專(zhuān)利名稱(chēng)：樣點(diǎn)交織多路離散信號(hào)時(shí)分復(fù)用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，涉及數(shù)據(jù)傳輸，具體的說(shuō)是一種基于頻譜擴(kuò)展的多 路離散信號(hào)時(shí)分復(fù)用傳輸方法及采用這種方法構(gòu)成的通信系統(tǒng)，應(yīng)用于數(shù)字通信。
背景技術(shù)：
通信信號(hào)的時(shí)分復(fù)用傳輸一般有TDM(Time Division Multiplexing，參見(jiàn)2000 年清華大學(xué)出版社出版的《現(xiàn)代通信原理》)和OTDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)兩種方式。TDM方式傳輸?shù)氖菙?shù)據(jù)流(或比特流)，既可以分幀方式，也 可以比特交織方式傳輸。OTDM針對(duì)的是連續(xù)信號(hào)輸入，采樣后樣點(diǎn)數(shù)據(jù)可按分幀方式 (參見(jiàn)中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利[981128467])或樣點(diǎn)交織方式(參見(jiàn)中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利[200510042910.7]) 傳輸。在時(shí)分復(fù)用方式中，最重要的是同步問(wèn)題。上述兩種時(shí)分復(fù)用方式都占用一定的 時(shí)隙資源，加入同步標(biāo)志以實(shí)現(xiàn)同步。樣點(diǎn)(或比特)交織方式在無(wú)線(xiàn)信道中實(shí)現(xiàn)時(shí)， 要求接收端采用精度非常高的幀同步和樣點(diǎn)同步技術(shù)，才能使各路信號(hào)完好地分離，稍 有偏差都會(huì)引起子信道間相互泄漏，甚至只要采樣點(diǎn)的位置存在個(gè)采樣間隔的偏差， 子信道之間就可能產(chǎn)生將近一 40dB的泄漏，因此，這兩種時(shí)分復(fù)用方式的幀同步和樣點(diǎn) 同步實(shí)現(xiàn)方式復(fù)雜。本發(fā)明提出的時(shí)分復(fù)用方法不同于上述方式，首先本發(fā)明針對(duì)的是多路離散信 號(hào)，具有更廣的應(yīng)用面，而且采用基于偽隨機(jī)碼(PN碼)的頻譜擴(kuò)展技術(shù)實(shí)現(xiàn)高精度的 幀同步和樣點(diǎn)同步。發(fā)明的內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服上述已有技術(shù)的不足，提出了一種基于頻譜擴(kuò)展的多路 離散信號(hào)時(shí)分復(fù)用傳輸方法和基于此方法的通信系統(tǒng)，以解決多路離散信號(hào)以樣點(diǎn)交織 時(shí)分復(fù)用方式在無(wú)線(xiàn)信道中傳輸時(shí)實(shí)現(xiàn)高精度幀同步和樣點(diǎn)同步，實(shí)現(xiàn)方式簡(jiǎn)單。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明提出的一種基于頻譜擴(kuò)展的多路離散信號(hào)時(shí)分復(fù)用傳輸方法，用于構(gòu)成 通信系統(tǒng)，發(fā)端將多個(gè)離散信號(hào)進(jìn)行樣點(diǎn)交織后，采用基于PN碼的頻譜擴(kuò)展技術(shù)疊加同 步信息；收端首先采用與發(fā)端相同的PN碼對(duì)輸入離散信號(hào)進(jìn)行處理，提取出同步信息， 并根據(jù)同步信息進(jìn)行時(shí)分分接，恢復(fù)發(fā)送的多路離散信號(hào)。本發(fā)明傳輸方法的具體過(guò)程 如下發(fā)端步驟1)設(shè)有M個(gè)復(fù)值離散信號(hào)樣點(diǎn)序列{xQ (η)}，{Xl (η)}, ......，{XM-JII)}，其樣點(diǎn)
速率 rQ，ri; ......，rM_i (樣點(diǎn)/ 秒)互為簡(jiǎn)單的整數(shù)比，即rQ = R/nQ，I1 = RAi1,......，
I^1 = RA^1 (樣點(diǎn)/秒)，其中R為它們的最小公倍數(shù)，IV Ii1, ......，II1vm都為整數(shù)；
發(fā)端采用樣點(diǎn)交織時(shí)分復(fù)接法將這M樣點(diǎn)序列，排列成一個(gè)樣點(diǎn)速率為R的復(fù)數(shù)樣點(diǎn)序 列{...，y-i，y。，Yn y2......丨，則每個(gè)復(fù)接幀周期有N = nQ+ni+...+I^1個(gè)復(fù)數(shù)樣點(diǎn)，各路
信號(hào)的樣點(diǎn)在其中等間隔地分布；
2)采用一種帶寬略小于2R(Hz)、單位沖激響應(yīng)長(zhǎng)度近似為1/R(秒)的零相移 (或線(xiàn)性相移)升余弦濾波器進(jìn)行波形成形和正交幅度調(diào)制法(QAM)，將上述復(fù)數(shù)樣點(diǎn) 序列調(diào)制為中心頻率為fe的連續(xù)信號(hào)后發(fā)送，fe為傳輸信道的中心頻率；3)采用隱同步技術(shù)或擾碼同步技術(shù)，進(jìn)行基于頻譜擴(kuò)展的幀同步產(chǎn)成，發(fā)端 產(chǎn)生一個(gè)長(zhǎng)度相當(dāng)于復(fù)接幀的長(zhǎng)度的L倍的偽隨機(jī)碼(PN碼)周期性重復(fù)，當(dāng)采用隱 同步技術(shù)時(shí)，將PN碼周期性重復(fù)進(jìn)行波形成形作為同步信號(hào)，并以比復(fù)接信號(hào)弱得多 (例如-20dB)的強(qiáng)度疊加在復(fù)接信號(hào)之上發(fā)射；當(dāng)采用擾碼同步技術(shù)時(shí)，先將樣點(diǎn)序列 {...，y-i，y。，Yi' y2......}中的每個(gè)樣點(diǎn)(例如ym)采用長(zhǎng)度為κ的PN碼{P(η)，η =
