一種基于頻譜搬移的全頻譜載波調(diào)制方法
【專利摘要】一種基于頻譜搬移的全頻譜載波調(diào)制方法，涉及無線通信。包括發(fā)送端和接收端信號處理；發(fā)送端信號處理：信源產(chǎn)生數(shù)據(jù)信息，對該數(shù)據(jù)信息進(jìn)行QPSK符號映射；對符合映射后的信息進(jìn)行chirp全頻譜調(diào)制，將傳輸?shù)男畔⑼ㄟ^該調(diào)制方法轉(zhuǎn)變成chirp信號波形，并搬移到N個(gè)頻點(diǎn)上；將不同頻點(diǎn)上的chirp調(diào)制信號經(jīng)過相加器疊加后輸出；將疊加后的調(diào)制信號通過D/A轉(zhuǎn)換器和信號功率放大，發(fā)送到信道中。接收端信號處理：對接收的信號經(jīng)過濾波放大器和A/D轉(zhuǎn)換得到適合處理的數(shù)字信號；系統(tǒng)采用非相關(guān)的解調(diào)方法，在接收端產(chǎn)生一組本地信號對接收的信號進(jìn)行匹配濾波，分離出各路符號信息；對分離出的信息進(jìn)行符號解映射，輸出比特信息。
【專利說明】一種基于頻譜搬移的全頻譜載波調(diào)制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無線通信，特別是涉及一種基于頻譜搬移的全頻譜載波調(diào)制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在無線通信技術(shù)發(fā)展過程中，隨著人們的通信需求提高和通信環(huán)境的復(fù)雜化，高的數(shù)據(jù)傳輸速率會引起嚴(yán)重的多徑干擾問題。多載波調(diào)制技術(shù)是一種高速的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，正交頻分復(fù)用技術(shù)作為其中的一種多載波調(diào)制方法，它同時(shí)滿足高速和克服干擾兩個(gè)方面的要求，將整個(gè)傳輸頻帶劃分成N個(gè)正交子信道，將帶傳輸?shù)母咚俅写a并行的調(diào)制到這些子載波上，這種調(diào)制方式可以有效的提高傳輸速率和頻帶利用率(韓曉燕，OFDM干擾抑制技術(shù)研究[D]，哈爾濱工程大學(xué)，2012)。
[0003]線性調(diào)頻信號是一種脈沖壓縮信號，它的頻率是在脈沖持續(xù)時(shí)間內(nèi)隨時(shí)間按線性變化。線性調(diào)頻信號本身具有一定的抗多普勒頻移特性，而且其模糊度函數(shù)具有尖銳的峰值，易于檢測判決(呂妍妍，chirp FSK可靠水聲通信技術(shù)研究[D]，哈爾濱工程大學(xué)，2010)。Chirp信號早期常用于頻移鍵控調(diào)制技術(shù)中，利用chirp信號作為載波信號，將傳輸?shù)臄?shù)據(jù)序列調(diào)制到這樣的載波信號上，具有可靠性好和抗起伏特性的優(yōu)點(diǎn)，但是，這種調(diào)制方式其頻譜利用率和通信速率都比較低，限制了它的應(yīng)用和發(fā)展。后來，文獻(xiàn)(LeBlancL R, Beaujean P P.Mult1-frequency shift key and differential phase shiftkey for acoustic modem[C]//Autonomous Underwater Vehicle Technology,1996.AUV' 96., Proceedings of thel996Symposium on.1EEE, 1996:160-166)中提出將多路的chirp頻移鍵控調(diào)制信號進(jìn)行疊加輸出，可以節(jié)省傳輸時(shí)間，提高傳輸速率，但是，這種調(diào)制方式也沒有充分的利用全頻帶來傳輸信息，只是利用頻帶中的某些頻點(diǎn)，浪費(fèi)了很多頻譜資源。一種基于頻譜搬移的全頻譜調(diào)制技術(shù)，利用正交頻分復(fù)用頻帶劃分的思想，用chirp信號的波形傳輸信息，將調(diào)制后的chirp信號搬移到不同的頻點(diǎn)上，多路調(diào)制信號疊加，節(jié)省了傳輸時(shí)間，提高了頻譜利用率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于的提供將傳輸頻帶劃分成N個(gè)子頻帶，產(chǎn)生N個(gè)相同掃頻區(qū)間的chirp信號，其掃頻帶寬為子頻帶間隔，同時(shí)將傳輸信息調(diào)制到chirp信號中，克服傳統(tǒng)正交頻分復(fù)用調(diào)制技術(shù)中頻帶沒有完全利用的缺點(diǎn)，將調(diào)制后的chirp信號搬移到N個(gè)子頻點(diǎn)上，多路信號疊加后輸出，提高頻帶利用率的一種基于頻譜搬移的全頻譜載波調(diào)制方法。
