基于tdcs系統(tǒng)差分傳輸?shù)男盘?hào)發(fā)送方法和信號(hào)接收方法
【專利摘要】本發(fā)明提供基于TDCS系統(tǒng)差分傳輸?shù)男盘?hào)發(fā)送和信號(hào)接收方法，所述方法包括：利用第一頻譜遮罩序列和相互獨(dú)立的第一隨機(jī)相位復(fù)序列、第二隨機(jī)相位復(fù)序列，分別獲得第一頻域基礎(chǔ)波形矢量和第二頻域基礎(chǔ)波形矢量；通過對(duì)第一頻域基礎(chǔ)波形矢量和第二頻域基礎(chǔ)波形矢量進(jìn)行快速傅里葉逆變換，獲得時(shí)域的第一路基礎(chǔ)調(diào)制波形和第二路基礎(chǔ)調(diào)制波形；將待傳送的比特?cái)?shù)據(jù)取k位后，依照最右位最高位原則獲得所述k位待傳送的比特?cái)?shù)據(jù)的十進(jìn)制映射值；隨機(jī)獲取第一十進(jìn)制數(shù)和第二十進(jìn)制數(shù)；通過移位循環(huán)調(diào)制，分別獲得第一路調(diào)制波形和第二路調(diào)制波形；將第一路調(diào)制波形和第二路調(diào)制波形進(jìn)行合成，獲得發(fā)射信號(hào)，利用正交頻分復(fù)用發(fā)射模塊將發(fā)射信號(hào)進(jìn)行發(fā)射。
【專利說明】基于TDCS系統(tǒng)差分傳輸?shù)男盘?hào)發(fā)送方法和信號(hào)接收方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及變換域通信領(lǐng)域，尤其是涉及基于TDCS系統(tǒng)差分傳輸?shù)男盘?hào)發(fā)送方 法和信號(hào)接收方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著無線通信的快速發(fā)展，頻譜資源的利用越來越緊張，變換域通信系統(tǒng) (Transform Domain Communication System, TDCS)作為認(rèn)知無線電（Cognitive Radio, CR)的一種備選技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)頻譜資源的合理利用。
[0003] TDCS通過檢測當(dāng)前頻段的利用情況，在頻域合成相應(yīng)的基礎(chǔ)調(diào)制波形 (Fundamental Modulation Waveform, FMW)，再基于FMW加載數(shù)據(jù)，從而既能夠避免影響當(dāng) 前使用的用戶，又能夠有效利用當(dāng)前空閑頻段進(jìn)行通信傳輸。TDCS中包含兩個(gè)關(guān)鍵的技術(shù)： 偽隨機(jī)相位匹配技術(shù)（Pseudo Phase Mapping, PPM)和循環(huán)移位調(diào)制技術(shù)（Cyclic Code Shift Keying，CCSK)。PPM使本地FMW具有類似嗓聲的良好自相關(guān)和互相關(guān)特性，適合多 用戶傳輸，而CCSK使得調(diào)制解調(diào)過程只需簡單的傅里葉變換，簡化了操作，并有效提高了 抗截獲性能。
[0004] 在現(xiàn)有技術(shù)中，TDCS系統(tǒng)的發(fā)送端包括頻譜采樣估計(jì)模塊、隨機(jī)相位匹配模塊、 IFFT模塊、CCSK調(diào)制模塊和射頻發(fā)射模塊，而，TDCS系統(tǒng)的接收端包括FFT模塊、去隨機(jī)相 位模塊、IFFT模塊、信號(hào)檢測判決與CCSK解調(diào)模塊。
[0005] 其中，發(fā)送端的數(shù)據(jù)處理過程包括如下步驟：
[0006] 1)頻譜采樣模塊對(duì)環(huán)境頻譜采樣，并將采樣結(jié)果與預(yù)設(shè)閾值進(jìn)行比較，高于或等 于閾值時(shí)，置1，反之，置〇,從而得到頻譜遮罩序列A = [Ad,Αρ --?,Αη]，其中，此序列中的 元素為〇或1，Ν為采樣點(diǎn)數(shù)，同F(xiàn)MW序列長度。
[0007] 2)同時(shí)，隨機(jī)相位匹配模塊產(chǎn)生一組具有偽隨機(jī)噪聲統(tǒng)計(jì)特性的N長隨機(jī)序列 0(如!11序列），〇=[ ￡>%6'...，，?]，將0與六逐項(xiàng)相乘4鞋以長頻域基礎(chǔ)波形矢量8 =Α* Ω，其中，為逐點(diǎn)相乘運(yùn)算符，B中第k個(gè)元素。