1，2，…，K}進(jìn)行擴(kuò)頻，即將樣點(diǎn)序列{...，，y0, yi, y2......}中的每個(gè)樣點(diǎn)(例如
ym)，用加權(quán)的PN碼{ym.P(n)，η = 1, 2，…，K丨取代，得到一個(gè)樣點(diǎn)速率為KR(樣點(diǎn) /秒)的復(fù)數(shù)樣點(diǎn)序列丨…，Z^1, z0, Z1, Z2......},然后將復(fù)接幀的長(zhǎng)度L倍的PN碼周期
性重復(fù)作為同步碼，對(duì)于已擴(kuò)頻的復(fù)接信號(hào)樣點(diǎn)序列丨…，Z^1, Z0, Z1, Z2......}加擾(即
相乘)，然后再進(jìn)行波形成形和QAM調(diào)制和發(fā)送；收端步驟1)上述調(diào)制信號(hào)通過(guò)連續(xù)信道傳輸?shù)浇邮斩撕螅M(jìn)行正交下變頻，當(dāng)采用隱同 步技術(shù)時(shí)以u(píng)R(此處u》)的采樣率進(jìn)行正交采樣和量化，得到一個(gè)復(fù)數(shù)數(shù)字樣點(diǎn)序列； 當(dāng)采用擾碼同步技術(shù)時(shí)以u(píng)KR(此處u》)的采樣率進(jìn)行正交采樣和量化，得到一個(gè)復(fù)數(shù) 數(shù)字樣點(diǎn)序列；2)采用與發(fā)端相同的PN碼構(gòu)成同步相關(guān)器進(jìn)行幀同步和樣點(diǎn)同步，當(dāng)發(fā)端采用 隱同步技術(shù)時(shí)獲得幀同步后還需重建同步信號(hào)波形，從接收信號(hào)中減去，以消除其干擾 影響；當(dāng)發(fā)端采用擾碼同步技術(shù)時(shí)，獲得幀同步后不需要重建同步信號(hào)，而需進(jìn)一步對(duì) 復(fù)數(shù)樣點(diǎn)序列進(jìn)行相關(guān)解擴(kuò)；當(dāng)獲得幀同步和樣點(diǎn)同步后，進(jìn)行u:l下采樣，得到樣點(diǎn)序 列{...，y-i，y0' yi' y2......}；3)利用幀同步和樣點(diǎn)交織時(shí)分復(fù)接的規(guī)律，分離出各路離散樣點(diǎn)序列。上述采用隱同步的多路離散信號(hào)時(shí)分復(fù)用傳輸方法的發(fā)送系統(tǒng)，包括樣點(diǎn)交 織時(shí)分復(fù)接單元，同步產(chǎn)生單元，和QAM調(diào)制器；輸入的M個(gè)復(fù)值離散信號(hào)樣點(diǎn)序列 {χ0(η)}, {Xl(n)}, ......，{χμη (η)}送到樣點(diǎn)交織時(shí)分復(fù)接單元處理，復(fù)接為樣點(diǎn)速率為
R的復(fù)數(shù)樣點(diǎn)序列{...，y+ yci，yi, y2......}送到QAM調(diào)制器；同步產(chǎn)生單元產(chǎn)生一個(gè)
長(zhǎng)度相當(dāng)于復(fù)接幀長(zhǎng)度L倍的PN碼，并進(jìn)行波形成形后送入到QAM調(diào)制器；QAM調(diào) 制器將從樣點(diǎn)交織時(shí)分復(fù)接單元送來(lái)的信號(hào)進(jìn)行波形并加上同步單元產(chǎn)生的基于PN碼的 同步信號(hào)，然后將相加后信號(hào)調(diào)制為中心頻率為&的連續(xù)信號(hào)后發(fā)送，fe為傳輸信道的 中心頻率；所述同步產(chǎn)生單元包括PN碼產(chǎn)生器，成形濾波器和數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC) ； PN碼 產(chǎn)生器產(chǎn)生一個(gè)長(zhǎng)度相當(dāng)于復(fù)接幀長(zhǎng)度L倍的PN碼送到成形濾波器；成形濾波器將PN 碼進(jìn)行波形成形送到數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)，數(shù)模轉(zhuǎn)換后信號(hào)送到QAM調(diào)制器；所述QAM調(diào)制器包括成形濾波器，數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)，低通濾波器和正交上變 頻器；成形濾波器接收從樣點(diǎn)交織時(shí)分復(fù)接單元送來(lái)的復(fù)接后的復(fù)數(shù)信號(hào)進(jìn)行波形成形 后送到數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)，成形濾波器采用一種帶寬略小于2R (Hz)、單位沖激響應(yīng)長(zhǎng)度 近似為1/R(秒)的零相移(或線(xiàn)性相移)升余弦濾波器；數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)輸出信號(hào)
