时的高电平a值估计模块；其与报头数据缓存模块相连，用于获取样本在不受干扰时的高低电平±a；q值查找模块；其根据输入的置信度阈值，进行内置的q函数计算，得到q函数取最大值的数字信号解调的置信度阈值γ0；置信度阈值获取模块；其根据输入的置信度阈值或置信度阈值范围，生产用于q函数计算的置信度阈值；报文数据处理模块；其对adc信号的报文数据进行缓存、解调，并根据得到的数字信号解调的置信度阈值γ0得到置信度；crc校验模块，其针对置信度低的码片，进行比对纠错和检错。本发明的方法可以通过计算和比较每个阈值γ的q值随信噪比变化的曲线，评估出较优甚至最优的阈值，提高接收机的解调性能，最终达到降低误码率的目的。附图说明图1为pm编码后的波形图；图2为本采样点的示意图；图3为实施例中符号“1”经过采样后的样本示意图；图4为式(6)所示的正态分布图；图5为式(10)所示的正态分布图；图6为为本发明的数字信号解调的置信度阈值优化方法的流程图；图7不同阈值γ随信噪比λ的变化图。具体实施方式下面结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步的说明。如图6所示，为本发明的数字信号解调的置信度阈值优化方法的流程图，在实施例中，通过改变发射端的信号功率大小来改变信噪比λ，接收端一共接收10000帧ads-b数据样本，其中某一帧ads-b数据中，某个经过ppm调制的码片采样点的样本如图3所示，该样本用集合x＝{x1,x2,x3,x4,x5,x6,x7,x8,x9,x10,x11,x12,x13,x14,x15,x16,x17,x18,x19,x20}表示，这组样本的具体值为：样本序列x1x2x3x4x5x6x7x8x9x10值455543620618587602585496466410样本序列x11x12x13x14x15x16x17x18x19x20值353297208315298319189248320411样本在不受干扰时的高低电平a的具体大小跟每一帧数据样本的报头有关，对于当前样本来说是常数，不代表这个值一成不变。比如当前的样本所对应的报头估计出a的值为538，这个值仅代表当前样本的参考值，具体实施例共有10000帧数据样本，无法列出所有的数值，因此用一个常数a来表示。每一个采样点都受到高斯白噪声干扰，若不受干扰时的高低电平为±a(a为常数，可以用均值法或最大似然法估计得出，本发明不再展开)，那么，集合中的每个点，都可以表示为受到高斯白噪声干扰的采样点，即：其中对前半部分和后半部分分别求和，再对a和b作差，c＝a-b＝20a+n1-n2＝20a-n(4)已知故从而n～n(0,σ2)，c～n(20a,σ2)其中，σ,σ1,σ2,σk(k＝1～20)均为常数，且存在一个常数γ，若c≥γ，则置信度为1，若c<γ，则置信度为0。常数γ的值决定了置信度的高低，置信度的高低决定后续crc校验时的纠检错能力，如果置信度不可靠，把某个码片本来正确的解调结果判断为低置信度，则浪费了一个校验位的汉明距离，因此，γ的值也直接影响了ppm解调的性能，本发明用概率p(c≥γ)来表示γ的可靠程度，p(c≥γ)的含义为：把某个码片本来正确的解调结果判断为高置信度的概率，概率越高，说明γ的可靠程度越高。对p(c≥γ)作出下述处理：p(c≥γ)＝p(20a-n≥γ)＝p(-n≥-20a+γ)(5)令则有由于n～n(0,σ2)，故式(6)表示图4所示的阴影面积已知信噪比为λ，且λ满足因此，噪声功率pn满足由式(7)和(8)可知由于λ和a均为常数，因此此时，令则有所以，式(10)表示图5所示的阴影面积，这时，可以通过计算参量的q函数来评估置信度阈值γ的可靠程度。经过以上推导可知，q的值即为p(c≥γ)，而p(c≥γ)的含义为：把某个码片本来正确的解调结果判断为高置信度的概率，概率越高，误码率越低。因此，q的大小是评估接收机解调性能的一个定量指标，q值越大，表示接收机的解调性能越强。通过选取不同的γ值γ1、γ2、γ3，计算q值(可靠性)，随信噪比λ的变化如图7所示。γ1、γ2、γ3的大小在接收机中的置信度阈值获取模块中得到，本实施例的置信度阈值获取模块共有三个子模块，它们的输入都为当前ads-b数据报头的高电平均值减去报头整体均值，这个值用δx来表示，在本实施例中，三个字模块分别设置为δx的9倍、10倍和11倍，γ1、γ2、γ3则分别为9δx、10δx、11δx。同理，δx的值仅与当前样本所在的一帧ads-b数据报头有关，样本x所在数据报头的δx经过计算报头的高电平均值和整体均值，可得δx为269，因此γ1、γ2、γ3分别为2421、2690、2959。可以看出，在这组数据中，阈值γ1的可靠性高于γ2和γ3，因此，当前实施例中选用γ1作为样本x所在的一帧ads-b数据的置信度阈值。由于样本x的受干扰程度较大，此时仅γ1<c，而γ2、γ3均大于c，故从单一样本的角度来看，选用γ1作为样本x的置信度阈值更为可靠。综上所述，本发明的方法可以通过计算和比较每个阈值γ的q值随信噪比变化的曲线，q值越高代表码片的误判率越低，误码率就越低。因此，根据q值的曲线可以选出较优甚至最优的置信度阈值，提高接收机的解调性能，最终达到降低误码率的目的。以上所述实施例仅表达了本发明的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。当前第1页12