CN101741805A - 信号调制方法及装置、信号调制系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例涉及一种信号调制方法及装置、信号调制系统，其中方法包括：根据发送机与接收机之间的距离与各子载波各自对应的频率，获取所述各子载波各自对应的初始相位；对所述各子载波采用所述各子载波各自对应的初始相位进行调制，生成发射信号。本发明实施例提供的信号调制方法及装置、信号调制系统，根据发送机与接收机之间的距离获取多个子载波的初始相位，使得各个子载波到达接收端的相位同相，从而减少了由于各子载波相位不一致导致的信号畸变和幅度衰落。

Description

信号调制方法及装置、信号调制系统

技术领域

本发明实施例涉及通信技术领域，尤其是一种信号调制方法及装置、信号调制系统。

背景技术

超宽带(Ultra-Wide-Band，简称：UWB)无线通信技术是指任何频带超过其中心频率25％，或者绝对带宽超过1.5GHz的无线通信系统，UWB无线通信系统采用持续时间非常短的基带脉冲信号传输数据，因此占用的频带非常宽，但严格限制基带脉冲信号的发射功率谱密度可以实现尽可能少地给现存UWB无线通信系统带来有害干扰，实现在现有无线通信系统的基础上重复利用频谱资源。具体地，UWB信号为多个持续时间非常短的基带脉冲信号的迭加，现有技术中常用的UWB波形采用均匀频率间隔的N(N为大于等于1的正整数)个子载波的相干叠加而成，如下式所示： $h\left(t\right)=\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}A\cos \left(2\mathrm{\πn\Δft}\right),$ 这种UWB波形生成方法也称为干涉测量(CarrierInterferometer，简称：CI)波形生成方法。

发明人在实施本发明的过程中发现，现有技术至少存在如下缺陷：CI波形生成方法虽然能够产生多个相干载波合成的窄脉冲信号，但由于每个子载波的频率不同，信道时延不同，到达接收端的相位不一致，从而使得接收端接收到的信号产生波形畸变和幅度衰落。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种信号调制方法及装置、信号调制系统，以减少由于各子载波相位不一致所带来的信号畸变和幅度衰落。

本发明实施例提供一种信号调制方法，包括：

根据发送机与接收机之间的距离与各子载波各自对应的频率，获取所述各子载波各自对应的初始相位；

对所述各子载波采用所述各子载波各自对应的初始相位进行调制，生成发射信号。

本发明实施例提供一种信号调制装置，包括：

相位获取模块，用于根据发送机与接收机之间的距离与各子载波各自对应的频率获取所述各子载波各自对应的初始相位；

调相模块，用于对所述各子载波采用所述各子载波各自对应的初始相位进行调制，生成发射信号。

本发明实施例提供一种信号调制系统，包括：信号调制装置、射频发射设备，

所述信号调制装置，用于根据所述射频发射设备和所述系统外部的信号接收设备的距离与各子载波各自对应的频率，获取所述各子载波各自对应的初始相位，对所述个子载波采用所述各子载波各自对应的初始相位进行调制，生成发射信号；

所述射频发射设备，用于将所述发射信号发送给信号接收设备。

本发明实施例提供的信号调制方法及装置、信号调制系统，根据发送机与接收机之间的距离获取多个子载波的初始相位，使得各个子载波到达接收端的相位同相，从而减少了由于各子载波相位不一致导致的信号畸变和幅度衰落。

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附图作简单地介绍，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明信号调制方法一个实施例的流程示意图；

图2为本发明信号调制方法又一个实施例的流程示意图；

图3为本发明信号调制装置一个实施例的结构示意图；

图4为本发明信号调制装置又一个实施例的结构示意图；

图5为本发明信号调制系统一个实施例的结构示意图；

图6为本发明实施例所适用的调制解调系统的结构示意图；

图7为采用本发明实施例测距误码率曲线的示意图；

图8为本发明实施例在存在测距误差时的误码率性能比较示意图；

图9为本发明实施例不加入正弦调制信号的信道衰减信号包络的示意图；

图10为本发明实施例加入正弦调制信号后的信道衰减信号包络的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明信号调制方法一个实施例的流程示意图，如图1所示，本实施例包括如下步骤：

