一种DPSK信号的解调方法、装置、设备及存储介质与流程

一种dpsk信号的解调方法、装置、设备及存储介质
技术领域
1.本发明实施例涉及移动通信领域，尤其涉及一种dpsk信号的解调方法、装置、设备及存储介质。


背景技术：

2.目前，在无线通信系统中调制与解调是必不可少的重要环节，其性能关系到整个通信系统性能的好坏。数字调制解调技术以其良好的抗噪声性能及优秀的误比特率性能，在现代无线通信系统中得到了广泛的应用。其中，数字调制解调技术中的差分相移键控（differential phase shift keying，dpsk）技术因具有传输效率高、抗干扰能力强等优势，已普遍应用于无线通信系统中。
3.现有技术中采用蓝牙通信时，对dpsk基带信号进行解调的方法通常分为以下两种：第一种是基于角度对dpsk基带信号进行差分解调，即首先通过比较相邻码元的相位，然后经过低通滤波和抽样判决后得到解调结果；第二种是基于同相分量
‑
正交分量（in
‑
phase quadrate，iq）信号进行相干解调，即先将多个并行的iq信号经数字前端（digital front end，dfe）由48msps下采样至4msps，并通过对应的低通滤波器进行滤波，然后经同步得到最佳采样点的位置和初始频偏，根据星座图映射为旋转的角度，最后转换为串行传输的比特流。
4.但是，第一种解调方法中仅依据相邻码元的相位进行解调，导致接收机的灵敏度较低；第二种解调方法复杂度较高，实现成本较大；其次，现有的解调方法中还缺乏频偏跟踪策略，导致通信系统的稳定性和鲁棒性较低。


技术实现要素：

5.本发明实施例提供一种dpsk信号的解调方法、装置、设备及存储介质，可以提高接收机的灵敏度，降低dpsk信号解调过程的复杂度以及实现成本。
6.第一方面，本发明实施例提供了一种dpsk信号的解调方法，包括：接收待处理的dpsk信号，所述dpsk信号中包括多个时刻对应的iq信号；根据与所述dpsk信号对应的预设星座图旋转角度以及预设频偏，构建与所述dpsk信号匹配的代价函数；根据与各所述iq信号对应的信号表达式，对所述代价函数进行求解，得到与所述dpsk信号对应的解调结果。
7.第二方面，本发明实施例还提供了一种dpsk信号的解调装置，该装置包括：信号接收模块，用于接收待处理的dpsk信号，所述dpsk信号中包括多个时刻对应的iq信号；函数构建模块，用于根据与所述dpsk信号对应的预设星座图旋转角度以及预设频偏，构建与所述dpsk信号匹配的代价函数；解调模块，用于根据与各所述iq信号对应的信号表达式，对所述代价函数进行求
解，得到与所述dpsk信号对应的解调结果。
8.第三方面，本发明实施例还提供了一种计算机设备，该设备包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序；当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现本发明任意实施例提供的一种dpsk信号的解调方法。
9.第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该存储介质上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现本发明任意实施例提供的一种dpsk信号的解调方法。
10.本发明实施例的技术方案通过接收待处理的dpsk信号，根据与所述dpsk信号对应的预设星座图旋转角度以及预设频偏，构建与所述dpsk信号匹配的代价函数，根据与各所述iq信号对应的信号表达式，对所述代价函数进行求解，得到与所述dpsk信号对应的解调结果的技术手段，可以提高接收机的灵敏度，降低dpsk信号解调过程的复杂度以及实现成本。
附图说明
11.图1是本发明实施例一中的一种dpsk信号的解调方法的流程图；图2是本发明实施例二中的一种dpsk信号的解调方法的流程图；图3a是本发明实施例三中的一种dpsk信号的解调方法的流程图；图3b是本发明实施例三中的一种频偏跟踪环路的结构图;图4是本发明实施例四中的一种dpsk信号的解调装置的结构图；图5是本发明实施例五中的一种计算机设备的结构示意图。
具体实施方式
12.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
13.实施例一图1为本发明实施例一提供的一种dpsk信号的解调方法的流程图，本实施例可适用于接收机对接收到的dpsk信号进行解调的情况，该方法可以由dpsk信号的解调装置来执行，该装置可以由软件和/或硬件来实现，一般可以集成在具有数据处理功能的终端或者服务器中，具体包括如下步骤：步骤110、接收待处理的dpsk信号，所述dpsk信号中包括多个时刻对应的iq信号。