[0008] 3)將Β乘以歸一化因子λ，然后通過IFFT模塊，從而得到時(shí)域基礎(chǔ)調(diào)制波形 ^^[/^，…，心卜又^⑶義中^力為工附符號(hào)，A=^N/N C，Nc為A中取值為1的點(diǎn) 數(shù)。將b存儲(chǔ)起來，以備后續(xù)CCSK調(diào)制使用。
[0009] 4)在CCSK調(diào)制模塊中，每次取k比特?cái)?shù)據(jù)，其中，k= log2(Me)，M。為調(diào)制階數(shù)，不 失一般性，令Με = Ν。再，按照最右位、最高位原則，得到該k比特?cái)?shù)據(jù)的十進(jìn)制表示S。由 于CCSK調(diào)制實(shí)質(zhì)上是對(duì)時(shí)域FMW序列進(jìn)行S個(gè)單位的循環(huán)移位，因此，其頻域?qū)?yīng)等效操 作為乘以一個(gè)相位因子eH2nSk/N)。
[0010] 5)綜上，TDCS系統(tǒng)的發(fā)射信號(hào)序列x[n]可以表不為：
[0011] x[n] = {Akej"hβΜ2π?,Ν) \ej2MN
[0012] 其中，η = 0, 1，···，N-1。最后，將上述發(fā)射信號(hào)經(jīng)過常規(guī)射頻發(fā)射模塊進(jìn)行發(fā)射， 從而完成發(fā)送端的工作。
[0013] 而，接收端的數(shù)據(jù)處理過程包括如下步驟：
[0014] 1)首先，將接收信號(hào)r經(jīng)過一個(gè)FFT模塊，得到頻域接收信號(hào)F(r)。
[0015] 2)頻譜采樣模塊和去隨機(jī)相位模塊進(jìn)行與發(fā)送端相同的工作，得到并存儲(chǔ)與發(fā)送 端相同的頻域矢量B，再對(duì)其取共軛，并與F(r)逐項(xiàng)相乘，完成隨機(jī)相位去除。
[0016] 3)將上述結(jié)構(gòu)通過一個(gè)IFFT模塊，得到時(shí)域的周期相關(guān)函數(shù)（Periodic Correlation Function, PCF)矢量y，用于檢測判決，y可以表示為：
[0017]

【權(quán)利要求】
1. 基于TDCS系統(tǒng)差分傳輸?shù)男盘?hào)發(fā)送方法，應(yīng)用于所述系統(tǒng)的發(fā)射端，其特征在于， 所述方法包括： 利用基于對(duì)第一環(huán)境頻譜采樣而獲得的第一頻譜遮罩序列，以及具有偽隨機(jī)噪聲統(tǒng)計(jì) 特性的相互獨(dú)立的第一隨機(jī)相位復(fù)序列和第二隨機(jī)相位復(fù)序列，分別獲得第一頻域基礎(chǔ)波 形矢量和第二頻域基礎(chǔ)波形矢量； 通過對(duì)第一頻域基礎(chǔ)波形矢量和第二頻域基礎(chǔ)波形矢量進(jìn)行快速傅里葉逆變換，獲得 時(shí)域的第一路基礎(chǔ)調(diào)制波形和第二路基礎(chǔ)調(diào)制波形； 將待傳送的比特?cái)?shù)據(jù)取k位后，再依照最右位最高位原則，獲得所述k位待傳送的比特 數(shù)據(jù)的十進(jìn)制映射值，其中，k為大于等于1的整數(shù)； 在所述基礎(chǔ)調(diào)制波形的序列長度內(nèi)，隨機(jī)獲取第一十進(jìn)制數(shù)和第二十進(jìn)制數(shù)，其中，第 一十進(jìn)制數(shù)和第二十進(jìn)制數(shù)在所述序列長度內(nèi)的循環(huán)差需等于所述十進(jìn)制映射值； 通過移位循環(huán)調(diào)制，分別將第一十進(jìn)制數(shù)和第二十進(jìn)制數(shù)調(diào)制在第一路基礎(chǔ)調(diào)制波形 和第二路基礎(chǔ)調(diào)制波形上，獲得第一路調(diào)制波形和第二路調(diào)制波形； 將第一路調(diào)制波形和第二路調(diào)制波形進(jìn)行合成，獲得發(fā)射信號(hào)，并，利用正交頻分復(fù)用 發(fā)射模塊將發(fā)射信號(hào)進(jìn)行發(fā)射。
2. 如權(quán)利要求1所述的基于TDCS系統(tǒng)差分傳輸?shù)男盘?hào)發(fā)送方法，其特征在于，獲得第 一頻譜遮罩序列，具體為： 通過對(duì)第一環(huán)境頻譜采樣，并將采樣結(jié)果與預(yù)設(shè)閾值比較，獲得第一頻譜遮罩序列。