6送到低通濾波器處理，低通濾波器輸出后信號(hào)與同步產(chǎn)生單元輸出信號(hào)相加，相加后信 號(hào)送到正交上變頻器，正交上變頻器將相加后信號(hào)調(diào)制為中心頻率為fc的連續(xù)信號(hào)后發(fā) 送，為傳輸信道的中心頻率。上述采用隱同步的多路離散信號(hào)時(shí)分復(fù)用傳輸方法的接收系統(tǒng)，包括正交下 變頻器，樣點(diǎn)交織時(shí)分復(fù)接單元，模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)，頻偏相偏糾正單元，頻偏相偏估 計(jì)單元，同步捕獲與跟蹤單元，信號(hào)重建單元，減法器，下采樣器和時(shí)分分接單元； 正交下變頻器將接收信號(hào)轉(zhuǎn)換為“零中頻”復(fù)數(shù)信號(hào)，“零中頻”復(fù)數(shù)信號(hào)送到模數(shù)轉(zhuǎn) 換器(ADC)，模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)按uR(此處的采樣率進(jìn)行采樣，采樣輸出的數(shù)字 信號(hào)分兩路送到頻偏相偏糾正單元和頻偏相偏估計(jì)單元；頻偏相偏估計(jì)單元產(chǎn)生頻偏相 偏糾正控制信號(hào)送到頻偏相偏糾正單元，同時(shí)將復(fù)數(shù)信號(hào)送到同步捕獲與跟蹤單元，同 步捕獲單元產(chǎn)生幀同步信號(hào)送到時(shí)分分接單元；同步捕獲與跟蹤單元處理后復(fù)數(shù)離散信 號(hào)送到信號(hào)重建單元，重建基于PN碼的同步信號(hào)送到減法器；頻偏相偏糾正單元根據(jù)頻 偏相偏估計(jì)單元送來(lái)的控制信號(hào)，將ADC送來(lái)的復(fù)數(shù)信號(hào)進(jìn)行頻偏相偏糾正，輸出信號(hào) 送到減法器；減法器將頻偏相偏糾正單元送來(lái)復(fù)數(shù)信號(hào)中減去重建的同步信號(hào)，相減后 信號(hào)送到下采樣器，下采樣器輸出送到時(shí)分分接單元；時(shí)分分接單元根據(jù)同步捕 獲跟蹤單元送來(lái)的幀同步信號(hào)，將u:l下采樣器送來(lái)的信號(hào)進(jìn)行樣點(diǎn)交織時(shí)分分接。上述采用擾碼同步的多路離散信號(hào)時(shí)分復(fù)用傳輸方法的發(fā)送系統(tǒng)，包括樣點(diǎn) 交織時(shí)分復(fù)接單元，擴(kuò)頻單元，加擾單元，QAM調(diào)制器；輸入的M個(gè)復(fù)值離散信號(hào)樣 點(diǎn)序列{xQ(n)}，{Xl(n)}, ......，{χμη (η)}送到樣點(diǎn)交織時(shí)分復(fù)接單元處理，復(fù)接輸出信
號(hào)為樣點(diǎn)速率為R的復(fù)數(shù)樣點(diǎn)序列丨…，y-” yo; Y1, y2......丨，送到擴(kuò)頻單元進(jìn)行K倍擴(kuò)
頻；擴(kuò)頻單元擴(kuò)頻后信號(hào)送到加擾單元進(jìn)行加擾，加擾后信號(hào)送到QAM調(diào)制器，QAM 調(diào)制器將加擾單元送來(lái)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制產(chǎn)生發(fā)射信號(hào)； 所述擴(kuò)頻單元包括擴(kuò)頻器和擴(kuò)頻PN碼產(chǎn)生器，PN碼產(chǎn)生器產(chǎn)生長(zhǎng)度為K的PN 序列{P(n)，η= 1, 2，…，K丨送到擴(kuò)頻器，擴(kuò)頻器將樣點(diǎn)序列丨…，，y0, y2......}
中的每個(gè)樣點(diǎn)(例如ym)，用加權(quán)的PN序列{ym.P(n)，η = 1，2，…，K}取代，得到一 個(gè)復(fù)數(shù)樣點(diǎn)序列丨…，Z^1, Z0, Z1, Z2......},送到加擾單元；所述加擾單元包括加擾器和加擾PN碼產(chǎn)生器，加擾PN碼產(chǎn)生器產(chǎn)生一個(gè)長(zhǎng)度 為1 10倍幀周期的PN碼周期性重復(fù)作為同步碼送到加繞器，加擾器對(duì)從擴(kuò)頻單元送來(lái) 的已擴(kuò)頻的復(fù)接信號(hào)樣點(diǎn)序列丨…，Z^1, z0, Z1, Z2......丨加擾(即相乘)，然后送到QAM
調(diào)制器；所述QAM調(diào)制器包括成形濾波器，數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)，正交上變頻器；成形 濾波器接收從加擾單元送來(lái)的復(fù)數(shù)信號(hào)進(jìn)行波形成形后送到數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)，數(shù)模轉(zhuǎn) 換器(DAC)輸出信號(hào)送到正交上變頻器，正交上變頻器將相加后信號(hào)調(diào)制為中心頻率為 fe的連續(xù)信號(hào)后發(fā)送，fe為傳輸信道的中心頻率。上述采用擾碼同步的多路離散信號(hào)時(shí)分復(fù)用傳輸方法的接收系統(tǒng)，包括正交 下變頻器，樣點(diǎn)交織時(shí)分復(fù)接單元，模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)，頻偏相偏糾正單元，頻偏相偏 估計(jì)單元，同步捕獲與跟蹤單元，解擾單元，解擴(kuò)單元，下采樣器和時(shí)分分接單元； 正交下變頻器將接收信號(hào)轉(zhuǎn)換為“零中頻”復(fù)數(shù)信號(hào)，“零中頻”復(fù)數(shù)信號(hào)送到模數(shù)轉(zhuǎn) 換器(ADC)，模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)按uKR(此處論2)的采樣率進(jìn)行采樣，采樣輸出的數(shù)字信號(hào)分兩路送到頻偏相偏糾正單元和頻偏相偏估計(jì)單元；頻偏相偏估計(jì)單元產(chǎn)生頻偏 相偏糾正控制信號(hào)送到頻偏相偏糾正單元，同時(shí)將復(fù)數(shù)信號(hào)送到同步捕獲與跟蹤單元， 同步捕獲單元產(chǎn)生幀同步信號(hào)送到時(shí)分分接單元；頻偏相偏糾正單元根據(jù)頻偏相偏估計(jì) 