數(shù)字通信中的壓縮調(diào)制和實時解調(diào)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種數(shù)字通信中的壓縮調(diào)制和實時解調(diào)方法，主要解決目前數(shù)字調(diào)制方式中頻帶利用率低、誤碼率高、不能滿足實時性通信需求的問題。其實現(xiàn)步驟為：（1）對信源中的隨機二進制0、1碼元序列s(n)進行壓縮編碼，并通過基帶脈沖成形得到雙極性基帶信號sc(t)；（2）對雙極性基帶信號進行sc(t)依次進行正弦載波調(diào)制和理想高斯白信道傳輸，并對接收端接收到的信號進行匹配濾波，得到匹配濾波后的接收信號y(t)；（3）根據(jù)匹配濾波后的接收信號y(t)與判決參考值J計算出雙極性碼元的近似值序列y(n)，（4）對雙極性碼元的近似值序列y(n)進行遞推運算，得到解調(diào)輸出序列sout(n)。本發(fā)明具有頻帶利用率高，誤碼率低的優(yōu)點，可用于實時的數(shù)字通信系統(tǒng)中。
【專利說明】數(shù)字通信中的壓縮調(diào)制和實時解調(diào)方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明屬于數(shù)字調(diào)制【技術(shù)領域】，特別涉及一種壓縮調(diào)制和實時解調(diào)方法，可用于數(shù)字通信系統(tǒng)中。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的數(shù)字通信中，常用的調(diào)制方式有幅移鍵控ASK(Amplitude Shift Keying)、頻移鍵控 FSK (Frequency Shift Keying)、相移鍵控 PSK (Phase Shift Keying)等，其中以PSK應用最為廣泛，但是它在頻帶利用率較高的情況下誤碼率也較高，致使通信的可靠性較低。近年來，很多新興的數(shù)字調(diào)制技術(shù)被提出，其中以正交振幅調(diào)制QAM (QuadratureAmplitude Modulation)最具代表性,它是一種振幅_相位聯(lián)合鍵控的調(diào)制方式，能夠在一定程度上降低高頻帶利用率條件下的誤碼率，但是仍然難以滿足大數(shù)據(jù)時代下人們對高速率、高可靠性通信的需求。[0003]在傳統(tǒng)的數(shù)字調(diào)制方式中，頻帶利用率與誤碼率始終是一對相互矛盾的參數(shù)。頻帶利用率的提高均是通過使用多進制調(diào)制的方法來實現(xiàn)，這意味著隨著頻帶利用率的增加，調(diào)制所需的星座點數(shù)呈指數(shù)增長，相鄰星座點間的歐式距離急劇下降，導致系統(tǒng)的噪聲容限下降，誤碼率升高。因此在傳統(tǒng)的數(shù)字調(diào)制不可能實現(xiàn)高頻帶利用率、低誤碼率的數(shù)字通信。
[0004]壓縮感知理論是近年來在信號處理領域受到廣泛應用的一種新型技術(shù)，它表明如果信號在某一變換域，即時域、頻域、小波域等內(nèi)是稀疏的，就可以通過優(yōu)化算法將原始信號從混疊的觀測值中重構(gòu)。該理論已經(jīng)在雷達與超聲探測中得到應用，并取得了很好的效果。但是，壓縮感知理論在實際應用中存在一個普遍的問題，即它的重構(gòu)過程是通過優(yōu)化算法實現(xiàn)，這種方法計算復雜度高、耗時大，因而將壓縮感知理論應用到數(shù)字調(diào)制機制中時雖然能提高頻帶利用率，但不能夠滿足實時性的通信要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于針對上述已有技術(shù)的不足，受壓縮感知理論的啟發(fā)對傳統(tǒng)的相位鍵控調(diào)制方法進行改進，提出一種數(shù)字通信中的壓縮調(diào)制和實時解調(diào)方法，以在提高頻帶利用率與降低誤碼率的同時，減小計算復雜度，滿足實時數(shù)字通信的要求。
[0006]實現(xiàn)本發(fā)明目的技術(shù)思路是:在發(fā)射端，對信源中的二進制碼流進行壓縮編碼并進行發(fā)送成形濾波，用正弦載波進行調(diào)制得到調(diào)制信號；在接收端，對每個碼元進行匹配濾波并抽樣判決，最后利用設計的遞推算法完成對原始碼流的解調(diào)。具體步驟包括如下:
[0007](I)對信源中的隨機二進制O、I碼元序列s (η)進行壓縮編碼，得到對應的雙極性碼元序列\(zhòng)(η)，其中η為碼元編號，N為隨機二進制O、I碼元序列s (η)的長度:
[0008]Ia)將信源中的隨機二進制0、1碼元序列s(n)轉(zhuǎn)換為雙極性-1、+1碼元序列s’(η)，即當I≤η≤N時，雙極性-1、+1碼元序列s’ (η)中的值-1、+1分別與信源中的隨機二進制O、I碼元序列s (η)中的值O、I對應，當η≤O時，雙極性-1、+1碼元序列s’ (η)的值為0 ;
[0009]Ib)根據(jù)信道中可用帶寬B與通信中所需的碼元傳輸速率V，計算出頻帶利用率 n:
[0010]
【權(quán)利要求】
1.一種數(shù)字通信中的壓縮調(diào)制和實時解調(diào)方法，包括如下步驟:(1)對信源中的隨機二進制O、I碼元序列s(n)進行壓縮編碼，得到對應的雙極性碼元序列sjn)，其中n為碼元編號，N為隨機二進制O、I碼元序列s (n)的長度:Ia)將信源中的隨機二進制0、1碼元序列s(n)轉(zhuǎn)換為雙極性-1、+1碼元序列s’ (n)， 即當1≤n≤N時，雙極性-1、+1碼元序列s’ (n)中的值-1、+1分別與信源中的隨機二進制O、I碼元序列s (n)中的值O、I對應，當n≤0時，雙極性-1、+1碼元序列s’ (n)的值為 0 ；lb)根據(jù)信道中可用帶寬B與通信中所需的碼元傳輸速率V，計算出頻帶利用率n:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字通信中的壓縮調(diào)制和實時解調(diào)方法，其中步驟(2)所述的對壓縮編碼后的雙極性碼元序列sjn)進行基帶脈沖成形，得到周期為T。的雙極性基帶信號s。(t)，按如下步驟進行:2a)構(gòu)造持續(xù)時間為T。、高度為I的基帶矩形脈沖g(t):
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字通信中的壓縮調(diào)制和實時解調(diào)方法，其中步驟(3)所述的將雙極性基帶信號Sc⑴依次進行正弦載波調(diào)制和理想高斯白信道傳輸，按如下步驟進行:3a)將雙極性基帶信號S。⑴與正弦載波信號Acos ω ct相乘，得到調(diào)制信號e⑴； 3b)將調(diào)制信號e(t)經(jīng)理想高斯白信道傳輸，在接收端得到對應每個碼元的接收信號r (t):
r(t) = e(t)+n(t), 其中，n(t)為信道中噪聲為高斯白噪聲。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字通信中的壓縮調(diào)制和實時解調(diào)方法，其中步驟(3)所述的對接收端接收到的信號進行匹配濾波，通過如下公式進行:
y (t) = Acos ω ct*r ⑴， 其中，y(t)為匹配濾波后的接收信號，r(t)為對應每個碼元的接收信號。
【文檔編號】H04L25/03GK103532670SQ201310478763
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月13日
【發(fā)明者】石光明, 李瑩玉, 李甫, 董偉生, 劉丹華 申請人:西安電子科技大學