一種重疊頻分復用調制方法、裝置及系統制造方法及圖紙

本申請提出一種重疊頻分復用調制方法、裝置和系統，所述方法包括：根據設計參數生成一個頻域內波形平滑的初始包絡波形；根據重疊復用次數將所述初始包絡波形在頻域上按預定的頻譜間隔進行移位，得到各子載波包絡波形；將輸入的數字信號序列轉換成正負符號序列；將所述正負符號序列中的符號與各自對應的子載波包絡波形相乘，得到各子載波的調制包絡波形；將所述各子載波的調制包絡波形在頻域上進行疊加，得到頻域上的復調制包絡波形；將所述頻域上的復調制包絡波形進行變換，得到時域上的復調制包絡波形。所得到的復調制包絡波形，在頻域上波形平滑，時域上能量集中且持續時間短，因此頻譜利用和信號傳輸速率高，傳輸功率和誤碼率低。

【技術實現步驟摘要】
一種重疊頻分復用調制方法、裝置及系統
本專利技術涉及通信領域，具體涉及一種重疊頻分復用調制方法、裝置及重疊頻分復用系統。
技術介紹
頻分復用FDM(FrequencyDivisionMultiplexing)是一種讓多個占據較窄帶寬的信號共享一個較寬帶寬的技術。如圖1所示，各被利用的信號帶寬分別為B1，B2，B3，B4，….，當然它們也可以占據相同帶寬，△B為最小保護帶寬，實際保護帶寬可以寬裕一些。△B應大于所使用的解復用濾波器的過渡帶寬加上系統的最大頻率漂移及信道的最大頻率擴散量。這是最常見的頻分復用技術，現有的絕大多數的廣播系統、通信系統和雷達系統等都采用的是這種技術。這種技術的最大特點是被利用的信號頻譜之間是相互隔離的，不會存在相互干擾。因此，傳統的觀點是相鄰信道之間在頻率域上不重疊，以避免相鄰信道之間產生干擾，但這種技術制約了頻譜效率的提高。現有技術的頻分復用技術的觀點是各信道之間不但不需要相互隔離，而且可以有很強的相互重疊，如圖2所示，現有技術將信道之間的重疊視為一種新的編碼約束關系，并根據該約束關系提出了相應的調制和解調技術，因此稱之為重疊頻分復用，這種技術使得頻譜效率隨重疊次數K成比例的增加，其中圖2中是K＝3的情況。理論上，當采用重疊頻分復用技術進行數據傳輸時，重疊次數K可無限地增加，因此頻譜效率也可無限地增加，但在實驗室研究階段卻發現隨著重疊次數K的增加，雖然頻譜效率得到增加，但是傳輸功率隨之也增長，而傳輸功率的增長反過來在一定程度上也限制了重疊次數K的增加，從而也限制了頻譜效率的增加。
技術實現思路
本申請提供一種重疊頻分復用調制方法、裝置及系統。根據第一方面，一種實施例中提供一種重疊頻分復用調制方法，包括以下步驟：根據設計參數生成一個頻域內波形平滑的初始包絡波形，其中所述初始包絡波形為布萊克曼窗包絡波形或其演變窗函數的包絡波形；根據重疊復用次數將所述初始包絡波形在頻域上按預定的頻譜間隔進行移位，得到各子載波包絡波形；將輸入的數字信號序列轉換成正負符號序列；將所述正負符號序列中的符號與各自對應的子載波包絡波形相乘，得到各子載波的調制包絡波形；將所述各子載波的調制包絡波形在頻域上進行疊加，得到頻域上的復調制包絡波形；將所述頻域上的復調制包絡波形進行變換，得到時域上的復調制包絡波形。根據第二方面，一種實施例中提供一種重疊頻分復用調制裝置，包括：波形生成模塊，用于生成一個頻域內波形平滑的初始包絡波形，其中所述波形生成模塊生成的初始包絡波形為布萊克曼窗包絡波形或其演變窗函數的包絡波形；移位模塊，用于根據重疊復用次數將所述初始包絡波形在頻域上按預定的頻譜間隔進行移位，得到各子載波包絡波形；轉換模塊，用于將輸入的數字信號序列轉換成正負符號序列；乘法模塊，用于將所述正負符號序列中的符號與各自對應的子載波包絡波形相乘，得到各子載波的調制包絡波形；疊加模塊，用于將所述各子載波的調制包絡波形在頻域上進行疊加，得到頻域上的復調制包絡波形；變換模塊，用于將所述頻域上的復調制包絡波形進行變換，得到時域上的復調制包絡波形。