14.在本实施例中，所述终端或者服务器可以作为接收机，接收发射端采用dpsk技术对原始信号调制后得到的信号（也即dpsk信号）。其中，所述dpsk信号中包括多个时刻对应的多个iq信号。
15.步骤120、根据与所述dpsk信号对应的预设星座图旋转角度以及预设频偏，构建与所述dpsk信号匹配的代价函数。
16.在本实施例中，接收到待处理的dpsk信号后，可以对所述dpsk信号对应的星座图
旋转角度（和）以及相邻iq信号之间的相偏进行预估，所述相偏可以等效为相邻iq信号之间的频偏。
17.在此步骤中，可选的，可以根据所述dpsk信号中多个连续iq信号分别对应的信号表达式、所述dpsk信号对应的预设星座图旋转角度以及预设频偏，构建与所述dpsk信号匹配的代价函数。具体的，假设第时刻的iq信号可表示为，其中：其中，表示所述dpsk信号对应的实际星座图旋转角度，表示所述dpsk信号中由于频偏引起的iq信号之间的实际相偏，表示第时刻的iq信号。
18.在本实施例中，通过上述步骤获取到多个连续iq信号分别对应的信号表达式后，可以通过下述公式构建与所述dpsk信号匹配的代价函数：步骤130、根据与各所述iq信号对应的信号表达式，对所述代价函数进行求解，得到与所述dpsk信号对应的解调结果。
19.在此步骤中，可选的，可以根据与各所述iq信号对应的信号表达式，计算值取最大时对应的值，以及值，并将上述两个旋转角度值作为与所述dpsk信号对应的解调结果。
20.在本发明实施例的一个实施方式中，根据与各所述iq信号对应的信号表达式，对所述代价函数进行求解，得到与所述dpsk信号对应的解调结果，包括：步骤131、根据与各所述iq信号对应的信号表达式以及所述代价函数，构建与所述dpsk信号对应的解调函数；在此步骤中，可以将各所述iq信号对应的信号表达式，代入至上述代价函数中，得到与所述dpsk信号对应的解调函数：在本实施例中，上述解调函数经过线性变换后，可以得到如下表达式：步骤132、根据与所述dpsk信号对应的调制方式，对所述dpsk信号对应的解调函数进行求解，得到与所述dpsk信号对应的目标旋转角度值以及目标信息位；在此步骤中，当上述解调函数取最大值时，可以确定，，然后根据与所述dpsk信号对应的调制方式，确定取最大值时和分别对应的值（也即目标旋转角度值），最后根据与所述dpsk信号对应的调制方式，
确定与所述目标旋转角度值匹配的目标信息位。
21.在一个具体的实施例中，假设与所述dpsk信号对应的调制方式为π/4移位差分正交相移键控（π/4shift differential quadrature phase shift keying，π/4
‑
dqpsk），则可以在π/4
‑
dqpsk对应的16个角度组合中，确定一组目标旋转角度值使得值最大。
22.步骤133、将所述dpsk信号对应的目标旋转角度值以及目标信息位，作为与所述dpsk信号对应的解调结果。
23.在本实施例中，通过构建与所述dpsk信号匹配的代价函数，并根据所述代价函数计算与所述dpsk信号对应的解调结果，相比于现有技术中仅依据相邻码元的相位进行解调的方式而言，可以保证解调结果的准确性，提高接收机的接收性能以及灵敏度；其次，本实施例通过对所述代价函数进行求解，即可得到与所述dpsk信号对应的解调结果，由此可以降低解调过程的复杂度以及实现成本。
24.本发明实施例的技术方案通过接收待处理的dpsk信号，根据与所述dpsk信号对应的预设星座图旋转角度以及预设频偏，构建与所述dpsk信号匹配的代价函数，根据与各所述iq信号对应的信号表达式，对所述代价函数进行求解，得到与所述dpsk信号对应的解调结果的技术手段，可以提高接收机的灵敏度，降低dpsk信号解调过程的复杂度以及实现成本。
25.实施例二本实施例是对上述实施例的进一步细化，与上述实施例相同或相应的术语解释，本实施例不再赘述。图2为本实施例二提供的一种dpsk信号的解调方法的流程图，在本实施例中，本实施例的技术方案可以与上述实施例的方案中的一种或者多种方法进行组合，如图2所示，本实施例提供的方法还可以包括：步骤210、接收待处理的dpsk信号，所述dpsk信号中包括多个时刻对应的iq信号。
26.步骤220、根据与所述dpsk信号对应的预设星座图旋转角度以及预设频偏，构建与所述dpsk信号匹配的代价函数。
27.步骤230、根据与各所述iq信号对应的信号表达式以及所述代价函数，构建与所述dpsk信号对应的解调函数。
