一種頻帶受限條件下利用頻帶分劃表示信息的數(shù)據(jù)傳輸方法
【專利摘要】一種頻帶受限條件下利用頻帶分劃表示信息的數(shù)據(jù)傳輸方法，該方法對(duì)給定頻帶進(jìn)行分劃，以不同分劃方法表示不同數(shù)據(jù)，從而提高頻譜利用率和數(shù)據(jù)傳輸速率。在給定數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間，信號(hào)按照不同的頻帶分劃占據(jù)（占滿）整個(gè)給定頻帶，以頻帶的不同分劃表示信息的方法與利用公知技術(shù)生成子頻帶信號(hào)相結(jié)合，生成數(shù)據(jù)在信道上傳輸。同時(shí)在數(shù)據(jù)接收和解調(diào)時(shí)，利用譜特性鑒別、功率譜估計(jì)和依據(jù)數(shù)據(jù)內(nèi)涵檢測(cè)和識(shí)別技術(shù)來(lái)區(qū)分和鑒別不同的頻帶分劃，結(jié)合公知的技術(shù)接收和解調(diào)子頻帶數(shù)據(jù)，從而復(fù)原被傳送的數(shù)據(jù)。
【專利說明】一種頻帶受限條件下利用頻帶分劃表示信息的數(shù)據(jù)傳輸方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及通信技術(shù)中的信號(hào)調(diào)制、解調(diào)與數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，是一種對(duì)給定頻帶進(jìn)行分劃，以不同分劃表示不同數(shù)據(jù)的方法。該方法利用對(duì)給定頻帶的不同分劃方法表示不同數(shù)據(jù)，與采用公知技術(shù)利用子頻帶生成信號(hào)的方法相結(jié)合，生成數(shù)據(jù)通過信道傳輸，在接收端利用譜特性鑒別、功率譜估計(jì)和依據(jù)數(shù)據(jù)內(nèi)涵檢測(cè)和識(shí)別不同的頻帶分劃，復(fù)原被傳送的數(shù)據(jù)。
【背景技術(shù)】
[0002]通信【技術(shù)領(lǐng)域】，通常在給定帶寬條件下傳輸信息。迄今為止，對(duì)給定帶寬的各種技術(shù)利用，沒有利用對(duì)頻帶的分劃不同來(lái)表示和傳輸數(shù)據(jù)。以O(shè)FDM技術(shù)為例，OFDM的不同子載波，其譜位于給定頻帶的不同位置。但是，OFDM子載波確定以后，其子載波的譜位置不發(fā)生變化，在一個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)內(nèi)，譜的位置是確定的。
[0003]擴(kuò)頻通信中的跳頻技術(shù)，信號(hào)每一跳的持續(xù)時(shí)間內(nèi)，信號(hào)的譜是確定的，從一跳到另一跳信號(hào)的頻譜位置 發(fā)生變化。跳頻信號(hào)表示信息的頻率值(通常用該跳占據(jù)的帶寬的中心頻率表示)在給定的頻帶內(nèi)是變化的，但跳頻信號(hào)每一跳只占據(jù)給定頻帶的一段，任何時(shí)候都不占滿整個(gè)頻帶。
[0004]現(xiàn)有的其他通信技術(shù)，在頻帶利用上與上述OFDM信號(hào)與擴(kuò)頻通信跳頻信號(hào)具有相同性質(zhì)，就是信號(hào)的譜占滿給定頻帶，則譜的位置不發(fā)生變化，或譜的位置發(fā)生變化，則沒有占滿給定頻帶，導(dǎo)致給定頻帶的利用率不足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)目前通信技術(shù)中對(duì)給定頻帶利用率的不足，本發(fā)明提供一種頻帶受限條件下的數(shù)據(jù)傳輸方法。該方法的特征是，在給定數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間，信號(hào)占據(jù)(占滿)整個(gè)給定頻帶，但同時(shí)存在可選的頻帶不同分劃，頻帶的不同分劃表示不同的數(shù)據(jù)(信息)，具體分劃對(duì)應(yīng)的子頻帶上采用公知技術(shù)生成數(shù)據(jù)，兩者結(jié)合生成數(shù)據(jù)在信道上傳輸。其特征還在于，數(shù)據(jù)接收和解調(diào)時(shí)，利用譜特性鑒別、功率譜估計(jì)和依據(jù)數(shù)據(jù)內(nèi)涵的檢測(cè)和識(shí)別技術(shù)來(lái)區(qū)分和鑒別不同的頻帶分劃，結(jié)合采用公知技術(shù)解調(diào)子頻帶數(shù)據(jù)的方法，復(fù)原被傳送的數(shù)據(jù)。
