專利名稱：一種不等功率譜密度的分數(shù)傅立葉變換域調(diào)制解調(diào)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于分數(shù)傅里葉變換域處理信號的頻譜復(fù)用技術(shù)，屬于 無線通信中的頻帶資源復(fù)用技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在傳統(tǒng)的通信系統(tǒng)中，由于帶寬的限制每一路信道只能傳輸一定速率的 數(shù)據(jù)，當要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)速率大于最大數(shù)據(jù)率時，只能將該路信號分為多路信
號傳輸。在CDMA通信系統(tǒng)中，因為擴頻碼具有偽正交性，因此在一路信道 內(nèi)可以同時傳輸多路信息，即不同的信息在同一信道內(nèi)利用不同的擴頻碼傳 輸各自信號。但傳統(tǒng)的CDMA技術(shù)在系統(tǒng)中的頻譜資源復(fù)用受到偽隨機碼數(shù) 量的限制，不能實現(xiàn)頻道資源的復(fù)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決傳統(tǒng)的CDMA技術(shù)在系統(tǒng)中的頻譜資源復(fù)用受到偽隨機 碼數(shù)量的限制的問題，提出一種不等功率譜密度的分數(shù)傅立葉變換域調(diào)制解 調(diào)方法。本發(fā)明包括以下步驟-發(fā)射過程
步驟一、將二進制數(shù)字信息WO通過串并轉(zhuǎn)換得到"路信號^^)，其中 n表示自然數(shù)，~(0表示^0)，..;
步驟二、在發(fā)射端產(chǎn)生"路中心頻率,相同且?guī)挷煌那衅蛰d波信號， 每路信號帶寬為A，調(diào)頻率、=&/『=萬7;
步驟三、將步驟一獲得的"路信號、(0與步驟二獲得的"路切載波普信 號進行調(diào)制，獲得"路調(diào)制信號&(0，其中^(0表示^(0"2(0...;
步驟四、將步驟三獲得的"路調(diào)制信號^(0相加，并將獲得的相加信號
接收過程
步驟五、將接收到的相加信號S(O分別通過解調(diào)獲得W路解調(diào)信號r"(O， 其中f;(0表示n(f), r2(0...;
步驟六、根據(jù)每路解調(diào)信號^(o的中心頻率y;和調(diào)頻率&，獲得每路解調(diào)信號對應(yīng)的分數(shù)階^和2-凡以及在對應(yīng)分數(shù)階的分數(shù)域峰值位置，并將 峰值位置的窄帶截斷波形和/2，(")作為接收匹配模板；
步驟七、對每路解調(diào)信號^ W分別做&階和2 - &階的分數(shù)階傅里葉變 換，并在對應(yīng)的峰值位置處與接收匹配模板做窄帶匹配相關(guān)，得到w路解調(diào) 信息&W，最后通過并串轉(zhuǎn)換獲得高速率解調(diào)信息6'(f)。
有益效果本發(fā)明通過改變載波切普信號的調(diào)頻率H直來實現(xiàn)對頻譜資 源的復(fù)用，由于本發(fā)明的基本思想是利用不同調(diào)頻率的切普信號在相應(yīng)不同 階數(shù)分數(shù)域上有最佳的能量聚集的性質(zhì)，而其它路信號在該路解調(diào)階數(shù)上沒 有能量聚集，因此在峰值位置做窄帶濾波可有效避免多路信道間的干擾；另 外，由于CDMA的載波信號余弦函數(shù)在分數(shù)階傅里葉變換域(頻域以外的域) 不會產(chǎn)生能量聚集,通過本發(fā)明的方法可以實現(xiàn)與CDMA信號疊加實現(xiàn)頻道 資源的復(fù)用。


圖1為實現(xiàn)本發(fā)明方法的發(fā)射機結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為實現(xiàn)本發(fā)明方法的 接收機結(jié)構(gòu)示意圖；圖3和圖4為采用本發(fā)明的方法安排多路信號的頻譜圖， 圖3的橫坐標表示頻域采樣點，縱坐標表示幅度，圖4的橫坐標表示分數(shù)域 采樣點，縱坐標表示幅度。
具體實施例方式
具體實施方式