28.步骤240、根据与所述dpsk信号对应的调制方式，获取与所述dpsk信号匹配的传输信息映射表；所述传输信息映射表中包括所述dpsk信号对应的多个备选旋转角度值，以及与各所述备选旋转角度值匹配的备选信息位。
29.在本实施例中，每种调制方式都对应特定的传输信息映射表，所述传输信息映射表中包括针对所述调制方式，所述dpsk信号对应的多个备选旋转角度值。
30.在一个具体的实施例中，假设所述dpsk信号对应的调制方式为π/4
‑
dqpsk，与所述dpsk信号匹配的传输信息映射表可以如表1所示，其中为所述dpsk信号对应的相位差（也即备选旋转角度值），每个备选旋转角度值对应2bit信息位。
31.在另一个具体的实施例中，假设所述dpsk信号对应的调制方式为八差分相位调制（differential 8
‑
phase shift keying，8dpsk），与所述dpsk信号匹配的传输信息映射表可以如表2所示，其中为所述dpsk信号对应的相位差（也即备选旋转角度值），每个备选
旋转角度值对应3bit信息位。
32.表1表2步骤250、根据所述传输信息映射表，确定所述dpsk信号对应的解调函数值最大时，所述dpsk信号对应的目标旋转角度值。
33.在此步骤中，可以在所述传输信息映射表中遍历全部备选旋转角度值的组合，并在全部备选旋转角度值的组合中选择一组目标旋转角度值，使得解调函数值最大。
34.由此，通过遍历所述传输信息映射表中的角度值组合，可以节省目标旋转角度值的确定时间，进而可以提高对dpsk信号的解调效率。
35.步骤260、根据所述dpsk信号对应的目标旋转角度值，在所述传输信息映射表中获取与所述dpsk信号对应的目标信息位。
36.在此步骤中，可以根据所述传输信息映射表中目标旋转角度值与目标信息位之间的映射关系，获取与所述dpsk信号对应的目标信息位。
37.步骤270、将所述dpsk信号对应的目标旋转角度值以及目标信息位，作为与所述dpsk信号对应的解调结果。
38.本发明实施例的技术方案通过接收待处理的dpsk信号，根据与所述dpsk信号对应的预设星座图旋转角度以及预设频偏，构建与所述dpsk信号匹配的代价函数，根据与各所述iq信号对应的信号表达式以及所述代价函数，构建与所述dpsk信号对应的解调函数，根据与所述dpsk信号对应的调制方式，获取与所述dpsk信号匹配的传输信息映射表，根据所述传输信息映射表，确定所述dpsk信号对应的解调函数值最大时，所述dpsk信号对应的目标旋转角度值，据所述dpsk信号对应的目标旋转角度值，在所述传输信息映射表中获取与所述dpsk信号对应的目标信息位，将所述dpsk信号对应的目标旋转角度值以及目标信息位，作为与所述dpsk信号对应的解调结果的技术手段，可以提高接收机的灵敏度，降低dpsk信号解调过程的复杂度以及实现成本。
39.实施例三本实施例是对上述实施例的进一步细化，与上述实施例相同或相应的术语解释，本实施例不再赘述。图3a为本实施例三提供的一种dpsk信号的解调方法的流程图，在本实施例中，本实施例的技术方案可以与上述实施例的方案中的一种或者多种方法进行组合，如图3a所示，本实施例提供的方法还可以包括：步骤310、接收待处理的dpsk信号，所述dpsk信号中包括多个时刻对应的iq信号。
40.步骤320、根据与所述dpsk信号对应的预设星座图旋转角度以及预设频偏，构建与所述dpsk信号匹配的代价函数。
41.步骤330、根据与各所述iq信号对应的信号表达式以及所述代价函数，构建与所述dpsk信号对应的解调函数。
42.步骤340、根据所述dpsk信号对应的解调函数，获取所述dpsk信号对应的残余频偏。
43.在本实施例中，所述dpsk信号对应的解调函数为如下表达式：通过上述解调函数可以获取所述dpsk信号对应的残余频偏如下：其中，为所述dpsk信号对应的残余频偏，表示对复数信号求角度。
44.步骤350、通过预设的频偏跟踪环路对所述残余频偏进行更新，得到与所述dpsk信
号对应的更新后的解调函数。
45.在本实施例中，可以通过预设的频偏跟踪环路对所述残余频偏进行更新，以使所述残余频偏稳定在预设区间内。这样设置的好处在于，可以提高接收机的接收性能，提高通信系统的稳定性和鲁棒性。
46.在本发明实施例的一个实施方式中，所述频偏跟踪环路的结构图可以如图3b所示，与该频偏跟踪环路对应的z域传输函数为，所述通过下述公式进行确定：其中，为预设的大于零的常数值，所述常数值与所述频偏跟踪环路的带宽相关联。具体的，越大，所述频偏跟踪环路的带宽越大，频偏跟踪速率也越快。
