CN101431496A - 一种不等功率谱密度的分数傅立叶变换域调制解调方法 - Google Patents
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Abstract
一种不等功率谱密度的分数傅立叶变换域调制解调方法，它涉及一种同时传输多路不同谱密度、中心频率相同信号的方法，以解决现有CDMA技术在***中的频谱资源复用受到伪随机码数量的限制的问题。将n路信号与n路切载波普信号进行调制，获得n路调制信号；将n路调制信号相加并发射；将接收到的相加信号分别通过解调获得n路解调信号；根据每路解调信号的中心频率和调频率，获得每路解调信号对应的分数阶和以及在对应分数阶的分数域峰值位置，并将峰值位置的窄带截断波形作为接收匹配模板；对每路解调信号分别做分数阶傅里叶变换，并在对应的峰值位置处与接收匹配模板做窄带匹配相关，得到n路解调信息，最后通过并串转换获得高速率解调信息。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于分数傅里叶变换域处理信号的频谱复用技术，属于无线通信中的频带资源复用技术领域。
背景技术
在传统的通信***中，由于带宽的限制每一路信道只能传输一定速率的数据，当要传输的数据速率大于最大数据率时，只能将该路信号分为多路信号传输。在CDMA通信***中，因为扩频码具有伪正交性，因此在一路信道内可以同时传输多路信息，即不同的信息在同一信道内利用不同的扩频码传输各自信号。但传统的CDMA技术在***中的频谱资源复用受到伪随机码数量的限制，不能实现频道资源的复用。
发明内容
本发明为解决传统的CDMA技术在***中的频谱资源复用受到伪随机码数量的限制的问题，提出一种不等功率谱密度的分数傅立叶变换域调制解调方法。本发明包括以下步骤：
发射过程：
步骤一、将二进制数字信息b(t)通过串并转换得到n路信号bn(t)，其中n表示自然数，bn(t)表示b1(t)，b2(t)...；
步骤二、在发射端产生n路中心频率fc相同且带宽不同的切普载波信号，每路信号带宽为Bn，调频率kn＝Bn/T＝BnR；
步骤三、将步骤一获得的n路信号bn(t)与步骤二获得的n路切载波普信号进行调制，获得n路调制信号sn(t)，其中sn(t)表示s1(t)，s2(t)...；
步骤四、将步骤三获得的n路调制信号sn(t)相加，并将获得的相加信号s(t)发射；
接收过程：
步骤五、将接收到的相加信号s(t)分别通过解调获得n路解调信号rn(t)，其中rn(t)表示r1(t)，r2(t)...；
步骤六、根据每路解调信号rn(t)的中心频率fc和调频率kn，获得每路解调信号对应的分数阶pn和2-pn以及在对应分数阶的分数域峰值位置，并将峰值位置的窄带截断波形
和作为接收匹配模板；
步骤七、对每路解调信号rn(t)分别做pn阶和2-pn阶的分数阶傅里叶变换，并在对应的峰值位置处与接收匹配模板做窄带匹配相关，得到n路解调信息bn(t)，最后通过并串转换获得高速率解调信息b′(t)。
有益效果：本发明通过改变载波切普信号的调频率k值来实现对频谱资源的复用，由于本发明的基本思想是利用不同调频率的切普信号在相应不同阶数分数域上有最佳的能量聚集的性质，而其它路信号在该路解调阶数上没有能量聚集，因此在峰值位置做窄带滤波可有效避免多路信道间的干扰；另外，由于CDMA的载波信号余弦函数在分数阶傅里叶变换域(频域以外的域)不会产生能量聚集，通过本发明的方法可以实现与CDMA信号叠加实现频道资源的复用。
附图说明
图1为实现本发明方法的发射机结构示意图；图2为实现本发明方法的接收机结构示意图；图3和图4为采用本发明的方法安排多路信号的频谱图，图3的横坐标表示频域采样点，纵坐标表示幅度，图4的横坐标表示分数域采样点，纵坐标表示幅度。
具体实施方式
具体实施方式一：参见图1至图4，本实施方式由以下步骤组成：
发射过程：
步骤一、将码速率为nRbit/s的二进制数字信息b(t)通过串并转换获得n路信号bn(t)，每路信号的码速率降为Rbit/s，其中n和R都表示自然数，bn(t)表示b1(t)，b2(t)...；