一參見圖1至圖4，本實施方式由以下步驟組成 發(fā)射過程
步驟一、將碼速率為"i bit/s的二進制數(shù)字信息Z)(O通過串并轉(zhuǎn)換獲得" 路信號&W ，每路信號的碼速率降為i bit/s，其中"和i 都表示自然數(shù)， 表示柳，620)...;
步驟二、在發(fā)射端產(chǎn)生M路中心頻率y;相同且?guī)挷煌那衅蛰d波信號， 每路信號帶寬為A，調(diào)頻率A,^/r-Ai ;
步驟三、將步驟一獲得的《路信號&(o與步驟二獲得的"信路切普信號
進行調(diào)制，獲得"路調(diào)制信號^0) = ^005(2"http:// + 、對2)，其中&(o表示
步驟四、將步驟三獲得的"路調(diào)制信號s,(/)相加，并將獲得的相加信號接收過程
步驟五、將接收到的混合信號S(O分別通過解調(diào)獲得"路解調(diào)信號^(0， 其中^(/)表示r々)，r2(0...;
步驟六、根據(jù)每路解調(diào)信號^(0的中心頻率,、調(diào)頻率、和碼速率i ， 獲得每路解調(diào)信號對應(yīng)的分數(shù)階&和2-p 以及在對應(yīng)的分數(shù)階p 和2-P 的分數(shù)域的峰值位置，取載波cos(2;r" + 、W2)在&階和2 -凡階峰值主瓣或一 個旁瓣的波形/二(")和/2，(")為作為接收匹配模板；
步驟七、對每路解調(diào)信號r (/)分別做&階和2 -凡階的分數(shù)階傅里葉變 換，并在對應(yīng)的峰值位置處與接收匹配模板做窄帶匹配相關(guān)濾除其它信號的 干擾，得到"路解調(diào)信息&(0，最后通過并串轉(zhuǎn)換獲得高速率解調(diào)信息6'(/)。
本實施方式使用切普信號替代傳統(tǒng)的余弦載波信號，利用不同的調(diào)頻率 *的切普信號在相應(yīng)的不同分數(shù)階域上有最佳能量聚集的特性，通過產(chǎn)生中 心頻率相同、帶寬不同的多路信號為載波，利用不同帶寬的切普信號在的不 同分數(shù)階產(chǎn)生能量聚集的特性，來減小各路信號之間的相互干擾。具體為將 1路高速率信號分為多路低速率信道可傳輸?shù)男盘?，取可用頻段的中心頻率 為,，每路信號中心頻率均設(shè)為義，但使用不同的帶寬的載波傳輸，不同的 帶寬對應(yīng)不同的調(diào)頻率，由于不同調(diào)頻率的切普信號在不同的分數(shù)階傅里葉 變換域有能量聚集，而其他路載波信號在該階分數(shù)域的波形較為平坦，因此， 解調(diào)時對接收信號分別做不同對應(yīng)階數(shù)的分數(shù)傅里葉變換，并在對應(yīng)的峰值 附近做窄帶相關(guān)，可有效的減小其他路信號對該路信號的干擾。
余弦形式的切普信號在對應(yīng)的p階分數(shù)域波形，能量聚集的峰值出現(xiàn)在 分數(shù)域的前半段，后半段是較為平坦的部分；而在2-p階分數(shù)域，峰值出現(xiàn) 在分數(shù)域的后半段，前半段是較為平坦的部分。原因在于兩個共軛的切普信 號exp[/(2;r+ ;rh2)]和exp[-/(2;r+ ;rh2)]變換到分數(shù)域后分別為波形的 前半段和后半段，兩者分別在p階和2-p階分數(shù)域產(chǎn)生能量聚集，因此我們 在解調(diào)時，要利用切普信號分數(shù)傅里葉域的能量聚集特性，就要對信號做P階 和2-p階分數(shù)傅里葉變換后，分別在前半段和后半段的峰值位置附近做匹配 相關(guān)。例如，在發(fā)射端，要傳輸一路信源為OOl的信號，通過串并轉(zhuǎn)換后變?yōu)?3路分別為0、 0、 l的信號，三路信號速率相同，均為及bit/s。取可用頻譜的 中心頻率,為這三路信號的中心頻率，設(shè)計3路不同的信號帶寬分別為4、 52、瑪，根據(jù)碼速率和帶寬確定各路信號的調(diào)頻率&=5^、 &=&及、&=53/ ， 由此確定三路信號的載波分別為cos(2;r" + ^對2) 、 cos(2;r" + y^;rt2)、 cos(2;r" + ^W2)。用三路載波調(diào)制三路為0、 0、 1的信源，得到三路信號 分另'J為一cos(2;r+ ^對2) 、 — cos(2;r+ &對2) 、 cos(2;r+ A:3;zt2)，將這三 路信號混合后由天線發(fā)射。在接收端，根據(jù)三路載波的參數(shù)中心頻率A、調(diào) 頻率^和碼速率A可以確定該切普信號對應(yīng)的能產(chǎn)生能量聚集的分數(shù)階p 、 2-A及在該兩階分數(shù)域的峰值位置。將接收到的信號按照三路不同的參數(shù)