單元送來(lái)的控制信號(hào)，將ADC送來(lái)的復(fù)數(shù)信號(hào)進(jìn)行頻偏相偏糾正，輸出信號(hào)送到解擾單 元進(jìn)行解擾；解擾單元輸出信號(hào)送到解擴(kuò)單元進(jìn)行解擴(kuò)；解擴(kuò)單元輸出信號(hào)送到下 采樣器，下采樣器輸出送到時(shí)分分接單元；時(shí)分分接單元根據(jù)同步捕獲跟蹤單元送來(lái) 的幀同步信號(hào)，將下采樣器送來(lái)的信號(hào)進(jìn)行樣點(diǎn)交織時(shí)分分接；所述解擾單元包括解擾器和解擾PN碼產(chǎn)生器，解擾PN碼產(chǎn)生器產(chǎn)生與發(fā)端加 擾碼相的PN碼送到解擾器，解擾器利用該P(yáng)N碼對(duì)從頻偏相偏糾正單元送來(lái)的復(fù)數(shù)樣點(diǎn) 序列進(jìn)行解擾，解擾后送到解擴(kuò)單元；所述解擴(kuò)單元包括解擴(kuò)器和解擴(kuò)PN碼產(chǎn)生器，解擴(kuò)PN碼產(chǎn)生器產(chǎn)生與發(fā)端擴(kuò) 頻碼相的PN碼送到解擴(kuò)器，解擴(kuò)器利用該P(yáng)N碼對(duì)從解擾單元送來(lái)的復(fù)數(shù)樣點(diǎn)序列進(jìn)行 解擴(kuò)，解擴(kuò)后送到時(shí)分分接單元。本發(fā)明具有如下的積極效果本發(fā)明采用基于PN碼的頻譜擴(kuò)展技術(shù)實(shí)現(xiàn)多路離散信號(hào)時(shí)分復(fù)用，實(shí)現(xiàn)了信號(hào) 樣點(diǎn)交織時(shí)分復(fù)用的高精度幀同步和樣點(diǎn)同步，且實(shí)現(xiàn)方式簡(jiǎn)單。


圖1基于隱同步的本發(fā)明系統(tǒng)發(fā)送部分原理框2基于隱同步的本發(fā)明系統(tǒng)接收部分原理框3基于擾碼同步的本發(fā)明系統(tǒng)發(fā)送部分原理框4基于擾碼同步的本發(fā)明系統(tǒng)接收部分原理框圖
具體實(shí)施例方式附圖為本發(fā)明的具體實(shí)施例；下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的工作內(nèi)容作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。參照?qǐng)D1，本發(fā)明提出的采用隱同步的多路離散信號(hào)時(shí)分復(fù)用傳輸方法的發(fā)送系 統(tǒng)，包括樣點(diǎn)交織時(shí)分復(fù)接單元，同步產(chǎn)生單元，和QAM調(diào)制器；所述同步產(chǎn)生單 元包括PN碼產(chǎn)生器，成形濾波器和數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)；所述QAM調(diào)制器包括兩個(gè)成形 濾波器，兩個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)，兩個(gè)低通濾波器和正交上變頻器；其發(fā)送系統(tǒng)各單元的關(guān)系以及發(fā)送處理步驟如下1)輸入的M個(gè)復(fù)值離散信號(hào)樣點(diǎn)序列{xQ (η) }，{Xl(n)}, ......，K^1 (η) }送到樣
點(diǎn)交織時(shí)分復(fù)接單元處理，復(fù)接為樣點(diǎn)速率為R的復(fù)數(shù)樣點(diǎn)序列丨…，y+ yci，y2......}
(I，Q兩路)送到QAM調(diào)制器；2)同步產(chǎn)生單元中PN碼產(chǎn)生器產(chǎn)生一個(gè)長(zhǎng)度相當(dāng)于復(fù)接幀長(zhǎng)度L倍的PN碼， 送到同步產(chǎn)生單元中成形濾波器，進(jìn)行波形成形后作為同步信號(hào)送入到QAM調(diào)制器；3) QAM調(diào)制器中成形濾波器接收從樣點(diǎn)交織時(shí)分復(fù)接單元送來(lái)的復(fù)接后的復(fù)數(shù) 信號(hào)丨…，y-i，yo，Yn y2......丨進(jìn)行波形成形，成形濾波器采用一種帶寬略小于2R(Hz)、
單位沖激響應(yīng)長(zhǎng)度近似為1/R (秒)的零相移(或線(xiàn)性相移)升余弦濾波器；波形成形后信號(hào)送到QAM調(diào)制器中數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)，數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)輸出信號(hào)送到QAM調(diào) 制器中低通濾波器處理，DAC輸出信號(hào)和從同步產(chǎn)生單元送來(lái)的同步信號(hào)相加，相加后 信號(hào)送到QAM調(diào)制器中正交上變頻器，正交上變頻器將相加后信號(hào)調(diào)制為中心頻率為fc 的連續(xù)信號(hào)后發(fā)送，fe為傳輸信道的中心頻率。