3. 如權(quán)利要求1所述的基于TDCS系統(tǒng)差分傳輸?shù)男盘?hào)發(fā)送方法，其特征在于，分別獲 得第一頻域基礎(chǔ)波形矢量和第二頻域基礎(chǔ)波形矢量，具體為： 將所述第一頻譜遮罩序列的各項(xiàng)和所述第一隨機(jī)相位復(fù)序列的各項(xiàng)逐點(diǎn)相乘，獲得第 一頻域基礎(chǔ)波形矢量； 將所述第一頻譜遮罩序列的各項(xiàng)和所述第二隨機(jī)相位復(fù)序列的各項(xiàng)逐點(diǎn)相乘，獲得第 二頻域基礎(chǔ)波形矢量。
4. 如權(quán)利要求1所述的基于TDCS系統(tǒng)差分傳輸?shù)男盘?hào)發(fā)送方法，其特征在于，獲得時(shí) 域的第一路基礎(chǔ)調(diào)制波形和第二路基礎(chǔ)調(diào)制波形，具體包括： 對(duì)所述第一頻域基礎(chǔ)波形矢量和所述第二頻域基礎(chǔ)波形矢量分別歸一化； 對(duì)歸一化的第一頻域基礎(chǔ)波形矢量和第二頻域基礎(chǔ)波形矢量分別進(jìn)行快速傅里葉逆 變換，獲得時(shí)域的第一路基礎(chǔ)調(diào)制波形和第二路基礎(chǔ)調(diào)制波形。
5. 基于TDCS系統(tǒng)差分傳輸?shù)男盘?hào)接收方法，應(yīng)用于所述系統(tǒng)的接收端，其特征在于， 所述方法包括： 利用正交頻分復(fù)用接收模塊進(jìn)行信號(hào)的接收，獲得接收信號(hào)； 通過快速傅里葉變換，將接收信號(hào)變換到頻域，獲得第一頻域接收信號(hào)； 利用最小均方誤差均衡器消除第一頻域接收信號(hào)的碼間干擾，獲得第二頻域接收信 號(hào)； 將獲得的第三頻域基礎(chǔ)波形矢量和第四頻域基礎(chǔ)波形矢量的共軛分別與第二頻域接 收信號(hào)逐項(xiàng)相乘，去除第三頻域基礎(chǔ)波形矢量和第四頻域基礎(chǔ)波形矢量的隨機(jī)相位； 通過快速傅里葉逆變換，將去除隨機(jī)相位的第三頻域基礎(chǔ)波形矢量和第四頻域基礎(chǔ)波 形矢量變換到時(shí)域，獲得第一周期相關(guān)函數(shù)矢量和第二周期相關(guān)函數(shù)矢量； 利用解調(diào)檢測模塊，分別獲取第一周期相關(guān)函數(shù)矢量的絕對(duì)值和第二周期相關(guān)函數(shù)矢 量的虛部，并獲取所述絕對(duì)值中最大值對(duì)應(yīng)的第一序列號(hào)，以及所述虛部中最大值對(duì)應(yīng)的 第二序列號(hào)； 獲取所述第一序列號(hào)和所述第二序列號(hào)之間的循環(huán)差，并，將所述循環(huán)差反映射成比 特?cái)?shù)據(jù)，從而完成解調(diào)。
6. 如權(quán)利要求5所述的基于TDCS系統(tǒng)差分傳輸?shù)男盘?hào)接收方法，其特征在于，在去除 第三頻域基礎(chǔ)波形矢量和第四頻域基礎(chǔ)波形矢量的隨機(jī)相位之前，所述方法還包括： 利用基于對(duì)第二環(huán)境頻譜采樣而獲得的第三頻譜遮罩序列，以及具有偽隨機(jī)噪聲統(tǒng)計(jì) 特性的相互獨(dú)立的第三隨機(jī)相位復(fù)序列和第四隨機(jī)相位復(fù)序列，分別獲得第三頻域基礎(chǔ)波 形矢量和第四頻域基礎(chǔ)波形矢量。
7. 如權(quán)利要求5所述的基于TDCS系統(tǒng)差分傳輸?shù)男盘?hào)接收方法，其特征在于，所述第 三頻域基礎(chǔ)波形矢量與所述系統(tǒng)的發(fā)射端的第一頻域基礎(chǔ)波形矢量相同，所述第四頻域基 礎(chǔ)波形矢量與所述系統(tǒng)的發(fā)射端的第二頻域基礎(chǔ)波形矢量相同。
【文檔編號(hào)】H04L27/26GK104104642SQ201410370804
【公開日】2014年10月15日 申請(qǐng)日期:2014年7月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月31日
【發(fā)明者】胡蘇 , 柯英豪, 李少謙 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)