根據第三方面，一種實施例中提供一種重疊頻分復用系統，包括發射機和接收機；所述發射機包括：上述的重疊頻分復用調制裝置，用于調制生成攜帶輸出信號序列的復調制包絡波形；發射裝置，用于將所述復調制包絡波形發射到接收機；所述接收機包括：接收裝置，用于接收所述復調制包絡波形；重疊頻分復用解調裝置，用于對接收的復調制包絡波形進行解調，最終經過譯碼得到最終的輸入比特序列。依據上述實施例的重疊頻分復用調制方法、裝置及系統，由于生成的初始包絡波形為布萊克曼窗包絡波形或其演變窗函數的包絡波形，其在頻域內波形平滑，相應地，其在時域內能量集中且持續時間較短，因此經過其調制形成的復調調包絡波形在時域能量集中且持續時間較短，因此其頻譜利用率高，信號傳輸速率也高，并且只需要較低的傳輸功率，被解調時具有較低的誤碼率。附圖說明圖1為傳統頻分復用技術中各信號共享一個較寬帶寬的波形示意圖；圖2為現有重疊頻分技術中各信道之間重疊后形成的編碼約束關系示意圖；圖3為本申請一種實施例中重疊頻分復用系統的結構示意圖；圖4為本申請一種實施例中重疊頻分復用調制裝置的結構示意圖；圖5為本申請一種實施例中接收裝置的結構示意圖；圖6為本申請一種實施例中重疊頻分復用解調裝置的結構示意圖；圖7為本申請一種實施例中重疊頻分復用調制方法的流程示意圖；圖8為本申請一種實施例中輸出信號序列確定方法的流程示意圖；圖9為本申請一種實施例中K路波形復用的疊加原理示意圖；圖10為本申請一種實施例中布萊克曼窗包絡波形的頻域圖；圖11為本申請一種實施例中以布萊克曼窗包絡波形作為初始包絡波形調制得到的各子載波包絡波形和復調制包絡波形的頻域圖；圖12為本申請一種實施例中以布萊克曼窗包絡波形作為初始包絡波形調制得到的復調制包絡波形的時域圖；圖13為本申請一種實施例中3路波形復用的疊加原理示意圖；圖14為本申請一種實施例中矩形窗包絡波形的頻域圖；圖15為本申請一種實施例中以矩形窗包絡波形作為初始包絡波形調制得到的復調制包絡波形的時域圖；圖16為本申請一種實施例中以矩形窗包絡波形作為初始包絡波形調制得到的復調制包絡波形的時域圖；圖17為本申請一種實施例中輸入-輸出關系圖；圖18為本申請一種實施例中節點狀態轉移圖；圖19為本申請一種實施例中以布萊克曼窗一階導包絡波形作為初始包絡波形調制得到的復調制包絡波形的頻域圖；圖20為本申請一種實施例中以布萊克曼窗一階導包絡波形作為初始包絡波形調制得到的各子載波包絡波形和復調制包絡波形的頻域圖圖21為本申請一種實施例中以布萊克曼窗一階導包絡波形作為初始包絡波形調制得到的復調制包絡波形的時域圖。具體實施方式下面通過具體實施方式結合附圖對本專利技術作進一步詳細說明。在對重疊頻分復用技術研究中，專利技術人發現傳輸功率的增長主要跟被復用信號(即調制窗函數)的頻譜有關，并非如理論上所設想的對復用信號頻譜的形狀、帶寬沒有任何要求。雖然現有技術中存在很多窗函數，理論上可自由采用各種窗函數對傳輸的正負符號序列進行調制，但由于矩形窗相較于其它窗函數在產生、設計和應用上更容易、成本更低，因此目前在進行信號調制時優先采用矩形窗，而矩形波的頻譜波形在兩側較陡峭，從而其在時間域上能量不集中，持續時間過長，因此復用波形系統性能很差，導致所需的傳輸功率和誤碼率都很高。基于上述發現，在本專利技術實施例中，在應用重疊頻分復用技術時采用一種優于矩形波的窗函數對傳輸的正負符號序列進行調制。