步骤101、根据发送机与接收机之间的距离与各子载波各自对应的频率，获取各子载波各自对应的初始相位；

步骤102、对各子载波采用各子载波各自对应的初始相位进行调制，生成发射信号。

本发明实施例提供的信号调制方法，根据发送机与接收机之间的距离获取多个子载波的初始相位，使得发射信号到达接收端的相位同相，从而减少了由于各子载波相位不一致导致的信号畸变和幅度衰落。

为了更清楚地理解上述图1所示实施例的技术方案，下面对步骤101和步骤102进行详细说明。在步骤101中，假设发送机与接收机之间的距离为L，电磁波的传输速度为c，并且c＝3.0×10⁸米/秒，则发送机与接收机之间的电磁波传输时间为t_p＝L/c，根据距离L与各子载波各自对应的频率计算得到各子载波各自对应的初始相位θ_n＝-2πf_nt_p，其中，f_n为第n个子载波对应的频率，并且f_n＝F_L+n×Δf，F_L为发射信号频段的频谱下限，Δf为子载波间隔，n∈[0，N-1]，N为UWB波形中的子载波数。在步骤102中，若子载波采用CI波形，则对各子载波采用各子载波各自对应的初始相位进行调制，生成发射信号 $a\left(t\right)=A\underset{n=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}\cos (2\mathrm{\π}{f}_{n}t+{\mathrm{\θ}}_n),$ 其中，A为待传输的信息；可替换地，若子载波采用快速傅立叶变换(Fast Fourier Transform，简称：FFT)/反快速傅立叶变换(Inverse Fast Fourier Transform，简称：IFFT)波形，则对各子载波采用各子载波各自对应的初始相位进行调制，生成得到发射信号 $a\left(t\right)=A{e}^{j2\mathrm{\π}{F}_{L}t}\underset{n=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{e}^{j(2\mathrm{\πn\Δf}+{\mathrm{\θ}}_n)},$ 其中，A为待传输的信息；通过采用FFT/IFFT波形，可以降低实现的复杂度，减少混频器次数，从而节省硬件成本。

本发明实施例通过以上技术方案，根据发送机与接收机之间的距离获取多个子载波的初始相位，使得各个子载波到达接收端的相位同相，从而减少了由于各子载波相位不一致导致的信号畸变和幅度衰落。

图2为本发明信号调制方法又一个实施例的流程示意图，如图2所示，本实施例包括如下步骤：

步骤201、获取发送机与接收机之间的距离；

其中，UWB脉冲由于具有极高的带宽，持续时间短至纳米(ns)级，有很强的时间分辩能力。在一个实施例中，可以通过估计接收信号中最早分量的到达时间(Time OfArrival，简称：TOA)，进而获取到发送机与接收机之间的距离L；具体地，通过估计接收信号中的直达单径(Direct Path，简称：DP)的到达时间得到信号从发送机到接收机的传播时间，从而获取到发送机与接收机之间的距离L。当然在其它实施例中，也可以采用其它方法来获取发送机和接收机之间的距离，本发明实施例不做特别的限定。

步骤202、根据距离与各子载波各自对应的频率，获取各子载波各自对应的初始相位；

其中，根据距离L和每个子载波的频率，计算各个子载波的初始相位θ_n＝-2πf_nt_p，其中，f_n为第n个子载波的频率，t_p＝L/c，c为电磁波的传输速度，并且c＝3.0×10⁸米/秒。

步骤203、对各子载波各自对应的初始相位进行调频，得到调频后的相位；

具体地，在一个实施例中，对初始相位θ_n＝-2πf_nt_p进行调频，得到调频后的相位θ_n′＝θ_n+βsin(2πf_dt)，其中，βsin(2πf_dt)为调频信号，β为调制指数，sin(2πf_dt)为基带调频信号，f_d为相位调频频率。