步骤二、在发射端产生n路中心频率fc相同且带宽不同的切普载波信号，每路信号带宽为Bi，调频率ki＝Bi/T＝BiR；
步骤三、将步骤一获得的n路信号bn(t)与步骤二获得的n信路切普信号进行调制，获得n路调制信号sn(t)＝bn(t)cos(2πfct+knπt2)，其中sn(t)表示s1(t)，s2(t)...；
步骤四、将步骤三获得的n路调制信号si(t)相加，并将获得的相加信号s(t)发射；
接收过程：
步骤五、将接收到的混合信号s(t)分别通过解调获得n路解调信号rn(t)，其中rn(t)表示r1(t)，r2(t)...；
步骤六、根据每路解调信号rn(t)的中心频率fc、调频率kn和码速率R，获得每路解调信号对应的分数阶pn和2-pn以及在对应的分数阶pn和2-pn的分数域的峰值位置，取载波cos(2πfct+knπt2)在pn阶和2-pn阶峰值主瓣或一个旁瓣的波形和
为作为接收匹配模板；
步骤七、对每路解调信号rn(t)分别做pn阶和2-pn阶的分数阶傅里叶变换，并在对应的峰值位置处与接收匹配模板做窄带匹配相关滤除其它信号的干扰，得到n路解调信息bn(t)，最后通过并串转换获得高速率解调信息b′(t)。
本实施方式使用切普信号替代传统的余弦载波信号，利用不同的调频率k的切普信号在相应的不同分数阶域上有最佳能量聚集的特性，通过产生中心频率相同、带宽不同的多路信号为载波，利用不同带宽的切普信号在的不同分数阶产生能量聚集的特性，来减小各路信号之间的相互干扰。具体为将1路高速率信号分为多路低速率信道可传输的信号，取可用频段的中心频率为fc，每路信号中心频率均设为fc，但使用不同的带宽的载波传输，不同的带宽对应不同的调频率，由于不同调频率的切普信号在不同的分数阶傅里叶变换域有能量聚集，而其他路载波信号在该阶分数域的波形较为平坦，因此，解调时对接收信号分别做不同对应阶数的分数傅里叶变换，并在对应的峰值附近做窄带相关，可有效的减小其他路信号对该路信号的干扰。
余弦形式的切普信号在对应的p阶分数域波形，能量聚集的峰值出现在分数域的前半段，后半段是较为平坦的部分；而在2-p阶分数域，峰值出现在分数域的后半段，前半段是较为平坦的部分。原因在于两个共轭的切普信号exp[i(2πf0t+πkt2)]和exp[-i(2πf0t+πkt2)]变换到分数域后分别为波形的前半段和后半段，两者分别在p阶和2-p阶分数域产生能量聚集，因此我们在解调时，要利用切普信号分数傅里叶域的能量聚集特性，就要对信号做p阶和2-p阶分数傅里叶变换后，分别在前半段和后半段的峰值位置附近做匹配相关。
例如，在发射端，要传输一路信源为001的信号，通过串并转换后变为3路分别为0、0、1的信号，三路信号速率相同，均为Rbit/s。取可用频谱的中心频率fc为这三路信号的中心频率，设计3路不同的信号带宽分别为B1、B2、B3，根据码速率和带宽确定各路信号的调频率k1＝B1R、k2＝B2R、k3＝B3R，由此确定三路信号的载波分别为cos(2πfct+k1πt2)、cos(2πfct+k2πt2)、cos(2πfct+k3πt2)。用三路载波调制三路为0、0、1的信源，得到三路信号分别为-cos(2πfct+k1πt2)、-cos(2πfct+k2πt2)、cos(2πfct+k3πt2)，将这三路信号混合后由天线发射。在接收端，根据三路载波的参数中心频率fc、调频率kn和码速率R可以确定该切普信号对应的能产生能量聚集的分数阶pn、2-pn及在该两阶分数域的峰值位置。将接收到的信号按照三路不同的参数解调，第一路分别做p1阶和2-p1阶分数傅里叶变换得到fp1(u)、f2-p1(u)，取cos(2πfct+k1πt2)在p1阶和2-p1阶峰值附近的波形
为模板，将模板与fp1(u)、f2-p1(u)做匹配相关积分判决后，得到第一路的解调信息，其它两路信号也按照这样的方式解调。因为不同调频率的切普信号在不同的分数域产生能量聚集，因此该解调方法可有效的减小其它路信号对该路信号的影响。
Claims (1)
1、一种不等功率谱密度的分数傅立叶变换域调制解调方法，其特征在于它包括以下步骤：
发射过程：
步骤一、将二进制数字信息b(t)通过串并转换得到n路信号bn(t)，其中n表示自然数，bn(t)表示b1(t)，b2(t)...；
