升余弦發送成型及多徑環境下的正交相移鍵控信號自動識別方法
【專利摘要】本發明涉及一種通信發射與接收機之間的信道具有多徑效應，且發送端有升余弦發送成型濾波器存在的前提下的正交相移鍵控信號自動識別方法，首先構造具有升余弦發送成型濾波的通信系統收發模型，并獲得多徑情況下的接收信號四階循環累積量表達式，設置主路徑并根據升余弦函數性質簡化所獲得的循環累積量表達式，根據獲得的MPSK信號循環累積量有用信息構造理想分類特征向量值，根據升余弦成形函數的三次冪、四次冪及延遲后的波形進行剔除循環累積量干擾信息，最終實現正交相移鍵控信號自動識別。本發明實現對正交相移鍵控信號自動識別，給多體制間的通信互聯帶來便利。
【專利說明】升余弦發送成型及多徑環境下的正交相移鍵控信號自動識 別方法

【技術領域】
[0001] 本發明涉及無線通信的信號處理【技術領域】，特別是通信發射與接收機之間的信道 具有多徑效應、發送端有升余弦發送成型濾波器存在的前提下的一種關于正交相移鍵控信 號的自動識別方法。

【背景技術】
[0002] 隨著移動無線通信技術的不斷發展，出現了多種通信標準，信號調制方式也越來 越多樣化，調制自動識別問題已經成為信號正確解調的先決條件。而未來無線電的目標決 定了它是具有多頻帶、多功能、多體制、可重構等特性的系統；這就要求就需要在未知調制 方式信息的前提下正確判斷出通信信號的調制方式，實現調制方式的自動識別，進而估計 相關通信參數并實時重構無線電的接收系統，為進一步恢復信號創造條件，實現信號的自 動接收。傳統的通信系統由于調制樣式單一，通信雙方一旦開機，就在這一預知的調制樣式 上守候，就無需進行調制信號的識別。隨著數字通信的快速發展形成了多種通信體制并存 的局面，而這些通信體制的調制方式和接入技術各不相同，給多體制間的通信互聯帶來了 極大的障礙。通信信號自動識別技術能夠自動地識別通信信號的調制方式，而且未來無線 電的多模式要求，使得通信雙方無法在某一特定的調制方式上進行守候接收，除非進行事 先約定，在對信號進行接收解調前就必須首先識別出該信號的具體調制方式及其參數，才 能解調出信息。信號自動識別問題就成了無線電中關鍵的技術，它也是構成無線電的通用 接收機和智能調制解調器的重要技術基礎。
[0003] 另一方面，大多數實際的通信系統中，信道特性是未知的，并且在許多情況下，信 道響應是時變的；同時，為了減小信號所占頻帶，減小碼間干擾，發送濾波器一般采用平方 根升余弦濾波器，而在軟件無線電接收端對于該濾波器的參數往往是未知的。另外由于地 面和周圍建筑物的反射，發射信號往往經由多條不同路徑，以不同的時間到達接收天線。這 些到達波成為多徑波，由于它們的強度、傳播時間以及發射信道的帶寬等的不同，而使得合 成后的接收信號的幅值和相位，甚至波形有可能變化很大，引起畸變或衰落現象，多徑環境 下的調制自動識別技術是個研究的難點，目前所見的文獻對于多徑衰落信道情況下的調制 識別討論基本沒有，而多徑衰落信道情況下的調制識別又是移動通信應該考慮的。


【發明內容】

[0004] 本發明的目的解決通信發射與接收機之間的信道具有多徑效應、發送端有升余弦 發送成型濾波器存在的前提下的信號自動識別問題，提供一種升余弦發送成型及多徑環 境下的正交相移鍵控信號自動識別方法。
[0005] 為實現上述目的，本發明提供了如下技術方案：一種升余弦發送成型及多徑環境 下的正交相移鍵控信號自動識別方法，按以下步驟進行：
[0006] 步驟一：構造具有升余弦發送成型濾波的通信系統收發模型，
[0007] 二進制信號a (k)經過MPSK編碼調制之后轉化為已調信號s (k)，將已調信號s (k) 在發送端經過一個滾降發送脈沖成型濾波器P(a，t)，已調信號s(k)通過載波轉化為模擬 高頻信號s (t)，經過傳播環境的多徑衰落信道h (t，ξ )，被接收機接收并做變換后成為接 收基帶信號X (k)，無線電接收機接收已調信號s (k)，并預處理后得到受噪聲污染的信號波 形如下：
[0008]
[0009]