47.在本实施例中，假设所述dpsk信号对应的残余频偏，通过图3b中的频偏跟踪环路后得到的起始频率freqoffset的值会增大，然后经过反馈通路后可以使得变小；反之，如果，通过图3b中的频偏跟踪环路后得到的起始频率freqoffset的值会减小，然后经过反馈通路后可以使得变大。因此，通过所述频偏跟踪环路一方面可以使得残余频偏稳定在0附近，另一方面可以实现起始频率freqoffset的值可以对真正的频偏变化进行跟踪。
48.步骤360、根据与所述dpsk信号对应的调制方式，对所述dpsk信号对应的更新后的解调函数进行求解，得到与所述dpsk信号对应的目标旋转角度值以及目标信息位。
49.步骤370、将所述dpsk信号对应的目标旋转角度值以及目标信息位，作为与所述dpsk信号对应的解调结果。
50.本发明实施例的技术方案通过接收待处理的dpsk信号，根据与所述dpsk信号对应的预设星座图旋转角度以及预设频偏，构建与所述dpsk信号匹配的代价函数，根据与各所述iq信号对应的信号表达式以及所述代价函数，构建与所述dpsk信号对应的解调函数，根据所述dpsk信号对应的解调函数，获取所述dpsk信号对应的残余频偏，通过预设的频偏跟踪环路对所述残余频偏进行更新，得到与所述dpsk信号对应的更新后的解调函数，根据与所述dpsk信号对应的调制方式，对所述dpsk信号对应的更新后的解调函数进行求解，得到与所述dpsk信号对应的目标旋转角度值以及目标信息位，将所述dpsk信号对应的目标旋转角度值以及目标信息位，作为与所述dpsk信号对应的解调结果的技术手段，可以提高接收机的灵敏度，降低dpsk信号解调过程的复杂度以及实现成本，提高通信系统的稳定性和鲁棒性。
51.在上述实施例的基础上，所述dpsk信号的解调方法可以应用在蓝牙5.1标准下的增强速率（enhanced data rate，edr）模式中。具体的，可以通过蓝牙芯片实现所述dpsk信号的解调方法，所述蓝牙芯片计算的接收功率可以如表3所示：表3
通过表3可以确定所述蓝牙芯片的接收功率较低，也即所述蓝牙芯片在对dpsk信号解调时的灵敏度较高。
52.实施例四图4为本发明实施例四提供的一种dpsk信号的解调装置的结构图，该装置包括：信号接收模块410、函数构建模块420和解调模块430。
53.其中，信号接收模块410，用于接收待处理的dpsk信号，所述dpsk信号中包括多个时刻对应的iq信号；函数构建模块420，用于根据与所述dpsk信号对应的预设星座图旋转角度以及预设频偏，构建与所述dpsk信号匹配的代价函数；解调模块430，用于根据与各所述iq信号对应的信号表达式，对所述代价函数进行求解，得到与所述dpsk信号对应的解调结果。
54.本发明实施例的技术方案通过接收待处理的dpsk信号，根据与所述dpsk信号对应的预设星座图旋转角度以及预设频偏，构建与所述dpsk信号匹配的代价函数，根据与各所述iq信号对应的信号表达式，对所述代价函数进行求解，得到与所述dpsk信号对应的解调结果的技术手段，可以提高接收机的灵敏度，降低dpsk信号解调过程的复杂度以及实现成本。
55.在上述各实施例的基础上，函数构建模块420，可以包括：代价函数构建单元，用于根据所述dpsk信号中多个连续iq信号分别对应的信号表达式、所述dpsk信号对应的预设星座图旋转角度以及预设频偏，构建与所述dpsk信号匹配的代价函数。
56.解调模块430，可以包括：解调函数构建单元，用于根据与各所述iq信号对应的信号表达式以及所述代价函数，构建与所述dpsk信号对应的解调函数；函数求解单元，用于根据与所述dpsk信号对应的调制方式，对所述dpsk信号对应的解调函数进行求解，得到与所述dpsk信号对应的目标旋转角度值以及目标信息位；结果确定单元，用于将所述dpsk信号对应的目标旋转角度值以及目标信息位，作为与所述dpsk信号对应的解调结果；频偏获取单元，用于根据所述dpsk信号对应的解调函数，获取所述dpsk信号对应的残余频偏；频偏更新单元，用于通过预设的频偏跟踪环路对所述残余频偏进行更新，得到与所述dpsk信号对应的更新后的解调函数；所述频偏跟踪环路对应的z域传输函数为，
所述通过下述公式进行确定：其中，为预设的大于零的常数值，所述常数值与所述频偏跟踪环路的带宽相关联；更新函数求解单元，用于根据与所述dpsk信号对应的调制方式，对所述dpsk信号对应的更新后的解调函数进行求解，得到与所述dpsk信号对应的目标旋转角度值以及目标信息位；映射表获取单元，用于根据与所述dpsk信号对应的调制方式，获取与所述dpsk信号匹配的传输信息映射表；所述传输信息映射表中包括所述dpsk信号对应的多个备选旋转角度值，以及与各所述备选旋转角度值匹配的备选信息位；目标角度值确定单元，用于根据所述传输信息映射表中的多个备选旋转角度值，确定所述dpsk信号对应的解调函数值最大时，所述dpsk信号对应的目标旋转角度值；目标信息为获取单元，用于根据所述dpsk信号对应的目标旋转角度值，在所述传输信息映射表中获取与所述dpsk信号对应的目标信息位。
