CN111030777A - 一种基于谐波调制技术的码分多址通信方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于谐波调制技术的码分多址通信方法，用户信号利用相互正交的地址码序列进行划分，用户之间的信息传输由基站进行转发和控制，通过正向传输和反向传输各使用一个频率进行双工通信；所述双工通信均采用基频和谐波进行信息传输。信息传输的过程为：首先将不同的信息进行调制，然后分别加载在不同的谐波分量或分量组合上，最后将接收端接收到的基频和谐波信息进行解调，即可得到传输的所有信息。本发明充分利用了谐波传输信息的能力，极大地提高了频谱的利用率，同时也大幅度提高了同一载波频率下通信用户的容量。

Description

一种基于谐波调制技术的码分多址通信方法

技术领域

本发明涉及通信的技术领域，尤其涉及到一种基于谐波调制技术的码分多址通信方法。

背景技术

我国的频段划分属于行政划分，和相对比的市场主导有区别，而在欧美国家，频段是用来拍卖的，比如在3G时代，对于相应的频段，我国三大运营商都已经行政划分好了，剩下的都是火拼服务，而欧美的运营商们就没有那么的幸福了，他们首先要拍的此频段的牌照，比如英国的3G频谱就拍卖了220亿英镑，德国的则高达450亿美元，可谓天价。频谱为什么这么贵？因为目前可用的频谱资源是有限的。我们知道信号是以波的形式传输的，那么波长又与光速、频率有关，频率高的，对于大气层的穿透能力比较强，但其绕射能力(也就是在传输过程中绕过障碍物的能力)比较弱，但是波在传输的过程中，在没有障碍物的条件下，就是空气是介质，你必须有足够的穿透能力，另外如果频率太高，相应的绕射能力又不足，在高楼大厦的城市就很难防止信号的衰落等。所以可用的频段在无线信号传输中，本身就不是很多。

另外，由于卫星、广播、电视等都需要以波的形式传播，当然也同样占用一定的频段，自然可用的频段就更加稀缺了，所以每个国家在对待稀缺的频谱上都显得非常的“吝啬”。所以如何在有限的频谱资源下，来使得更多的用户使用成为通信研究的重要课题。

而在如图1所示的传统的码分多址通信方法中，用户信号划分是利用相互正交的地址码序列实现的。在地址码集中有多少种正交码序列，就可以有多少个用户同时在一个载波上通信。这样一来，无疑就造成了频谱资源的极大浪费。因为在传统的码分多址通信方法中，只利用了基频进行通信，而忽视了谐波分量的作用。实际生活中，谐波分量也是可以用于传输信息的，尤其是在如今频谱资源如此紧张的情况下，更加应该充分利用好谐波分量，使得频谱资源能够发挥出其最大效力。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种频谱的利用率高的基于谐波调制技术的码分多址通信方法。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：

一种基于谐波调制技术的码分多址通信方法，用户信号利用相互正交的地址码序列进行划分，用户之间的信息传输由基站进行转发和控制，通过正向传输和反向传输各使用一个频率进行双工通信；所述双工通信均采用基频和谐波进行信息传输。

进一步地，所述信息传输的过程为：首先将不同的信息进行调制，然后分别加载在不同的谐波分量上，最后将接收端接收到的基频和谐波信息进行解调，即可得到传输的所有信息。

进一步地，在所述信息传输之前，预先存储固定的谐波模式，采用给定的谐波分量计算出所有不同的信号，从而从其他信号中解调所需的信号。

进一步地，基于所述预先存储固定的谐波模式，采用给定的谐波分量计算出所有两个不同的信号，从而从其他信号中解调所需的信号的具体过程如下：

假设已知所有谐波模式：

V_out＝a₀f₀+a₂f₂+a₃f₃+a₄f₄+a₅f₅++a_nf_m (1)

其中，a_n代表n次谐波系数，n＝0,2,3,4，…；f₀代表基频；f_m代表m次谐波分量，m＝2,3,4，…；

此时，将信号一和信号二分别全部加载在偶次谐波和奇次谐波上进行传输，可得：

最后，在信号接收端同时接收到信号一和信号二的混合信号为：

V_out＝a₀ ^vf₀+a₀ ^pf₀+a₂ ^pf₂+a₃ ^vf₃+a₄ ^pf₄+a₅ ^vf₅+a₆ ^pf₆+a₇ ^vf₇+a₈ ^pf₈+a₉ ^vf₉+… (4)