參照?qǐng)D2，本發(fā)明提出的采用隱同步的多路離散信號(hào)時(shí)分復(fù)用傳輸方法的接收系 統(tǒng)，包括正交下變頻器，樣點(diǎn)交織時(shí)分復(fù)接單元，模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)，頻偏相偏糾正 單元，頻偏相偏估計(jì)單元，同步捕獲與跟蹤單元，信號(hào)重建單元，減法器，下采樣器 和時(shí)分分接單元；其接收系統(tǒng)各單元的關(guān)系以及發(fā)送處理步驟如下1)正交下變頻器將接收信號(hào)轉(zhuǎn)換為“零中頻”復(fù)數(shù)信號(hào)，“零中頻”復(fù)數(shù)信號(hào) 送到模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)，模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)按uR(此處u》)的采樣率進(jìn)行采樣，采樣 輸出的數(shù)字信號(hào)分兩路送到頻偏相偏糾正單元和頻偏相偏估計(jì)單元；2)頻偏相偏估計(jì)單元產(chǎn)生頻偏相偏糾正控制信號(hào)送到頻偏相偏糾正單元，頻偏 相偏糾正單元將ADC送入的復(fù)數(shù)信號(hào)進(jìn)行頻偏相偏糾正，糾正后復(fù)數(shù)信號(hào)送到減法器；3)同步捕獲與跟蹤單元根據(jù)從頻偏相偏估計(jì)單元送入的復(fù)數(shù)信號(hào)，同步跟蹤與 捕獲采用與發(fā)送系統(tǒng)相同的PN碼進(jìn)行同步跟蹤與捕獲，產(chǎn)生幀同步信號(hào)送到時(shí)分分接單 元，同步捕獲與跟蹤單元處理后復(fù)數(shù)信號(hào)送到信號(hào)重建單元；同步捕獲與跟蹤單元重建 基于PN碼的同步信號(hào)送到減法器；4)減法器從頻偏相偏糾正單元送來(lái)的復(fù)數(shù)信號(hào)減去從同步捕獲與跟蹤單元送來(lái) 的重建同步信號(hào)，相減后信號(hào)送入到下采樣器；5)u:l下采樣器將從減法器送來(lái)的復(fù)數(shù)信號(hào)進(jìn)行u:l下采樣，采樣后送到時(shí)分 分接單元，輸出送到時(shí)分分接單元；時(shí)分分接單元根據(jù)同步捕獲跟蹤單元送來(lái)的同步信 號(hào)，將下采樣器送來(lái)的信號(hào)進(jìn)行樣點(diǎn)交織時(shí)分分接。參照?qǐng)D3，本發(fā)明提出的采用擾碼同步的多路離散信號(hào)時(shí)分復(fù)用傳輸方法的發(fā)送 系統(tǒng)，包括樣點(diǎn)交織時(shí)分復(fù)接單元，擴(kuò)頻單元，加擾單元，QAM調(diào)制器；擴(kuò)頻單元包 括擴(kuò)頻器和擴(kuò)頻PN碼產(chǎn)生器，所述擴(kuò)頻單元包括擴(kuò)頻器和擴(kuò)頻PN碼產(chǎn)生器，所述QAM 調(diào)制器包括兩個(gè)成形濾波器，兩個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)，正交上變頻器；其發(fā)送系統(tǒng)各單元的關(guān)系以及發(fā)送處理步驟如下1)輸入的M個(gè)復(fù)值離散信號(hào)樣點(diǎn)序列{xQ (η) }，{Xl(n)}, ......，K^1 (η) }送到樣
點(diǎn)交織時(shí)分復(fù)接單元處理，復(fù)接輸出信號(hào)為樣點(diǎn)速率為R的復(fù)數(shù)樣點(diǎn)序列丨…，y-” yo; yi' y2……}；2)復(fù)數(shù)樣點(diǎn)序列丨…，，y0, Yl, y2......丨送到擴(kuò)頻單元，擴(kuò)頻單元的PN碼產(chǎn)
生器產(chǎn)生長(zhǎng)度為K的PN序列{P (η)，η= 1, 2，…，K}送到擴(kuò)頻單元的擴(kuò)頻器，擴(kuò)頻 器將樣點(diǎn)序列{...，y-i，yci，Y1, y2......}中的每個(gè)樣點(diǎn)(例如ym)，用加權(quán)的PN序列{ym.
P(η), η = 1, 2，…，K}取代，得到一個(gè)復(fù)數(shù)樣點(diǎn)序列{...，、，z0, Z1, Z2......}，送到
加擾單元；3)加擾單元的加擾PN碼產(chǎn)生器產(chǎn)生一個(gè)長(zhǎng)度為1 10倍幀周期的PN碼送到 加擾器，加擾器對(duì)從擴(kuò)頻單元送來(lái)的已擴(kuò)頻的復(fù)接信號(hào)樣點(diǎn)序列丨…，Z^1, Z0, Z1, Z2......}
加擾(即相乘)，加擾后信號(hào)送到QAM調(diào)制器；
4) QAM調(diào)制器中的成形濾波器將加擾后復(fù)接樣點(diǎn)序列進(jìn)行波形成形，成形后信 號(hào)送到數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)，DAC輸出信號(hào)送到正交上變頻器，正交上變頻器將相加后信 號(hào)調(diào)制為中心頻率為fe的連續(xù)信號(hào)后發(fā)送，fe為傳輸信道的中心頻率。參照?qǐng)D4，本發(fā)明提出的采用擾碼同步的多路離散信號(hào)時(shí)分復(fù)用傳輸方法的接收 系統(tǒng)，包括正交下變頻器，樣點(diǎn)交織時(shí)分復(fù)接單元，兩個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)，頻偏相 偏糾正單元，頻偏相偏估計(jì)單元，同步捕獲與跟蹤單元，解擾單元，解擴(kuò)單元，下采 樣器和時(shí)分分接單元；所述解擾單元包括解擾器和解擾PN碼產(chǎn)生器，所述解擾單元包括 解擾器和解擾PN碼產(chǎn)生器；其接收系統(tǒng)各單元的關(guān)系以及發(fā)送處理步驟如下1)正交下變頻器將接收信號(hào)轉(zhuǎn)換為“零中頻”復(fù)數(shù)信號(hào)，“零中頻”復(fù)數(shù)信號(hào) 送到模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)，模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)按uKR(此處論2)的采樣率進(jìn)行采樣，采 