【權利要求】
1. 一種升余弦發送成型及多徑環境下的正交相移鍵控信號自動識別方法，按以下步驟 進行： 步驟一：構造具有升余弦發送成型濾波的通信系統收發模型， 二進制信號a (k)經過MPSK編碼調制之后轉化為已調信號s (k)，將已調信號s (k)在發 送端經過一個滾降發送脈沖成型濾波器P(a，t)，已調信號s(k)通過載波轉化為模擬高頻 信號s (t)，經過傳播環境的多徑衰落信道h (t，ξ )，被接收機接收并做變換后成為接收基 帶信號X (k)，無線電接收機接收已調信號s (k)，并預處理后得到受噪聲污染的信號波形如 下：
其中，?表示卷積運算，ak為調制的基帶信號，s(t)為經過發送的信號，h(t)是未知的 信道沖激響應，P (t)為能量歸一化的發送碼元波形，E是符號能量，Ts為碼元寬度，h為定 時誤差；f。為載波頻率，N為觀察區間的碼元個數，v(t)為噪聲； 步驟二：獲得多徑情況下的接收信號四階循環累積量表達式， 多徑衰落環境影響下的接收信號，討論兩徑情況，即： hU) =h0U) δ (ξ-ξοΗ^ξ) δ (ξ-ξ》 其中δ表示Dirac函數，^和h分別表示路徑1和路徑2的幅度，ξ表示時間， 表示路徑1的出現時刻，ξ i表示路徑2的出現時刻； 獲得多徑情況下的接收信號四階循環累積量表達式如下：
其中Re(·)為取實部運算，β為循環頻率指數，*為共軛，發送的脈沖成形后的序列 s(t)的循環累量函數，
步驟三：設置主路徑并根據升余弦函數性質簡化所獲得的循環累積量表達式，設第一 徑為主徑，即設Μ = 1，其余各徑相對與主徑的附加時延因子向量為： Δ ξ = [Δ ξ0, Δ ξ17 …，Λ ξ」 當β =B/TS，B為整數，升余弦函數為實數，得到如下s(t)循環累量函數：
得出無論m的取值為0，1，2,當τ，β，TS取值一定時，上式的值僅與累積量Ca,n, m有關， 進而得出： 一式：
并設
為第I項，
為第II 項； 二式：
并設
為第I項，
為第Π 項； 二式：
并設
為第I項，
為第 II項； 步驟四：根據獲得的MPSK信號循環累積量有用信息構造理想分類特征向量值，
時，得到：
Fr = [frl, fr2] 并構造理想分類特征向量值如下：調制信號為BPSK時，分類特征向量F, = [frt，fj為 [1，1]，調制信號為QPSK時，分類特征向量Fr = [frl，fr2]為[1，0]，調制信號為8PSK時，分 類特征向量Fr = [frl，fr2]為[0,0]; 步驟五：根據升余弦成形函數的三次冪、四次冪及延遲后的波形進行剔除循環累積量 干擾信息， 附加時延Λ ξ i的典型值在1?l〇us之間變化，以及附加時延Λ ξ i的典型值在10? 30us之間變化，而其比如IS-95系統碼元速率為1. 288Mchip/s，WCDMA為4. 096Mchip/s， CDMA2000 為 1.2288 或 3. 6864Mchip/s，TD-SCDMA 為 1. 1136Mchip/s ;可以看出 CDMA 系統的 碼元周期已經達到了 Ts<lus，而未來的移動通信要求帶寬越來越寬，相對于碼元速率要越 來越快；另一方面考慮到升余弦成形函數符合Nyquist準則；則容易發現當（i = 0,1，…， Q-1)時，具有步驟三中一式、二式和三式中均有第Π 項值無窮小于第I項值，則可以完全忽 略步驟三中一式、二式和三式中第II項的影響； 2) 而2TS < Λ ξ i < 4TS時，升余弦成形函數的衰減部分具有一定的相交，步驟三中一 式、二式和三式中均有第II項對識別準確率具有一定的影響； 3) 討論0 < Λ ξ i < 2TS時的情況，步驟三中一式、二式和三式中均有第II項對識別 準確率影響是無法忽略的，干擾的大小程度受到多徑路徑的幅度、相位漂移、延遲函數和升 余弦成形函數P(t)的聯合影響。
【文檔編號】H04L27/22GK104065603SQ201410288627
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年6月14日 優先權日:2014年6月14日
【發明者】阮秀凱, 施肖菁, 李昌, 張耀舉, 唐震洲, 談燕花, 蔣小洛 申請人:溫州大學