57.本发明实施例所提供的dpsk信号的解调装置可执行本发明任意实施例所提供的dpsk信号的解调方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
58.实施例五图5为本发明实施例五提供的一种计算机设备的结构示意图，如图5所示，该计算机设备包括处理器510、存储器520、输入装置530和输出装置540；计算机设备中处理器510的数量可以是一个或多个，图5中以一个处理器510为例；计算机设备中的处理器510、存储器520、输入装置530和输出装置540可以通过总线或其他方式连接，图5中以通过总线连接为例。存储器520作为一种计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序以及模块，如本发明任意实施例中的一种dpsk信号的解调方法对应的程序指令/模块（例如，一种dpsk信号的解调装置中的信号接收模块410、函数构建模块420和解调模块430）。处理器510通过运行存储在存储器520中的软件程序、指令以及模块，从而执行计算机设备的各种功能应用以及数据处理，即实现上述的一种dpsk信号的解调方法。也即，该程序被处理器执行时实现：接收待处理的dpsk信号，所述dpsk信号中包括多个时刻对应的iq信号；根据与所述dpsk信号对应的预设星座图旋转角度以及预设频偏，构建与所述dpsk信号匹配的代价函数；根据与各所述iq信号对应的信号表达式，对所述代价函数进行求解，得到与所述dpsk信号对应的解调结果。
59.存储器520可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据终端的使用所创建的数据等。此外，存储器520可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实例中，存储器520可进一
步包括相对于处理器510远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至计算机设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。输入装置530可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与计算机设备的用户设置以及功能控制有关的键信号输入，可以包括键盘和鼠标等。输出装置540可包括显示屏等显示设备。
60.实施例六本发明实施例六还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现本发明任意实施例所述方法。当然，本发明实施例所提供的一种计算机可读存储介质，其可以执行本发明任意实施例所提供的一种dpsk信号的解调方法中的相关操作。也即，该程序被处理器执行时实现：接收待处理的dpsk信号，所述dpsk信号中包括多个时刻对应的iq信号；根据与所述dpsk信号对应的预设星座图旋转角度以及预设频偏，构建与所述dpsk信号匹配的代价函数；根据与各所述iq信号对应的信号表达式，对所述代价函数进行求解，得到与所述dpsk信号对应的解调结果。
61.通过以上关于实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，本发明可借助软件及必需的通用硬件来实现，当然也可以通过硬件实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如计算机的软盘、只读存储器（read
‑
only memory, rom）、随机存取存储器（random access memory, ram）、闪存（flash）、硬盘或光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述的方法。
62.值得注意的是，上述一种dpsk信号的解调装置的实施例中，所包括的各个单元和模块只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。
63.注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。