樣輸出的數(shù)字信號(hào)分兩路送到頻偏相偏糾正單元和頻偏相偏估計(jì)單元；2)頻偏相偏估計(jì)單元根據(jù)采樣后復(fù)數(shù)信號(hào)產(chǎn)生頻偏相偏糾正控制信號(hào)，送到頻 偏相偏糾正單元，同時(shí)將復(fù)數(shù)信號(hào)送到同步捕獲與跟蹤單元；同步捕獲單元產(chǎn)生幀同步 信號(hào)送到時(shí)分分接單元；頻偏相偏糾正單元根據(jù)頻偏相偏估計(jì)單元送來(lái)的控制信號(hào)，將 ADC送來(lái)的復(fù)數(shù)信號(hào)進(jìn)行頻偏相偏糾正，輸出信號(hào)送到解擾單元；3)解擾單元中的解擾PN碼產(chǎn)生器產(chǎn)生與發(fā)端加擾碼相的PN碼送到解擾器，解 擾單元中的解擾器利用該P(yáng)N碼對(duì)從頻偏相偏糾正單元送來(lái)的復(fù)數(shù)樣點(diǎn)序列進(jìn)行解擾，解 擾后送到解擴(kuò)單元；解擴(kuò)PN碼產(chǎn)生器產(chǎn)生與發(fā)端擴(kuò)頻碼相的PN碼送到解擴(kuò)器，解擴(kuò)器 利用該P(yáng)N碼對(duì)從解擾單元送來(lái)的復(fù)數(shù)樣點(diǎn)序列進(jìn)行解擴(kuò)，解擴(kuò)后送到下采樣器；4)u:l下采樣器將解擴(kuò)單元送入的信號(hào)進(jìn)行u:l下采樣，下采樣收的輸出送到時(shí) 分分接單元；時(shí)分分接單元根據(jù)同步捕獲跟蹤單元送來(lái)的幀同步信號(hào)，將u:l下采樣器送 來(lái)的信號(hào)進(jìn)行樣點(diǎn)交織時(shí)分分接。本發(fā)明并不限于上述實(shí)例，利用本發(fā)明的原理和方案本領(lǐng)域的技術(shù)人員可作出 各種修改或改型，但這些改進(jìn)和應(yīng)用均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
10
權(quán)利要求
1.一種基于頻譜擴(kuò)展的多路離散信號(hào)時(shí)分復(fù)用方法及傳輸系統(tǒng)，包括發(fā)端和收端， 其過(guò)程如下發(fā)端步驟1)設(shè)有M個(gè)復(fù)值離散信號(hào)樣點(diǎn)序列{χ。(η)}，{Xl(n)}，......，{xm^W},其樣點(diǎn)速率 r。，ri; ......，I^1 (樣點(diǎn)/ 秒)互為簡(jiǎn)單的整數(shù)比，即r。= R/n。，T1 = RAi1,......，I^1 = RA^1 (樣點(diǎn)/秒)，其中R為它們的最小公倍數(shù)，IV Ii1, ......，II1vm都為整數(shù)；發(fā)端采用樣點(diǎn)交織時(shí)分復(fù)接法將這M樣點(diǎn)序列，排列成一個(gè)樣點(diǎn)速率為R的復(fù)數(shù)樣點(diǎn)序 列{...，y-i，y。，Yn y2......丨，則每個(gè)復(fù)接幀周期有N = nQ+ni+...+I^1個(gè)復(fù)數(shù)樣點(diǎn)，各路信號(hào)的樣點(diǎn)在其中等間隔地分布；2)采用一種帶寬略小于2R(Hz)、單位沖激響應(yīng)長(zhǎng)度近似為1/R(秒)的零相移(或 線(xiàn)性相移)升余弦濾波器進(jìn)行波形成形和正交幅度調(diào)制法(QAM)，將上述復(fù)數(shù)樣點(diǎn)序列 調(diào)制為中心頻率為fe的連續(xù)信號(hào)后發(fā)送，fe為傳輸信道的中心頻率；3)采用隱同步技術(shù)或擾碼同步技術(shù)，進(jìn)行基于頻譜擴(kuò)展的幀同步產(chǎn)成，發(fā)端產(chǎn)生 一個(gè)長(zhǎng)度相當(dāng)于復(fù)接幀的長(zhǎng)度的L倍的偽隨機(jī)碼(PN碼)周期性重復(fù)，當(dāng)采用隱同步 技術(shù)時(shí)，將PN碼周期性重復(fù)進(jìn)行波形成形作為同步信號(hào)，并以比復(fù)接信號(hào)弱得多(例 如-20dB)的強(qiáng)度疊加在復(fù)接信號(hào)之上發(fā)射；當(dāng)采用擾碼技術(shù)時(shí)，先將樣點(diǎn)序列{...， y-n yQ，yi; y2......}中的每個(gè)樣點(diǎn)(例如ym)采用長(zhǎng)度為K的PN碼{P(n)，η = 1，2，…，K}進(jìn)行擴(kuò)頻，即將樣點(diǎn)序列{...，y—” y0, Yl, y2......}中的每個(gè)樣點(diǎn)(例如ym)，用加權(quán)的PN碼{ym.P(n)，η = 1，2，…，K丨取代，得到一個(gè)樣點(diǎn)速率為KR(樣點(diǎn)/秒) 的復(fù)數(shù)樣點(diǎn)序列丨…，Z^1, z0, Z1, Z2......},然后將復(fù)接幀的長(zhǎng)度L倍的PN碼周期性重復(fù)作為同步碼，對(duì)于已擴(kuò)頻的復(fù)接信號(hào)樣點(diǎn)序列丨…，Z^1, Z0, Z1, Z2......丨加擾(即相乘)，然后再進(jìn)行波形成形和QAM調(diào)制和發(fā)送；收端步驟1)上述調(diào)制信號(hào)通過(guò)連續(xù)信道傳輸?shù)浇邮斩撕?，進(jìn)行正交下變頻，當(dāng)采用隱同步技 術(shù)時(shí)以u(píng)R(此處的采樣率進(jìn)行正交采樣和量化，得到一個(gè)復(fù)數(shù)數(shù)字樣點(diǎn)序列；當(dāng)采 用擾碼技術(shù)同步時(shí)以u(píng)KR(此處u》)的采樣率進(jìn)行正交采樣和量化，得到一個(gè)復(fù)數(shù)數(shù)字 樣點(diǎn)序列；2)采用與發(fā)端相同的PN碼構(gòu)成同步相關(guān)器進(jìn)行幀同步和樣點(diǎn)同步，當(dāng)發(fā)端采用隱 同步技術(shù)時(shí)獲得幀同步后還需重建同步信號(hào)波形，從接收信號(hào)中減去，以消除其干擾影 響；當(dāng)發(fā)端采用擾碼技術(shù)時(shí)，獲得幀同步后不需要重建同步信號(hào)，而需進(jìn)一步對(duì)復(fù)數(shù) 樣點(diǎn)序列進(jìn)行相關(guān)解擴(kuò)；當(dāng)獲得幀同步和樣點(diǎn)同步后，進(jìn)行u:l下采樣，得到樣點(diǎn)序列 {...，y-i，y0' yi' y2......}；3)利用幀同步和樣點(diǎn)交織時(shí)分復(fù)接的規(guī)律，分離出各路離散樣點(diǎn)序列。
