一种蓝牙综测仪GFSK信号的解调方法与流程

本发明涉及一种信号的解调方法，具体为一种联合最大似然概率和viterbi搜索算法的蓝牙综测仪gfsk信号的解调方法，属于无线通信信号处理。

背景技术：

1、蓝牙设备广泛应用于智能手机和其他无线通信相关设备。随着无线通信技术的高速发展，人们对蓝牙技术的要求也越来越高。蓝牙综合测试仪可以对蓝牙设备进行各项功能测试的高科技设备。蓝牙综合测试仪可以帮助制造商和开发人员确保他们的产品符合蓝牙标准，并正常运行。因此，高性能和便捷高效的蓝牙综合测试仪成为日益迫切需求的开发工具。

2、一个高性能和高效的蓝牙综合测试仪需要可靠的蓝牙物理层算法支撑。对于蓝牙物理层算法，接收端的gfsk解调是其关键技术之一。虽然针对蓝牙信号gfsk解调的算法，已经提出了多种成熟的方案，比如应用比较广泛的相位差分判决方法以及公告号为cn115941409a所公开的一种蓝牙gfsk信号的解调方法、装置、系统及其电子设备。然而，在面对多种不可预知的测试环境下的蓝牙综合测试仪开发对gfsk的解调提出了更高的要求。特别是在产品实现过程中，蓝牙综测仪的物理层的gfsk解调受到未知突变干扰影响，这为蓝牙信号gfsk解调带来一定的困难。

技术实现思路

1、本发明的目的就在于为了解决上述至少一个技术问题而提供一种联合最大似然概率和viterbi搜索算法的蓝牙综测仪gfsk信号解调方法，针对在多种干扰条件下测试需求的蓝牙信号gfsk解调，并提出针对蓝牙综测仪开发过程蓝牙帧信号gfsk解调的技术，能够正确地解调蓝牙信号，从而为蓝牙综测仪正确解析信号帧头和payload信息打下坚实的基础。

2、本发明通过以下技术方案来实现上述目的：一种蓝牙综测仪gfsk信号解调方法，该解调方法包括以下步骤：

3、步骤一、明确蓝牙gfsk信号的调制方式：根据蓝牙协议，蓝牙综测仪gfsk信号的调制需要经过一个高斯滤波器，高斯滤波器的带宽影响着gfsk信号的频谱，高斯滤波器的3db带宽和二进制码元周期t的乘积bt是高斯滤波器的主要参数，bt取值越小，脉冲响应持续时间越长；

4、步骤二、定义蓝牙综测仪的无线信道模型；

5、步骤三、基于最大似然概率理论定义蓝牙综测仪信号的最大似然概率计算方法；

6、步骤四、接收信号分段条件概率计算；

7、步骤五、基于viterbi搜索算法和概率尺度计算的解调。

8、作为本发明再进一步的方案：步骤一中，高斯滤波器的冲激响应表达式为：

9、

10、式中：t表示时间，h(t)表示信道冲激响应，t是信号周期大小，σ是信号方差；

11、

12、式中：是信号方差，b信号调制系数，t是信号周期大小。

13、作为本发明再进一步的方案：步骤一中，若输入信号x(t)是要发送的二进制数据所对应的双极性方波，双极性方波经过高斯滤波器后的输出是：

14、

15、式中：m(t；t)表示周期为t的脉冲，t是时间变量，g(t)表示经过信道h(t)传输后的矩形脉冲；

16、矩形脉冲定义为：

17、

18、经过推导得出表达式：

19、

20、式中：g(t)是经过高斯调制后的脉冲信号，t是周期大小，q(t)是高斯函数，b是调制系数，t是时间变量；

21、

22、式中：q(t)是高斯函数，t是时间变量。

23、作为本发明再进一步的方案：步骤一中，假设序列x(n)是对输入信号x(t)的离散时间采样，是双极性不归零码，则gfsk信号调制后的相位表达式是：

24、

25、式中：g(tau-nt)经过高斯调制的脉冲信号；

26、gfsk信号调制后在载波频率为fc时的表达式为：

27、

28、式中：s(t)是经过gfsk调制后的信号，b是调制系数，phi(t)是信号相位，phi0是初始相位。

29、作为本发明再进一步的方案：步骤二中，具体包括：

30、发射端信号s(t)经过无线信道n(t)传输，接收端信号r(t)表示为：

31、r(t)＝s(t)+n(t)

32、式中：s(t)是发射端信号；n(t)是高斯白噪声，且满足的概率分布为：

33、

34、式中：μ是均值，σ2是方差，p(n)是概率分布函数，n0是信号长度。

35、作为本发明再进一步的方案：步骤三中，在接收端信号为r(t)，恢复二进制比特流bm，使用最大似然概率描述为p(bm|r(t))，即满足贝叶斯概率：

36、

37、当b0是0的时候，gfsk信号调制的值是0或者-1，在此时，对于接收信号r(t)，携带的信息b0是0的条件概率为：

38、

39、式中：real()表示求复数信号的实部；

40、对于接收信号r(t)，携带的信息b0是1的条件概率为：

41、

42、当b0＝1，如果满足下面条件：

43、

44、那么对于b0的似然概率比为：

45、

46、式中：real()表示求复数信号的实部。

47、作为本发明再进一步的方案：步骤四中，具体包括：基于gfsk信号的调制结构，当real(r(t))≤-1，似然概率比为：

48、

49、对上式两边做对数运算得到：

50、

51、式中：ln()表示以自然指数e为底的对数运算；

52、当-1≤real(r(t))<0,0≤real(r(t))<1，似然概率比为：

53、

54、以上式两边取对数得到：

55、

56、当real(r(t))≥1，似然概率比为：

57、

58、对上式两边取对数得到：

59、

60、作为本发明再进一步的方案：步骤五、对于解调的算法使用viterbi搜索算法：

61、构造trellis网格图；

62、根据接收到的iq复数数据进行迭代估计是0或者1实现解调；

63、再对接收到的iq复数数据一个个地计算各个分支度量值，每一级选择最小的路径，抛弃其他的路径，一直进行下去，选择最小的路径，回溯得到解调比特流。

64、作为本发明再进一步的方案：路径搜索的尺度计算使用最大似然概率衡量，即：

65、

66、本发明的有益效果是：

67、1)本发明通过建立蓝牙信号0和1的最大似然概率，根据接收信号的大小和概率大小分组判决，为接收信号解调提供软解调判决依据，提高0和1比特流的解调正确性；

68、2)本发明联合了viterbi搜索算法和接收信号的不同范围大小搜索最佳的判决路径，进一步使用蓝牙软判决，避免由于强干扰环境出现的判决误差；

69、3)本发明联合最大似然概率和viterbi搜索算法，以及使用软判决0和1的解调输出，这保证了能够正确解调gfsk信号；

70、4)本发明中的方法可以在噪声干扰较强环境下，针对蓝牙综测仪的各项参数测试具有较强的鲁棒性针对蓝牙综合测试仪的gfsk解调。