[0006]本發(fā)明實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的的技術(shù)方案是，一種頻帶受限條件下利用頻帶分劃表示信息的數(shù)據(jù)傳輸方法，為信息數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪康?，?duì)給定等效基帶帶寬[-W，W]進(jìn)行頻帶分劃，將頻率區(qū)間[_W，W]做N種不同的分劃，第η種分劃用記號(hào)P(n)表示，分劃Ρω將頻率區(qū)間[_W，W]劃分成Kn個(gè)子區(qū)間或稱子頻帶，即
^-?[4:'3.^.]^> 其中，#=-,，O，
I ^ n ^ N,每一個(gè)4>稱為一個(gè)分點(diǎn)，第m個(gè)分劃Pw和第η個(gè)分劃Ρω，至少有一個(gè)分點(diǎn)不相同，N種不同的分劃等價(jià)成N個(gè)不同狀態(tài)，按X進(jìn)制編碼，選擇N和X的數(shù)值使Mp=1gxN等于整數(shù)，N種不同的分劃編碼成Mp=1gxNK特碼字，對(duì)所有可能的子頻帶Ι^η^Ν,Ι^?^ Κη-1，設(shè)利用子頻帶傳輸數(shù)據(jù)的符號(hào)持續(xù)時(shí)間為
Tg1，設(shè)所有可能的r|f的最小公倍數(shù)為T，則以Ts=LT為某個(gè)符號(hào)持續(xù)期，其中L是正整數(shù)，在Ts=LT時(shí)間內(nèi)，分劃的個(gè)數(shù)N保持不變，設(shè)定N個(gè)不同分劃其中的分劃Ρω表示碼字Wh1的一個(gè)具體取值#=Mn/f t然后對(duì)由分劃Pa)劃成的各個(gè)子頻帶設(shè)計(jì)信號(hào)形式以利用子頻帶發(fā)送數(shù)據(jù)，對(duì)分劃ρω劃成的各個(gè)子頻帶綜合考慮可以發(fā)送的數(shù)據(jù)編碼，編碼成對(duì)應(yīng)Pa)的碼字P這里碼字的位數(shù)是L1，下腳標(biāo)I表示位數(shù)
與Pa)有關(guān)，同時(shí)，在對(duì)頻率區(qū)間[_W，W]設(shè)計(jì)分劃、進(jìn)行分劃時(shí)，設(shè)置能夠表征分劃的譜特性和譜特征以達(dá)到能夠區(qū)別不同分劃目的，以上設(shè)定的Ts以及各個(gè)分劃的集合，加上設(shè)定的譜特性和譜特征構(gòu)成一個(gè)頻帶分劃方案，用記號(hào)P= {Ρω，I≤η≤N;TJ表示，以上設(shè)定決定了通信系統(tǒng)可以發(fā)送傳輸?shù)臄?shù)據(jù)形式和數(shù)據(jù)傳輸速率，在Ts=LT時(shí)間內(nèi)，通信系統(tǒng)從分劃方案P中只選擇一個(gè)分劃Pa)執(zhí)行，從對(duì)應(yīng)Pa)的碼字# = …^^的各種可能取值
中選擇一個(gè)具體的碼字彳… 發(fā)送，其中i表示4=4今.、，各種可能取值中
的第i個(gè)，分劃Ρω的執(zhí)行表示其所代表的碼字# = …的發(fā)送，于是通信系統(tǒng)在
該符號(hào)時(shí)間Ts內(nèi)實(shí)際發(fā)送的碼字或稱數(shù)據(jù)塊是…/?]加上櫨，以
下簡(jiǎn)記為如果碼字4的位數(shù)L1與分劃無(wú)關(guān)也采用X進(jìn)制編碼,則