由(1)和(4)可知：

a₀ ^vf₀+a₀ ^pf₀＝a₀f₀ (5)

a₂ ^pf₂＝a₂f₂；a₄ ^pf₄＝a₄f₄；a₆ ^pf₆＝a₆f₆；a₈ ^pf₈＝a₈f₈；… (6)

a₃ ^vf₃＝a₃f₃；a₅ ^vf₅＝a₅f₅；a₇ ^vf₇＝a₇f₇；a₉ ^vf₉＝a₉f₉；… (7)

由于信号一和信号二进行传输的时候所采用的基频是相同的，只有谐波分量不同，因此根据(5)可知：

因此，根据公式(6)-(8)，接收端可把信号一和信号二全部解调出来。

进一步地，所述将不同的信息进行调制，然后分别加载在不同的谐波分量上来进行信号传输时，可根据需求选择不同的谐波分量组合进行信号的传输。

与现有技术相比，本方案原理及优点如下：

本方案通过谐波调制技术，将信息分别加载在不同的谐波分量或分量组合上，利用谐波进行信息的传输，通过每个谐波分量或分量组合实现与N个不同用户的通信(N是正交码序列数目)，充分利用了谐波传输信息的能力，极大地提高了频谱的利用率，同时也大幅度提高了同一载波频率下通信用户的容量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的服务作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为传统的码分多址通信方法的工作原理示意图；

图2为基于谐波调制技术的码分多址通信方法的工作示意图；

图3为谐波调制电路图；

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明：

想想人类之间的自然通信，对70亿人来说，它的频率带宽只有20Hz-20kHz！噪音、动物、风、树等自然界的所有声音都只占用这个带宽。但是人类却可以毫不费力地识别它们。例如，在一场音乐会中，有许多不同的乐器演奏相同的旋律，但是人们却可以识别每一种乐器。原因是每个乐器都在演奏相同的音高(基频相同)，但谐波的模式却各不相同。这表明，实际上谐波也可以携带信息，而不仅仅只有目前普遍使用的基频才能携带信息。

基于此，如图2所示，本实施例阐述一种基于谐波调制技术的码分多址通信方法，具体如下：

用户信号利用相互正交的地址码序列进行划分，用户之间的信息传输由基站进行转发和控制，通过正向传输和反向传输各使用一个频率进行双工通信；而双工通信均采用基频和谐波进行信息传输。

具体地，信息传输的过程为：

首先将不同的信息进行调制，然后分别加载在不同的谐波分量上，最后将接收端接收到的基频和谐波信息进行解调，即可得到传输的所有信息。

其中，谐波调制电路如图3所示，该谐波调制电路的输出是所有输入电压的总和。对于基频相同而谐波分量不同的输入，其输出是不同的。在信息传输之前，需预先存储固定的谐波模式，就可以用给定的谐波分量计算出所有不同的信号，从而从其他信号中解调所需的信号。

为更好地理解，不妨假设已知所有谐波模式(所需计算的信号为两种)：

V_out＝a₀f₀+a₂f₂+a₃f₃+a₄f₄+a₅f₅+…+a_nf_m (1)

其中，a_n代表n次谐波系数，n＝0,2,3,4，…；f₀代表基频；f_m代表m次谐波分量，m＝2,3,4，…；

此时，将信号一和信号二分别全部加载在偶次谐波和奇次谐波上进行传输，可得：

最后，在信号接收端同时接收到信号一和信号二的混合信号为：

V_out＝a₀ ^vf₀+a₀ ^pf₀+a₂ ^pf₂+a₃ ^vf₃+a₄ ^pf₄+a₅ ^vf₅+a₆ ^pf₆+a₇ ^vf₇+a₈ ^pf₈+a₉ ^vf₉+… (4)