解調(diào)，第一路分別做A階和2 —A階分數(shù)傅里葉變換A得到/;"i0、 /2—^(w)， 取固(2^//+4對2)在^階和2-A階峰值附近的波形厶o)、 yf^o)為模板，
將模板與力x")、 /2—w(w)做匹配相關(guān)積分判決后，得到第一路的解調(diào)信息， 其它兩路信號也按照這樣的方式解調(diào)。因為不同調(diào)頻率的切普信號在不同的 分數(shù)域產(chǎn)生能量聚集，因此該解調(diào)方法可有效的減小其它路信號對該路信號 的影響。
權(quán)利要求
1、一種不等功率譜密度的分數(shù)傅立葉變換域調(diào)制解調(diào)方法，其特征在于它包括以下步驟發(fā)射過程步驟一、將二進制數(shù)字信息b(t)通過串并轉(zhuǎn)換得到n路信號bn(t)，其中n表示自然數(shù)，bn(t)表示b1(t)，b2(t)...；步驟二、在發(fā)射端產(chǎn)生n路中心頻率fc相同且?guī)挷煌那衅蛰d波信號，每路信號帶寬為Bn，調(diào)頻率kn＝Bn/T＝BnR；步驟三、將步驟一獲得的n路信號bn(t)與步驟二獲得的n路切載波普信號進行調(diào)制，獲得n路調(diào)制信號sn(t)，其中sn(t)表示s1(t)，s2(t)...；步驟四、將步驟三獲得的n路調(diào)制信號sn(t)相加，并將獲得的相加信號s(t)發(fā)射；接收過程步驟五、將接收到的相加信號s(t)分別通過解調(diào)獲得n路解調(diào)信號rn(t)，其中rn(t)表示r1(t)，r2(t)...；步驟六、根據(jù)每路解調(diào)信號rn(t)的中心頻率fc和調(diào)頻率kn，獲得每路解調(diào)信號對應(yīng)的分數(shù)階pn和2-pn以及在對應(yīng)分數(shù)階的分數(shù)域峰值位置，并將峰值位置的窄帶截斷波形和作為接收匹配模板；步驟七、對每路解調(diào)信號rn(t)分別做pn階和2-pn階的分數(shù)階傅里葉變換，并在對應(yīng)的峰值位置處與接收匹配模板做窄帶匹配相關(guān)，得到n路解調(diào)信息bn(t)，最后通過并串轉(zhuǎn)換獲得高速率解調(diào)信息b′(t)。
全文摘要
一種不等功率譜密度的分數(shù)傅立葉變換域調(diào)制解調(diào)方法，它涉及一種同時傳輸多路不同譜密度、中心頻率相同信號的方法，以解決現(xiàn)有CDMA技術(shù)在系統(tǒng)中的頻譜資源復(fù)用受到偽隨機碼數(shù)量的限制的問題。將n路信號與n路切載波普信號進行調(diào)制，獲得n路調(diào)制信號；將n路調(diào)制信號相加并發(fā)射；將接收到的相加信號分別通過解調(diào)獲得n路解調(diào)信號；根據(jù)每路解調(diào)信號的中心頻率和調(diào)頻率，獲得每路解調(diào)信號對應(yīng)的分數(shù)階和以及在對應(yīng)分數(shù)階的分數(shù)域峰值位置，并將峰值位置的窄帶截斷波形作為接收匹配模板；對每路解調(diào)信號分別做分數(shù)階傅里葉變換，并在對應(yīng)的峰值位置處與接收匹配模板做窄帶匹配相關(guān)，得到n路解調(diào)信息，最后通過并串轉(zhuǎn)換獲得高速率解調(diào)信息。
文檔編號H04L27/26GK101431496SQ20081020963
公開日2009年5月13日 申請日期2008年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月8日
發(fā)明者吳宣利, 吳少川, 張欽宇, 沙學(xué)軍, 溫容慧, 遲永鋼, 昕 邱 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)