通信系統(tǒng)在該符號(hào)持續(xù)期Ts時(shí)間內(nèi)，發(fā)送端發(fā)送的是一個(gè)乂+L比特的X進(jìn)制編碼的碼字
…41Α'Ψ …4\，
[0007]接收時(shí)，數(shù)據(jù)接收由兩個(gè)判決過程完成，第一個(gè)判決過程，接收端根據(jù)Ts=LT時(shí)間內(nèi)所接收到的數(shù)據(jù)識(shí)別和 鑒別發(fā)送端采用的具體分劃，對(duì)發(fā)送端所采用的分劃做出判決，
判決發(fā)送端所采用的分劃是ρ(1)即為判決收到碼字或數(shù)據(jù)塊=之后根據(jù)對(duì)
發(fā)送端所選擇的分劃判決執(zhí)行第二個(gè)判決過程，第二個(gè)判決過程，如果第一個(gè)判決過程的判決結(jié)果是發(fā)送端選擇了分劃Pa)，則接收端對(duì)Pa)劃成的各子頻段按照其信號(hào)形式和調(diào)制
方式解調(diào)數(shù)據(jù)，判決收到碼字4°: 4Ψ…《t -
[0008]所述的方法，對(duì)頻率區(qū)間[_W，W]進(jìn)行不同分劃，將不同分劃作為不同狀態(tài)進(jìn)行編碼以表示數(shù)據(jù)和信息。
[0009]所述的方法，對(duì)頻率區(qū)間[-W，W]進(jìn)行分劃、設(shè)計(jì)分劃時(shí)，設(shè)置能表征和鑒別分劃的譜特性和譜特征，以達(dá)到能夠區(qū)分和鑒別分劃的目的。
[0010]本技術(shù)發(fā)明在頻帶利用上的特征是，在數(shù)據(jù)符號(hào)時(shí)間內(nèi)，信號(hào)的譜占滿給定頻帶，但采取可選的不同分劃形式占用頻帶，不同分劃形式用以表示不同信息(數(shù)據(jù))。
[0011]上述符號(hào)時(shí)間的選取，選擇Ts=LT不是唯一的，任何Ts=LT+ τ都是可行的選擇，其中L是大于I的整數(shù)，τ是任意實(shí)數(shù)。因此，選擇符號(hào)時(shí)間為Ts=LT+τ，也在本技術(shù)發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。[0012]基于公知的原理和已知的技術(shù)，實(shí)際工程實(shí)現(xiàn)時(shí)，對(duì)一個(gè)頻帶分劃，給定基帶帶寬[-W，W]以及分劃劃成的子頻帶都不可能是嚴(yán)格帶限的，各子頻帶之間要設(shè)置頻率保護(hù)間隔，各子頻帶的譜泄漏到其他子頻帶上的分量不等于零。因此對(duì)于實(shí)際工程實(shí)現(xiàn)，給定基帶帶寬[-W，W]，一個(gè)頻帶分劃是指，將頻率區(qū)間[-w，w]分
成K個(gè)子區(qū)間，每個(gè)子區(qū)間用四個(gè)分點(diǎn)表示，一個(gè)分劃表示成區(qū)間序列AI， *￡(j ? 其中，a0=_W，aK=ff, Ui < --?Λ < α- λ < ai+i I
0≤i≤K-10其含義解釋如下，例如第一個(gè)子頻帶表示成其含義為，該子頻帶實(shí)際可用帶寬是第二個(gè)子頻帶表示成一&?j，其含義為，第二個(gè)子頻帶實(shí)際可用帶寬是Ok2]，頻率區(qū)間是第一第二兩個(gè)子頻帶之間的頻率保護(hù)間隔，B1是中的任意一個(gè)點(diǎn)，分點(diǎn)Bi起理論記號(hào)的作用，用于表述和定義一個(gè)分劃，實(shí)際工程應(yīng)用利用的是兩個(gè)可用子頻帶和-
[0013]基于公知的時(shí)間域與頻率域成對(duì)偶關(guān)系的原理。本技術(shù)發(fā)明可以按照公知的方法轉(zhuǎn)變?yōu)?，?duì)一個(gè)時(shí)間段做不同分劃，不同分劃表示不同數(shù)據(jù)，用以傳輸數(shù)據(jù)從而提高數(shù)據(jù)傳輸率的技術(shù)。因此，這種對(duì)偶轉(zhuǎn)變產(chǎn)生的對(duì)偶技術(shù)方法，也在本技術(shù)發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0014]具體地，從數(shù)學(xué)角度對(duì)本技術(shù)發(fā)明的技術(shù)方案敘述如下。