由(1)和(4)可知：

a₀ ^vf₀+a₀ ^pf₀＝a₀f₀ (5)

a₂ ^pf₂＝a₂f₂；a₄ ^pf₄＝a₄f₄；a₆ ^pf₆＝a₆f₆；a₈ ^pf₈＝a₈f₈；… (6)

a₃ ^vf₃＝a₃f₃；a₅ ^vf₅＝a₅f₅；a₇ ^vf₇＝a₇f₇；a₉ ^vf₉＝a₉f₉；… (7)

由于信号一和信号二进行传输的时候所采用的基频是相同的，只有谐波分量不同，因此根据(5)可知：

因此，根据公式(6)-(8)，接收端可把信号一和信号二全部解调出来。

除了上面所述，还可以利用不同组合来传输信号一和信号二，比如用二次和三次谐波分量加载信号一，用四次谐波分量来加载信号二。实际使用的时候，可以根据需求选择不同的谐波分量组合进行信号的传输。

本实施例通过谐波调制技术，将信息分别加载在不同的谐波分量或分量组合上，利用谐波进行信息的传输，通过每个谐波分量或分量组合实现与N个不同用户的通信(N是正交码序列数目)，这样使得可通信用户的数量急剧增加，有效缓解了通信信道少、频谱资源紧张的情况。可以预见在5G时代移动数据流量将呈现***式增长，所需频谱数量也将远超前几代移动通信技术的总和。因此，基于谐波调制技术的码分多址通信方法的意义就不言而喻了。

以上所述之实施例子只为本发明之较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围，故凡依本发明之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种基于谐波调制技术的码分多址通信方法，其特征在于，用户信号利用相互正交的地址码序列进行划分，用户之间的信息传输由基站进行转发和控制，通过正向传输和反向传输各使用一个频率进行双工通信；所述双工通信均采用基频和谐波进行信息传输。

2.根据权利要求1所述的一种基于谐波调制技术的码分多址通信方法，其特征在于，所述信息传输的过程为：首先将不同的信息进行调制，然后分别加载在不同的谐波分量上，最后将接收端接收到的基频和谐波信息进行解调，即可得到传输的所有信息。

3.根据权利要求2所述的一种基于谐波调制技术的码分多址通信方法，其特征在于，在所述信息传输之前，预先存储固定的谐波模式，采用给定的谐波分量计算出所有不同的信号，从而从其他信号中解调所需的信号。

4.根据权利要求3所述的一种基于谐波调制技术的码分多址通信方法，其特征在于，基于所述预先存储固定的谐波模式，采用给定的谐波分量计算出所有两个不同的信号，从而从其他信号中解调所需的信号的具体过程如下：

假设已知所有谐波模式：

V_out＝a₀f₀+a₂f₂+a₃f₃+a₄f₄+a₅f₅+…+a_nf_m (1)

其中，a_n代表n次谐波系数，n＝0,2,3,4，…；f₀代表基频；f_m代表m次谐波分量，m＝2,3,4，…；

此时，将信号一和信号二分别全部加载在偶次谐波和奇次谐波上进行传输，可得：

最后，在信号接收端同时接收到信号一和信号二的混合信号为：

V_out＝a₀ ^vf₀+a₀ ^pf₀+a₂ ^pf₂+a₃ ^vf₃+a₄ ^pf₄+a₅ ^vf₅+a₆ ^pf₆+a₇ ^vf₇+a₈ ^pf₈+a₉ ^vf₉+… (4)

由(1)和(4)可知：

a₀ ^vf₀+a₀ ^pf₀＝a₀f₀ (5)

a₂ ^pf₂＝a₂f₂；a₄ ^pf₄＝a₄f₄；a₆ ^pf₆＝a₆f₆；a₈ ^pf₈＝a₈f₈；... (6)

a₃ ^vf₃＝a₃f₃；a₅ ^vf₅＝a₅f₅；a₇ ^vf₇＝a₇f₇；a₉ ^vf₉＝a₉f₉；... (7)

由于信号一和信号二进行传输的时候所采用的基频是相同的，只有谐波分量不同，因此根据(5)可知：

因此，根据公式(6)-(8)，接收端可把信号一和信号二全部解调出来。

5.根据权利要求2所述的一种基于谐波调制技术的码分多址通信方法，其特征在于，所述将不同的信息进行调制，然后分别加载在不同的谐波分量上来进行信号传输时，还可根据需求选择不同的谐波分量组合进行信号的传输。

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