2.—種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1采用隱同步的發(fā)送系統(tǒng)，包括樣點(diǎn)交織時(shí)分復(fù)接單 元，同步產(chǎn)生單元，和QAM調(diào)制器；輸入的M個(gè)復(fù)值離散信號(hào)樣點(diǎn)序列丨Xtl(η)}， {Xl (η)}, ......，{XM_i (η)丨送到樣點(diǎn)交織時(shí)分復(fù)接單元處理，復(fù)接為樣點(diǎn)速率為R的復(fù)數(shù)樣點(diǎn)序列{...，y-” yci，Υι, y2......}送到QAM調(diào)制器；同步產(chǎn)生單元產(chǎn)生一個(gè)長(zhǎng)度相當(dāng)于復(fù)接幀長(zhǎng)度L倍的PN碼，并進(jìn)行波形成形后送入到QAM調(diào)制器；QAM調(diào)制器將從樣 點(diǎn)交織時(shí)分復(fù)接單元送來(lái)的信號(hào)進(jìn)行波形并加上同步單元產(chǎn)生的基于PN碼的同步信號(hào)，然后將相加后信號(hào)調(diào)制為中心頻率為fe的連續(xù)信號(hào)后發(fā)送，fe為傳輸信道的中心頻率。
3.—種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1采用隱同步的接收系統(tǒng)，包括正交下變頻器，樣點(diǎn)交織時(shí) 分復(fù)接單元，模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)，頻偏相偏糾正單元，頻偏相偏估計(jì)單元，同步捕獲與 跟蹤單元，信號(hào)重建單元，減法器，下采樣器和時(shí)分分接單元；正交下變頻器將接收 信號(hào)轉(zhuǎn)換為“零中頻”復(fù)數(shù)信號(hào)，“零中頻”復(fù)數(shù)信號(hào)送到模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)，模數(shù) 轉(zhuǎn)換器(ADC)按uR(此處u》)的采樣率進(jìn)行采樣，采樣輸出的數(shù)字信號(hào)分兩路送到頻 偏相偏糾正單元和頻偏相偏估計(jì)單元；頻偏相偏估計(jì)單元產(chǎn)生頻偏相偏糾正控制信號(hào)送 到頻偏相偏糾正單元，同時(shí)將復(fù)數(shù)信號(hào)送到同步捕獲與跟蹤單元，同步捕獲單元產(chǎn)生幀 同步信號(hào)送到時(shí)分分接單元；同步捕獲與跟蹤單元處理后復(fù)數(shù)信號(hào)送到信號(hào)重建單元， 重建基于PN碼的同步信號(hào)送到減法器；頻偏相偏糾正單元根據(jù)頻偏相偏估計(jì)單元送來(lái)的 控制信號(hào)，將ADC送來(lái)的復(fù)數(shù)信號(hào)進(jìn)行頻偏相偏糾正，輸出信號(hào)送到減法器；減法器將 頻偏相偏糾正單元送來(lái)復(fù)數(shù)信號(hào)中減去重建的同步信號(hào)，相減后信號(hào)送到下采樣器， u:l下采樣器輸出送到時(shí)分分接單元；時(shí)分分接單元根據(jù)同步捕獲跟蹤單元送來(lái)的幀同步 信號(hào)，將下采樣器送來(lái)的信號(hào)進(jìn)行樣點(diǎn)交織時(shí)分分接。
4.一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1采用擾碼技術(shù)同步的發(fā)送系統(tǒng)，包括樣點(diǎn)交織時(shí)分復(fù)接單 元，擴(kuò)頻單元，加擾單元，QAM調(diào)制器；輸入的M個(gè)復(fù)值離散信號(hào)樣點(diǎn)序列丨Xtl (η)}， {Xl (η)}, ......，{XM_i (η)丨送到樣點(diǎn)交織時(shí)分復(fù)接單元處理，復(fù)接輸出信號(hào)為樣點(diǎn)速率為R的復(fù)數(shù)樣點(diǎn)序列丨…，y-i，yo; Y1, y2......丨，送到擴(kuò)頻單元進(jìn)行K倍擴(kuò)頻；擴(kuò)頻單元擴(kuò)頻后信號(hào)送到加擾單元進(jìn)行加擾，加擾后信號(hào)送到QAM調(diào)制器，QAM調(diào)制器將加擾單元 送來(lái)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制產(chǎn)生發(fā)射信號(hào)。