[0005]本發(fā)明包括全頻譜調(diào)制發(fā)送端信號處理和全頻譜調(diào)制接收端信號處理；
[0006]所述全頻譜調(diào)制發(fā)送端信號處理包括以下步驟:
[0007]( I)信源產(chǎn)生數(shù)據(jù)信息，對該數(shù)據(jù)信息進(jìn)行QPSK符號映射；
[0008](2)對符合映射后的信息進(jìn)行chirp全頻譜調(diào)制，將傳輸?shù)男畔⑼ㄟ^該調(diào)制方法轉(zhuǎn)變成chirp信號波形，并搬移到N個(gè)頻點(diǎn)上；[0009](3)將不同頻點(diǎn)上的chirp調(diào)制信號經(jīng)過相加器疊加后輸出；
[0010](4)將疊加后的調(diào)制信號通過D/A轉(zhuǎn)換器和信號功率放大，最后發(fā)送到信道中；
[0011]所述全頻譜調(diào)制接收端信號處理包括以下步驟:
[0012](a)對接收的信號經(jīng)過濾波放大器和A/D轉(zhuǎn)換得到適合處理的數(shù)字信號；
[0013](b)系統(tǒng)采用非相關(guān)的解調(diào)方法，在接收端產(chǎn)生一組相應(yīng)的本地信號對接收的信號進(jìn)行匹配濾波，分離出各路符號信息；
[0014](C)對分尚出的信息進(jìn)行符號解映射,輸出比特信息。
[0015]優(yōu)選地，在步驟(2)中，所述chirp全頻譜調(diào)制的具體步驟包括:
[0016]①對系統(tǒng)傳輸使用的頻帶，利用正交頻分復(fù)用技術(shù)將信道劃分為N個(gè)子頻帶，同時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)具有子頻帶寬度的chirp掃頻信號；
[0017]②經(jīng)過QPSK映射后的符號為{1+i，l-1，-l+i，-l_i}，將每一個(gè)符號信息轉(zhuǎn)換成chirp信號波形，可同時(shí)產(chǎn)生N個(gè)chirp信號波形，將產(chǎn)生的信號搬移到步驟①中的各個(gè)頻點(diǎn)上，獲得chirp的多載波調(diào)制信號，使用了整個(gè)系統(tǒng)的頻帶。
[0018]在步驟(3)中，所述將不同頻點(diǎn)上的chirp調(diào)制信號經(jīng)過相加器疊加，是由于產(chǎn)生的chirp信號其掃頻寬度為子頻帶間隔，因此疊加后，信號的頻譜不重疊，實(shí)現(xiàn)頻分復(fù)用的傳輸方式，提高傳輸速率和頻譜利用率。
[0019]優(yōu)選地，在步驟(b)中，所述解調(diào)可根據(jù)chirp多載波調(diào)制方式進(jìn)行解調(diào)，具體包括以下步驟:
[0020]①全頻譜調(diào)制系統(tǒng)的接收端首先對信號做相關(guān)解調(diào)的處理，分離出N個(gè)chirp信號波形；
[0021]②產(chǎn)生的本地信號是最小子頻帶區(qū)間的一個(gè)chirp信號；
[0022]③將步驟①中分離出的N個(gè)信號與步驟②中的本地信號作匹配相關(guān)檢測；所述匹配相關(guān)檢測可采用兩個(gè)比特信息的chirp信號波形同時(shí)檢測，檢測性能提高。
[0023]本發(fā)明的有益效果如下:
[0024]本發(fā)明提供了一種基于頻譜搬移的全頻譜載波調(diào)制方法，將傳輸頻帶劃分成N個(gè)子頻帶，N個(gè)chirp信號的掃頻區(qū)間為子頻帶寬度，同時(shí)將傳輸信息調(diào)制到chirp信號中，克服傳統(tǒng)正交頻分復(fù)用調(diào)制技術(shù)中頻帶沒有完全利用的缺點(diǎn)，將多路信號疊加后輸出，提高頻帶利用率。在多徑和高斯白噪聲信道下仿真，從圖4可以看出，所提出的方法在低信噪比下也能工作，信噪比在_20dB時(shí)，誤碼率為0.0019，系統(tǒng)的可靠性非常高。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1是本發(fā)明提供的基于頻譜搬移的全頻帶調(diào)制系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖；
[0026]圖2是本發(fā)明提供的基于頻譜搬移的全頻帶調(diào)制的原理圖；
[0027]圖3是本發(fā)明提供的基于頻譜搬移的全頻帶解調(diào)的原理圖；
[0028]圖4是本發(fā)明提供的基于頻譜搬移的全頻譜調(diào)制系統(tǒng)BER性能。
【具體實(shí)施方式】
