專利名稱：基于頻域與分?jǐn)?shù)傅立葉域正交基函數(shù)的波形協(xié)同信號(hào)調(diào)制與解調(diào)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種信號(hào)調(diào)制與解調(diào)方法，具體涉及一種基于頻域與分?jǐn)?shù)傅立葉域正交基函數(shù)的波形協(xié)同的調(diào)制與解調(diào)方法。
背景技術(shù)：
普通的正交相移鍵控(QPSK)信號(hào)調(diào)制過(guò)程中，基帶信號(hào)經(jīng)過(guò)串/并轉(zhuǎn)換后，分為I路和Q路兩路信號(hào)，每一路分別加上正交的載波信號(hào)，一般用正弦信號(hào)和余弦信號(hào)作為載波信號(hào)分別調(diào)制一路基帶信號(hào)，合成之后發(fā)射出去。分?jǐn)?shù)傅里葉變換的正交基函數(shù)，也可以稱作線性調(diào)頻信號(hào)(chirp信號(hào))，可以表示為，在實(shí)際中，經(jīng)常采用實(shí)部c0S(wt+kt2)表示，其中w是角頻率，k稱作調(diào)頻率。該 信號(hào)的頻率是基于余弦的頻率不斷增長(zhǎng)的信號(hào)，頻率增長(zhǎng)的快慢由調(diào)頻率k確定。這種信號(hào)和傳統(tǒng)的正弦余弦信號(hào)的相關(guān)性，可以通過(guò)調(diào)節(jié)調(diào)頻率k變化。但是目前，正交相移鍵控(QPSK)信號(hào)調(diào)制與解調(diào)方法的效率較低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有的正交相移鍵控(QPSK)信號(hào)調(diào)制與解調(diào)方法效率低的問(wèn)題，從而提供一種基于頻域與分?jǐn)?shù)傅立葉域正交基函數(shù)的波形協(xié)同信號(hào)調(diào)制與解調(diào)方法。基于頻域與分?jǐn)?shù)傅立葉域正交基函數(shù)的波形協(xié)同信號(hào)調(diào)制與解調(diào)方法，其特征是它的信號(hào)調(diào)制方法由以下步驟實(shí)現(xiàn)步驟一、將基帶信號(hào)進(jìn)行串/并轉(zhuǎn)換變成四路并行的碼元，即第a路碼元、第b路碼元、第c路碼元和第d路碼元；步驟二、將第a路碼元進(jìn)行余弦載波調(diào)制，獲得調(diào)制后的第a路信號(hào)；將第b路碼元進(jìn)行chirp信號(hào)調(diào)制，獲得調(diào)制后的第b路信號(hào)；將調(diào)制后的第a路信號(hào)和調(diào)制后的第b路信號(hào)進(jìn)行合成，獲得第一路合成信號(hào)；將第c路碼元進(jìn)行正弦載波調(diào)制，獲得調(diào)制后的第c路信號(hào)；將第d路碼元進(jìn)行chirp信號(hào)調(diào)制，獲得調(diào)制后的第d路信號(hào)；將調(diào)制后的第c路信號(hào)和調(diào)制后的第d路信號(hào)進(jìn)行合成，獲得第二路合成信號(hào)；步驟三、將步驟二獲得的第一路合成信號(hào)與第一路相干載波進(jìn)行混頻處理，獲得第一路混頻信號(hào)；將步驟二獲得的第二路合成信號(hào)與第二路相干載波進(jìn)行混頻處理，獲得第二路混頻信號(hào)；將所述第一路混頻信號(hào)和第二路混頻信號(hào)進(jìn)行合成，獲得基帶信號(hào)的調(diào)制信號(hào)，完成基于頻域與分?jǐn)?shù)傅立葉域正交基函數(shù)的波形協(xié)同信號(hào)調(diào)制；它的信號(hào)解調(diào)方法由以下步驟實(shí)現(xiàn)步驟四、將步驟三中基帶信號(hào)的調(diào)制信號(hào)同時(shí)采用第三路相干載波和第四路相干載波進(jìn)行解調(diào)，獲得第一路解調(diào)后信號(hào)和第二路解調(diào)后信號(hào)；所述第三路相干載波與步驟三中的第一路相干載波為一段相同的信號(hào)；第四路相干載波與步驟三中的第二路相干載波為一段相同的信號(hào)；步驟五、將步驟四中的第一路解調(diào)后信號(hào)同時(shí)采用四路積為器進(jìn)行積分，獲得四路積分結(jié)果；并采用比較器對(duì)四路積分結(jié)果進(jìn)行比較，獲得四路積分結(jié)果中的最大值；并用該最大值進(jìn)行判決，獲得第一路判決結(jié)果；將步驟四中的第二路解調(diào)后信號(hào)同時(shí)采用四路積為器進(jìn)行積分，獲得四路積分結(jié)果；并采用比較器對(duì)四路積分結(jié)果進(jìn)行比較，獲得四路積分結(jié)果中的最大值；并用該最大值進(jìn)行判決，獲得第二路判決結(jié)果；步驟六、將步驟五中獲得的第一路判決結(jié)果和第二路判決結(jié)果進(jìn)行并/串轉(zhuǎn)換，獲得基帶信號(hào)的解調(diào)結(jié)果，完成基帶信號(hào)的調(diào)制信號(hào)，完成基于頻域與分?jǐn)?shù)傅立葉域正交基函數(shù)的波形協(xié)同信號(hào)解調(diào)。