請參考圖3，重疊頻分復用系統包括發射機1和接收機2。發射機1包括重疊頻分復用調制裝置10和發射裝置20，其中，重疊頻分復用調制裝置10用于調制生成攜帶輸出信號序列的復調制包絡波形，發射裝置20用于將上述復調制包絡波形發射到接收機2。請參考圖4，重疊頻分復用調制裝置10包括波形生成模塊11、移位模塊12、轉換模塊13、乘法模塊14、疊加模塊15和變換模塊16。波形生成模塊11用于根據設計參數生成一個頻域內波形平滑的初始包絡波形。在一實施例中，設計參數至少包括初始包絡波形的帶寬寬度。移位模塊12用于根據重疊復用次數將初始包絡波形在頻域上按預定的頻譜間隔進行移位，得到各子載波包絡波形。在一實施例中本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種重疊頻分復用調制方法,其特征在于，包括以下步驟：生成一個頻域內波形平滑的初始包絡波形，其中所述初始包絡波形為布萊克曼窗包絡波形或其演變窗函數的包絡波形；根據重疊復用次數將所述初始包絡波形在頻域上按預定的頻譜間隔進行移位，得到各子載波包絡波形；將輸入的數字信號序列轉換成正負符號序列；將所述正負符號序列中的符號與各自對應的子載波包絡波形相乘，得到各子載波的調制包絡波形；將所述各子載波的調制包絡波形在頻域上進行疊加，得到頻域上的復調制包絡波形；將所述頻域上的復調制包絡波形變換為時域上的復調制包絡波形。

【技術特征摘要】
1.一種重疊頻分復用調制方法,其特征在于，包括以下步驟：生成一個頻域內波形平滑的初始包絡波形，其中所述初始包絡波形為布萊克曼窗包絡波形或其演變窗函數的包絡波形；根據重疊復用次數將所述初始包絡波形在頻域上按預定的頻譜間隔進行移位，得到各子載波包絡波形；將輸入的數字信號序列轉換成正負符號序列；將所述正負符號序列中的符號與各自對應的子載波包絡波形相乘，得到各子載波的調制包絡波形；將所述各子載波的調制包絡波形在頻域上進行疊加，得到頻域上的復調制包絡波形；將所述頻域上的復調制包絡波形變換為時域上的復調制包絡波形。2.如權利要求1所述的重疊頻分復用調制方法，其特征在于，所述頻譜間隔為子載波頻譜間隔△B，其中子載波頻譜間隔△B＝B/K，B為所述初始包絡波形的帶寬，K為重疊復用次數，取值為非0正數。3.如權利要求2所述的重疊頻分復用調制方法，其特征在于，所述子載波頻譜間隔△B大于或等于系統采樣的倒數。4.如權利要求1所述的重疊頻分復用調制方法，其特征在于，將輸入的數字信號序列轉換成正負符號序列具體為：將輸入的數字信號序列中的0轉換為+A，1轉換為-A，以形成正負符號序列，其中A的取值為非0任意數。5.如權利要求1所述的重疊頻分復用調制方法，其特征在于，所述復調制包絡波形攜帶的輸出信號序列通過以下步驟確定：當調制包絡波形由正符號與子載波包絡波形相乘得到時，令該調制包絡波形的運算值為+A，當調制包絡波形由負符號與子載波包絡波形相乘得到時，令該調制包絡波形的運算值為-A；其中A的取值為非0任意數；對于每個頻譜間隔，將位于該頻譜間隔內的調制包絡波形的運算值疊加，得出該頻譜間隔的輸出信號，從而形成輸出信號序列。6.一種重疊頻分復用調制裝置，其特征在于，包括：波形生成模塊，用于生成一個頻域內波形平滑的初始包絡波形，其中所述波形生成模塊生成的初始包絡波形為布萊克曼窗包絡波形或其演變窗函數的包絡波形；移位...

【專利技術屬性】
技術研發人員：不公告發明人，
申請(專利權)人：深圳超級數據鏈技術有限公司，
類型：發明
國別省市：廣東,44