[0015]對(duì)等效給定基帶帶寬[-W，W]，一個(gè)頻帶分劃是指，將頻率區(qū)間[_W，W]分成K個(gè)子區(qū)間，[<3-0> 已1]，[已1，已2]，[已2，已3]，...，[&K-2> ^K-1^，其中，￡lK-W。頻率區(qū)間[ai，ai+1]，0≤i≤Κ-1，稱為[_W，W]的子區(qū)間或子頻帶。[_W，W]的任意一點(diǎn)，或任一其他子區(qū)間，必被子頻帶的并集包含，任意兩個(gè)子頻帶不重疊，其方法與集合分劃(partition of a set)—致。這樣，N個(gè)不同分劃時(shí),第n個(gè)分劃將頻率區(qū)間[_W, W]分成Kn個(gè)子區(qū)間，第η個(gè)分劃用記號(hào)Ρω表示。Ρω對(duì)應(yīng)的頻帶分劃可以用區(qū)間序列表示成，
* α?ι!?}.…，[O ι?0 ?這里，I Sn SN。每一個(gè)u丨"稱為一個(gè)分點(diǎn)。第m個(gè)
分劃Pw和第η個(gè)分劃Ρω，至少有一個(gè)分點(diǎn)不相同。
[0016]對(duì)每一個(gè)DP.#]，O ( i ( Kn-1，利用公知或已知的技術(shù)傳輸數(shù)據(jù)。根據(jù)公知的原理，以及公知的和已知的實(shí)際技術(shù)實(shí)現(xiàn)的要求，設(shè)在子頻帶上傳輸數(shù)據(jù)的符號(hào)
持續(xù)時(shí)間為Tf ,設(shè)所有可能的r(y的最小公倍數(shù)為T，則以Ts=LT (L是正整數(shù))為某個(gè)符號(hào)
持續(xù)期。在Ts=LT時(shí)間內(nèi)，分劃的個(gè)數(shù)N保持不變，N個(gè)不同分劃中只選擇其中一個(gè)分劃P(1)執(zhí)行，然后按公知的技術(shù)和方法對(duì)子頻帶設(shè)計(jì)信號(hào)形式以及利用子頻帶發(fā)送數(shù)據(jù)。同時(shí)，在
同一個(gè)符號(hào)持續(xù)期Ts=LT時(shí)間內(nèi)，對(duì)每一個(gè)卜廣^丨],所采用的公知或已知的傳輸數(shù)據(jù)的技
術(shù)、信號(hào)調(diào)制的方式保持不變。
[0017]設(shè)定的Ts以及不同的分劃的集合構(gòu)成一個(gè)頻帶分劃方案，用記號(hào)
【權(quán)利要求】
1.一種頻帶受限條件下利用頻帶分劃表示信息的數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于，為信息數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪康?，?duì)給定等效基帶帶寬[-W，W]進(jìn)行頻帶分劃，將頻率區(qū)間[_W，W]做N種不同的分劃，第η種分劃用記號(hào)Ρω表示，分劃Ρω將頻率區(qū)間[-W，W]劃分成Kn個(gè)子區(qū)間或稱子頻帶，即[
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，對(duì)頻率區(qū)間[_W，W]進(jìn)行不同分劃，將不同分劃作為不同狀態(tài)進(jìn)行編碼以表示數(shù)據(jù)和信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，對(duì)頻率區(qū)間[_W，W]進(jìn)行分劃、設(shè)計(jì)分劃時(shí)，設(shè)置能表征和鑒別分劃的譜特性 和譜特征，以達(dá)到能夠區(qū)分和鑒別分劃的目的。
【文檔編號(hào)】H04L27/26GK103427957SQ201310372866
【公開日】2013年12月4日 申請(qǐng)日期:2013年8月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月23日
【發(fā)明者】董紅飛 申請(qǐng)人:董紅飛