5.一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1采用擾碼技術(shù)同步的發(fā)送系統(tǒng)，包括正交下變頻器，樣點(diǎn)交織時(shí)分復(fù)接單元，模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)，頻偏相偏糾正單元， 頻偏相偏估計(jì)單元，同步捕獲與跟蹤單元，解擾單元，解擴(kuò)單元，下采樣器和時(shí)分分 接單元；正交下變頻器將接收信號(hào)轉(zhuǎn)換為“零中頻”復(fù)數(shù)信號(hào)，“零中頻”復(fù)數(shù)信號(hào)送 到模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)，模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)按uKR(此處論2)的采樣率進(jìn)行采樣，采樣 輸出的數(shù)字信號(hào)分兩路送到頻偏相偏糾正單元和頻偏相偏估計(jì)單元；頻偏相偏估計(jì)單元 產(chǎn)生頻偏相偏糾正控制信號(hào)送到頻偏相偏糾正單元，同時(shí)將復(fù)數(shù)信號(hào)送到同步捕獲與跟 蹤單元，同步捕獲單元產(chǎn)生幀同步信號(hào)送到時(shí)分分接單元；頻偏相偏糾正單元根據(jù)頻偏 相偏估計(jì)單元送來(lái)的控制信號(hào)，將ADC送來(lái)的復(fù)數(shù)信號(hào)進(jìn)行頻偏相偏糾正，輸出信號(hào)送 到解擾單元進(jìn)行解擾；解擾單元輸出信號(hào)送到解擴(kuò)單元進(jìn)行解擴(kuò)；解擴(kuò)單元輸出信號(hào)送 到u:l下采樣器，U:1下采樣器輸出送到時(shí)分分接單元；時(shí)分分接單元根據(jù)同步捕獲跟蹤 單元送來(lái)的幀同步信號(hào)，將下采樣器送來(lái)的信號(hào)進(jìn)行樣點(diǎn)交織時(shí)分分接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的發(fā)送系統(tǒng)，其特征在于采用一種帶寬略小于2R(Hz)、 單位沖激響應(yīng)長(zhǎng)度近似為1/R(秒)的零相移(或線(xiàn)性相移)升余弦濾波器進(jìn)行波形成形和 正交幅度調(diào)制法(QAM)，將上述復(fù)數(shù)樣點(diǎn)序列調(diào)制為中心頻率為fe的連續(xù)信號(hào)后發(fā)送， fe為傳輸信道的中心頻率。
7.根據(jù)權(quán)利要求1，2和3所述的傳輸系統(tǒng)，其特征在于采用一個(gè)長(zhǎng)度相當(dāng)于復(fù)接 幀的長(zhǎng)度的L倍的PN碼周期性重復(fù)，進(jìn)行波形成形作為同步信號(hào)，并以比復(fù)接信號(hào)弱得 多(例如_20dB)的強(qiáng)度疊加在復(fù)接信號(hào)之上發(fā)射；接收端采用同樣的PN碼構(gòu)成同步相頁(yè)關(guān)器進(jìn)行幀同步的捕獲與跟蹤，并重建該同步信號(hào)的波形，從接收信號(hào)中減去，以消除 其干擾影響。
8.根據(jù)權(quán)利要求1，4和5所述的傳輸系統(tǒng)，其特征在于發(fā)端在將M個(gè)復(fù)數(shù)樣點(diǎn)序 列復(fù)接為一個(gè)復(fù)數(shù)樣點(diǎn)序列之后，采用長(zhǎng)度為K的PN序列O5Cn), η= 1, 2，…，K丨進(jìn) 行擴(kuò)頻，即將樣點(diǎn)序列{...，y-” yQ，y2......}中的每個(gè)樣點(diǎn)(例如ym)，用加權(quán)的PN序列{ym.P(n)，n=l, 2，…，K}取代，得到一個(gè)樣點(diǎn)速率為KR (樣點(diǎn)/秒)的復(fù)數(shù)樣點(diǎn) 序列丨…，，z0, Z1, Z2......}；收端采用與發(fā)送端相同PN碼構(gòu)成同步相關(guān)器，對(duì)接收的復(fù)數(shù)數(shù)字樣點(diǎn)序列進(jìn)行相關(guān)解擴(kuò)，每個(gè)碼元得到一個(gè)復(fù)數(shù)值，即恢復(fù)樣點(diǎn)序列丨…，y-” y0, y” y2......丨，然后利用幀同步和樣點(diǎn)交織時(shí)分復(fù)接的規(guī)律，分離出各路樣點(diǎn)序列。
9.根據(jù)權(quán)利要求1，4和5所述的傳輸系統(tǒng)，其特征在于發(fā)送端采用一個(gè)長(zhǎng)度為1 10倍幀周期的PN碼周期性重復(fù)作為同步碼，對(duì)于已擴(kuò) 頻的復(fù)接信號(hào)樣點(diǎn)序列丨…，Z^1, Z0, Z1, Z2......丨加擾(即相乘)，然后再進(jìn)行波形成形和QAM調(diào)制和發(fā)送；接收端用同樣的同步PN碼解擾，然后再結(jié)合解擴(kuò)和同步捕獲和跟 蹤，分接出各個(gè)離散樣點(diǎn)序列。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于頻譜擴(kuò)展的離散信號(hào)時(shí)分復(fù)用傳輸方法及系統(tǒng)，解決多個(gè)離散信號(hào)以樣點(diǎn)交織時(shí)分復(fù)用方式在無(wú)線(xiàn)信道中可靠傳輸問(wèn)題。發(fā)端將多個(gè)離散信號(hào)進(jìn)行樣點(diǎn)交織后，采用基于偽隨機(jī)碼(PN碼)的頻譜擴(kuò)展技術(shù)疊加同步信息。收端采用與發(fā)端相同的PN碼對(duì)輸入離散信號(hào)進(jìn)行處理，提取出同步信息，并根據(jù)同步信息進(jìn)行時(shí)分分接，恢復(fù)發(fā)送的多路離散信號(hào)。該方法具有幀同步和樣點(diǎn)同步精度高，實(shí)現(xiàn)方法簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)H04L5/22GK102025479SQ200910023980
公開(kāi)日2011年4月20日 申請(qǐng)日期2009年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月21日
發(fā)明者張方 申請(qǐng)人:西安英諾視通信息技術(shù)有限公司