步驟一所述將基帶信號(hào)進(jìn)行串/并轉(zhuǎn)換變成四路并行的碼元中，每個(gè)碼元的持續(xù)時(shí)間是基帶信號(hào)中碼元持續(xù)時(shí)間的4倍。 步驟二所述將第a路碼元進(jìn)行余弦載波調(diào)制中，采用的余弦載波為C0SWlt，式中W1是瞬時(shí)頻率，t為時(shí)間。步驟二所述將第b路碼元進(jìn)行chirp信號(hào)調(diào)制中，采用的chirp信號(hào)為cos [ (Wf2 n /T) t+k:t2]，式中=W1是瞬時(shí)頻率，T是碼兀持續(xù)時(shí)間，k:是調(diào)頻率，t為時(shí)間。步驟二所述將第c路碼元進(jìn)行正弦載波調(diào)制中，采用的正弦載波為sin Wlt，式中W1是瞬時(shí)頻率，t為時(shí)間。步驟二所述將第d路碼元進(jìn)行chirp信號(hào)調(diào)制中，采用的chirp信號(hào)為cos [ (w-2 n /T) t+k2t2]，式中=W1是瞬時(shí)頻率，T是碼兀持續(xù)時(shí)間，k2是調(diào)頻率，t為時(shí)間。步驟三中第一路相干載波為C0SW(lt ;第二路相干載波為-sinW(lt，式中:w0是瞬時(shí)頻率，t為時(shí)間。步驟四中獲得第一路解調(diào)后f目號(hào)為Cl1 coswjt+da cos [ (w-2 n /T) t+k:t2]；第_■路解調(diào)后f目號(hào)為d3sin Wjt+d4 cos [ (w「2 n/T) t+k2t2]；式中(!:、d2、d3和d4均為信道增益系數(shù)，W1是瞬時(shí)頻率，T是碼兀持續(xù)時(shí)間，k:和k2均為調(diào)頻率，t為時(shí)間。步驟五中將步驟四中的第一路解調(diào)后信號(hào)同時(shí)采用四路積為器進(jìn)行積分，獲得的四路積分結(jié)果為I I^1 cosco^t+ d2 cos[(w, - 2tt!T)t + k、t2Jj{cosa^t + cos[(W1 - 2kIT)t + k{t2~^dtJ |t/j coso^t+d2 cos[(W1 -2^/r)r + A/2cos[(W1-2 -/r)f+ ijf2 JJrffJ cosa\t + d2 cos[(W1 -/T)r + A/2 JJcos￠2 + cos[( , -2tzIT)t + kf'^dt玉cos o\t + d2 cos [(W1 -2^/T)r +A/2 JJ|-cos cos |^( vij -1n:1 T)t + k^f^dt輸出值分別記為v1; v2, V3和V4 ；步驟五中將步驟四中的第二路解調(diào)后信號(hào)同時(shí)采用四路積為器進(jìn)行積分，獲得的四路積分結(jié)果為[ jc/3 sino\t + d4 cos[(w, — 2^r/T)Zl+ |sm<ZJjf +Cos^w1 -1nIT)t + k2t 1^dt
權(quán)利要求
1.基于頻域與分?jǐn)?shù)傅立葉域正交基函數(shù)的波形協(xié)同信號(hào)調(diào)制與解調(diào)方法，其特征是 它的信號(hào)調(diào)制方法由以下步驟實(shí)現(xiàn)步驟一、將基帶信號(hào)進(jìn)行串/并轉(zhuǎn)換變成四路并行的碼元，即第a路碼元、第b路碼元、第c路碼元和第d路碼元；步驟二、將第a路碼元進(jìn)行余弦載波調(diào)制，獲得調(diào)制后的第a路信號(hào)；將第b路碼元進(jìn)行chirp信號(hào)調(diào)制，獲得調(diào)制后的第b路信號(hào)；將調(diào)制后的第a路信號(hào)和調(diào)制后的第b路信號(hào)進(jìn)行合成，獲得第一路合成信號(hào)；將第c路碼元進(jìn)行正弦載波調(diào)制，獲得調(diào)制后的第c路信號(hào)；將第d路碼元進(jìn)行chirp 