[0029]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。[0030]本發(fā)明是考慮一個(gè)基于頻譜搬移的全頻譜載波調(diào)制方法，系統(tǒng)框圖如圖1所示，信源首先產(chǎn)生數(shù)據(jù)信息，經(jīng)過符號映射和串并轉(zhuǎn)換后，進(jìn)行chirp全頻譜調(diào)制，調(diào)制過程如圖2所示，利用正交頻分復(fù)用頻帶劃分的思想，將系統(tǒng)的頻帶劃分成N個(gè)子頻帶[f；，f1；…
= O,…，N-1)，子頻帶寬度為chirp信號的掃頻寬度，產(chǎn)生N個(gè)相同頻率范圍的chirp信號，頻率范圍是(&，f\)。在一個(gè)持續(xù)的周期T內(nèi)，chirp信號的表達(dá)式為:
[0031]s (t) = a (t) cos (2 π f0t+ π kt2)(I)
[0032]其中a(t)為信號的包絡(luò)，a(t) = O, ^|，&為初始頻率；k為頻率的變化率，k>
O時(shí)頻率線性增大,為up-chirp信號，k < O,頻率線性減小，為down-chirp信號。
[0033]Chirp信號具有良好的自相關(guān)性，其自相關(guān)函數(shù)為式(2)，利用chirp信號的自相關(guān)函數(shù)和互相關(guān)函數(shù)的特性，up-chirp信號和down-chirp信號結(jié)合正負(fù)表示可以用于表
示不同的符號信息。
[0034]
【權(quán)利要求】
1.一種基于頻譜搬移的全頻譜載波調(diào)制方法，其特征在于包括全頻譜調(diào)制發(fā)送端信號處理和全頻譜調(diào)制接收端信號處理； 所述全頻譜調(diào)制發(fā)送端信號處理包括以下步驟: (1)信源產(chǎn)生數(shù)據(jù)信息，對該數(shù)據(jù)信息進(jìn)行QPSK符號映射； (2)對符合映射后的信息進(jìn)行chirp全頻譜調(diào)制，將傳輸?shù)男畔⑼ㄟ^該調(diào)制方法轉(zhuǎn)變成chirp信號波形，并搬移到N個(gè)頻點(diǎn)上； (3)將不同頻點(diǎn)上的chirp調(diào)制信號經(jīng)過相加器疊加后輸出； (4)將疊加后的調(diào)制信號通過D/A轉(zhuǎn)換器和信號功率放大，最后發(fā)送到信道中； 所述全頻譜調(diào)制接收端信號處理包括以下步驟: Ca)對接收的信號經(jīng)過濾波放大器和A/D轉(zhuǎn)換得到適合處理的數(shù)字信號； (b)系統(tǒng)采用非相關(guān)的解調(diào)方法，在接收端產(chǎn)生一組相應(yīng)的本地信號對接收的信號進(jìn)行匹配濾波，分離出各路符號信息； (C)對分尚出的信息進(jìn)行符號解映射，輸出比特信息。
2.如權(quán)利要求1所述一種基于頻譜搬移的全頻譜載波調(diào)制方法，其特征在于在步驟(2)中，所述chirp全頻譜調(diào)制的具體步驟包括: ①對系統(tǒng)傳輸使用的頻帶，利用正交頻分復(fù)用技術(shù)將信道劃分為N個(gè)子頻帶，同時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)具有子頻帶寬度的chirp掃頻信號； ②經(jīng)過QPSK映射后的符號為{1+i，1-1,-1+i, -1-1}，將每一個(gè)符號信息轉(zhuǎn)換成chirp信號波形，同時(shí)產(chǎn)生N個(gè)chirp信號波形，將產(chǎn)生的信號搬移到步驟①中的各個(gè)頻點(diǎn)上，獲得chirp的多載波調(diào)制信號，使用了整個(gè)系統(tǒng)的頻帶。
3.如權(quán)利要求1所述一種基于頻譜搬移的全頻譜載波調(diào)制方法，其特征在于在步驟(b)中，所述解調(diào)根據(jù)chirp多載波調(diào)制方式進(jìn)行解調(diào)，具體包括以下步驟: ①全頻譜調(diào)制系統(tǒng)的接收端首先對信號做相關(guān)解調(diào)的處理，分離出N個(gè)chirp信號波形； ②產(chǎn)生的本地信號是最小子頻帶區(qū)間的一個(gè)chirp信號； ③將步驟①中分離出的N個(gè)信號與步驟②中的本地信號作匹配相關(guān)檢測；所述匹配相關(guān)檢測采用兩個(gè)比特信息的chirp信號波形同時(shí)檢測，檢測性能提高。
【文檔編號】H04L27/32GK103888404SQ201410142205
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年4月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月10日
【發(fā)明者】孫海信, 蒯小燕, 齊潔 申請人:廈門大學(xué)