步骤二、在发射端产生n路中心频率fc相同且带宽不同的切普载波信号，每路信号带宽为Bn，调频率kn＝Bn/T＝BnR；
步骤三、将步骤一获得的n路信号bn(t)与步骤二获得的n路切载波普信号进行调制，获得n路调制信号sn(t)，其中sn(t)表示s1(t)，s2(t)...；
步骤四、将步骤三获得的n路调制信号sn(t)相加，并将获得的相加信号s(t)发射；
接收过程：
步骤五、将接收到的相加信号s(t)分别通过解调获得n路解调信号rn(t)，其中rn(t)表示r1(t)，r2(t)...；
步骤六、根据每路解调信号rn(t)的中心频率fc和调频率kn，获得每路解调信号对应的分数阶pn和2-pn以及在对应分数阶的分数域峰值位置，并将峰值位置的窄带截断波形
和
作为接收匹配模板；
步骤七、对每路解调信号rn(t)分别做pn阶和2-pn阶的分数阶傅里叶变换，并在对应的峰值位置处与接收匹配模板做窄带匹配相关，得到n路解调信息bn(t)，最后通过并串转换获得高速率解调信息b′(t)。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CNA2008102096342A CN101431496A (zh) | 2008-12-08 | 2008-12-08 | 一种不等功率谱密度的分数傅立叶变换域调制解调方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CNA2008102096342A CN101431496A (zh) | 2008-12-08 | 2008-12-08 | 一种不等功率谱密度的分数傅立叶变换域调制解调方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101431496A true CN101431496A (zh) | 2009-05-13 |
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ID=40646664
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| CNA2008102096342A Pending CN101431496A (zh) | 2008-12-08 | 2008-12-08 | 一种不等功率谱密度的分数傅立叶变换域调制解调方法 |
Country Status (1)
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|---|---|
| CN (1) | CN101431496A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101827060A (zh) * | 2010-03-30 | 2010-09-08 | 北京理工大学 | 基于分数阶傅里叶变换的自适应调制解调方法 |
| CN101667911B (zh) * | 2009-09-25 | 2012-05-23 | 北京理工大学 | 一种基于分数阶傅里叶变换阶次复用的保密通信方法 |
-
2008
- 2008-12-08 CN CNA2008102096342A patent/CN101431496A/zh active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101667911B (zh) * | 2009-09-25 | 2012-05-23 | 北京理工大学 | 一种基于分数阶傅里叶变换阶次复用的保密通信方法 |
| CN101827060A (zh) * | 2010-03-30 | 2010-09-08 | 北京理工大学 | 基于分数阶傅里叶变换的自适应调制解调方法 |
| CN101827060B (zh) * | 2010-03-30 | 2012-07-04 | 北京理工大学 | 基于分数阶傅里叶变换的自适应调制解调方法 |
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