信號(hào)調(diào)制，獲得調(diào)制后的第d路信號(hào)；將調(diào)制后的第c路信號(hào)和調(diào)制后的第d路信號(hào)進(jìn)行合成，獲得第二路合成信號(hào)；步驟三、將步驟二獲得的第一路合成信號(hào)與第一路相干載波進(jìn)行混頻處理，獲得第一路混頻信號(hào)；將步驟二獲得的第二路合成信號(hào)與第二路相干載波進(jìn)行混頻處理，獲得第二路混頻信號(hào)；將所述第一路混頻信號(hào)和第二路混頻信號(hào)進(jìn)行合成，獲得基帶信號(hào)的調(diào)制信號(hào)，完成基于頻域與分?jǐn)?shù)傅立葉域正交基函數(shù)的波形協(xié)同信號(hào)調(diào)制；它的信號(hào)解調(diào)方法由以下步驟實(shí)現(xiàn)步驟四、將步驟三中基帶信號(hào)的調(diào)制信號(hào)同時(shí)采用第三路相干載波和第四路相干載波進(jìn)行解調(diào)，獲得第一路解調(diào)后信號(hào)和第二路解調(diào)后信號(hào)；所述第三路相干載波與步驟三中的第一路相干載波為一段相同的信號(hào)；第四路相干載波與步驟三中的第二路相干載波為一段相同的信號(hào)；步驟五、將步驟四中的第一路解調(diào)后信號(hào)同時(shí)采用四路積為器進(jìn)行積分，獲得四路積分結(jié)果；并采用比較器對(duì)四路積分結(jié)果進(jìn)行比較，獲得四路積分結(jié)果中的最大值；并用該最大值進(jìn)行判決，獲得第一路判決結(jié)果；將步驟四中的第二路解調(diào)后信號(hào)同時(shí)采用四路積為器進(jìn)行積分，獲得四路積分結(jié)果； 并采用比較器對(duì)四路積分結(jié)果進(jìn)行比較，獲得四路積分結(jié)果中的最大值；并用該最大值進(jìn)行判決，獲得第二路判決結(jié)果；步驟六、將步驟五中獲得的第一路判決結(jié)果和第二路判決結(jié)果進(jìn)行并/串轉(zhuǎn)換，獲得基帶信號(hào)的解調(diào)結(jié)果，完成基于頻域與分?jǐn)?shù)傅立葉域正交基函數(shù)的波形協(xié)同信號(hào)解調(diào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于頻域與分?jǐn)?shù)傅立葉域正交基函數(shù)的波形協(xié)同信號(hào)調(diào)制與解調(diào)方法，其特征在于步驟一所述將基帶信號(hào)進(jìn)行串/并轉(zhuǎn)換變成四路并行的碼元中， 每個(gè)碼元的持續(xù)時(shí)間是基帶信號(hào)中碼元持續(xù)時(shí)間的4倍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于頻域與分?jǐn)?shù)傅立葉域正交基函數(shù)的波形協(xié)同信號(hào)調(diào)制與解調(diào)方法，其特征在于步驟二所述將第a路碼元進(jìn)行余弦載波調(diào)制中，采用的余弦載波為Cosw11:,式中-W1是瞬時(shí)頻率，t為時(shí)間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于頻域與分?jǐn)?shù)傅立葉域正交基函數(shù)的波形協(xié)同信號(hào)調(diào)制與解調(diào)方法，其特征在于步驟二所述將第b路碼元進(jìn)行chirp信號(hào)調(diào)制中，采用的chirp信號(hào)為cos [ (w「2 η /T) t+kj2],式中=W1是瞬時(shí)頻率，T是碼兀持續(xù)時(shí)間，Ic1是調(diào)頻率，t為時(shí)間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于頻域與分?jǐn)?shù)傅立葉域正交基函數(shù)的波形協(xié)同信號(hào)調(diào)制與解調(diào)方法，其特征在于步驟二所述將第c路碼元進(jìn)行正弦載波調(diào)制中，采用的正弦載波為sin W11:,式中VN1是瞬時(shí)頻率，t為時(shí)間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于頻域與分?jǐn)?shù)傅立葉域正交基函數(shù)的波形協(xié)同信號(hào)調(diào)制與解調(diào)方法，其特征在于步驟二所述將第d路碼元進(jìn)行chirp信號(hào)調(diào)制中，采用的chirp信號(hào)為cos [ (w「2 η /T) t+k2t2],式中=W1是瞬時(shí)頻率，T是碼兀持續(xù)時(shí)間，k2是調(diào)頻率，t為時(shí)間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于頻域與分?jǐn)?shù)傅立葉域正交基函數(shù)的波形協(xié)同信號(hào)調(diào)制與解調(diào)方法，其特征在于步驟三中第一路相干載波為coSW(lt ;第二路相干載波為-sinW(lt， 式中:艱O是瞬時(shí)頻率，t為時(shí)間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于頻域與分?jǐn)?shù)傅立葉域正交基函數(shù)的波形協(xié)同信號(hào)調(diào)制與解調(diào)方法，其特征在于步驟四中獲得第一路解調(diào)后號(hào)為屯cos w^+da cos [ (Wf2 π/T) t+kj2]；第二路解調(diào)后號(hào)為d3 sin Wjt+d4 cos [ (w「2 π/T) t+k2t2]；式中idp d2、d3和d4均為信道增益系數(shù)，W1是瞬時(shí)頻率，T是碼兀持續(xù)時(shí)間，Ic1和k2均為調(diào)頻率，t為時(shí)間。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于頻域與分?jǐn)?shù)傅立葉域正交基函數(shù)的波形協(xié)同信號(hào)調(diào)制與解調(diào)方法，其特征在于步驟五中將步驟四中的第一路解調(diào)后信號(hào)同時(shí)采用四路積為器進(jìn)行積分，獲得的四路積分結(jié)果為
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于頻域與分?jǐn)?shù)傅立葉域正交基函數(shù)的波形協(xié)同信號(hào)調(diào)制與解調(diào)方法，其特征在于步驟五中將步驟四中對(duì)第一路解調(diào)后信號(hào)的四路積分結(jié)果最大值進(jìn)行判決的方法是當(dāng)輸出最大值是V1時(shí)，對(duì)應(yīng)判決組合為(1，1);當(dāng)最大值是V2時(shí)，對(duì)應(yīng)判決組合為(1,-1);當(dāng)輸出最大值是V3時(shí)，對(duì)應(yīng)判決組合為(-1，I)，當(dāng)輸出最大值是V4時(shí)，對(duì)應(yīng)判決組合為(_1，_1)；步驟五 中將步驟四中對(duì)第二路解調(diào)后信號(hào)的四路積分結(jié)果最大值進(jìn)行判決的方法是: 當(dāng)輸出最大值是U1時(shí)，對(duì)應(yīng)判決組合為(I，I)，當(dāng)最大值是U2時(shí)，對(duì)應(yīng)判決組合為(1，-1)， 當(dāng)輸出最大值是U3時(shí)，對(duì)應(yīng)判決組合為(-1，I)，當(dāng)輸出最大值是U4時(shí)，對(duì)應(yīng)判決組合為 (-1, -1)。
全文摘要
基于頻域與分?jǐn)?shù)傅立葉域正交基函數(shù)的波形協(xié)同信號(hào)調(diào)制與解調(diào)方法，涉及一種信號(hào)調(diào)制與解調(diào)方法，它是為了解決現(xiàn)有的正交相移鍵控信號(hào)調(diào)制與解調(diào)方法效率低的問(wèn)題。本發(fā)明利用了chirp信號(hào)和正弦余弦信號(hào)波形協(xié)同的方式進(jìn)行調(diào)制解調(diào)，是一種新的調(diào)制解調(diào)方式，在原來(lái)QPSK信號(hào)調(diào)制的I路和Q路上分別增加一路chirp信號(hào)作為載波調(diào)制一路基帶信號(hào)，可以使原來(lái)的兩路調(diào)制增加到四路調(diào)制，并且在解調(diào)端，利用頻域模版和分?jǐn)?shù)域模版組合匹配濾波，并且設(shè)計(jì)了八個(gè)積分器，最后將濾波結(jié)果組合判決信息比特。本發(fā)明適用于無(wú)線通信領(lǐng)域。
文檔編號(hào)H04L27/18GK103001903SQ201310006109
公開(kāi)日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2013年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月8日
發(fā)明者沙學(xué)軍, 李勇, 吳宣利, 房宵杰, 李月, 吳瑋, 李卓明 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)