在一个实施例中，f_d＜＜f_n，βsin(2πf_dt)＜＜θ_n，本发明实施例在具体实现时，可以采用相位调频频率f_d为第n个子载波的频率f_n的千分之一或者比千分之更小；当然可以理解的是，在一个实施例中，也可以采用相位调频频率f_d第n个子载波频率f_n的九百分之一或者比九百分之一更小。f_d和f_n的大小关系只要保证经过相位调频后，子载波的包络有所衰减，且衰减不超过π/2即可，本发明实施例不对他们的具体大小关系做特别的限定。

在一个实施例中，调频信号βsin(2πf_dt)为初始相位θ_n的十分之一或者比十分之一更小。

在一个实施例中，βsin(2πf_dt)可以小于π/2；当然在另一个实施例中，βsin(2πf_dt)还可以为其它数值如π/4、π/6、π/7等，只要保证调频后的相位不发生翻转即可，本发明实施例对βsin(2πf_dt)具体的值不做特别的限定。

步骤204、对各子载波各自对应的调频后的相位进行调相，生成发射信号；

具体地，若子载波采用CI波形，调相后生成的发射信号的UWB波形为： $a\left(t\right)=A\underset{n=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}\cos (2\mathrm{\π}{f}_{n}t+{{\mathrm{\θ}}_n}^{\′})=A\underset{n=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}\cos (2\mathrm{\π}{f}_{n}t+{\mathrm{\θ}}_n+\mathrm{\β}\sin \left(2\mathrm{\π}{f}_{d}t\right)),$ 其中，A为待传输的信息；若子载波采用IFFT/FFT波形，调相后生成的发射信号的UWB波形为： $a\left(t\right)=A\underset{n=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{e}^{j(2\mathrm{\π}(F_L+n)\mathrm{\Δft}+{{\mathrm{\θ}}_n}^{\′})}=A{e}^{j2\mathrm{\π}{F}_{L}t}\underset{n=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{e}^{j(2\mathrm{\πn\Δft}+{\mathrm{\θ}}_n+\mathrm{\β}\sin \left(2\mathrm{\π}{f}_{d}t\right))}={\mathrm{Ae}}^{j2\mathrm{\π}{F}_{L}t}{e}^{\mathrm{j\β}\sin \left({2\mathrm{\πf}}_{d}t\right)}\underset{n=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{e}^{j(2\mathrm{\πn\Δft}+{\mathrm{\θ}}_n)},$ 其中，A为待传输的信息，F_L为发射信号频段的频谱下限，n∈[0，N-1]，N为UWB波形中的子载波数，Δf为子载波间隔。

进一步的，在对各子载波各自对应的调频后的相位进行调相之后，还可以对调相后的各子载波进行低频调频，使得接收机可以采用谐波滤波器滤除正弦调频信号的高次谐波。具体地，获取调频信号βsin(2πf_dt)的贝塞尔展开函数，对调相后的各子载波采用各自对应的贝塞尔展开函数进行调频；进一步地，可以采用调频信号βsin(2πf_dt)的贝塞尔展开函数的一阶贝塞尔函数。

的贝塞尔展开式为： $e^{\mathrm{j\β}\sin \left({2\mathrm{\πf}}_{d}t\right)}=\underset{n=-\∞}{\overset{+\∞}{\mathrm{\Σ}}}{J}_n\left(\mathrm{\β}\right)e^{j2\mathrm{\π}{\mathrm{nf}}_{d}t},$ 其一阶贝塞尔函数展开式为

其中， $J_1\left(\mathrm{\β}\right)=\underset{k=0}{\overset{+\∞}{\mathrm{\Σ}}}\frac{{(-1)}^k{\left(\frac{\mathrm{\β}}{2}\right)}^{1+2k}}{k!(k+1)!}$ 为常数，β为调制指数，sin(2πf_dt)为基带调频信号，f_d为相位调频频率，当然，常数J₁(β)并不仅限于βsin(2πf_dt)的一阶贝塞尔函数，也可以是任意常数，可根据实际待调制的信息设定，β为调制指数，sin(2πf_dt)为基带调频信号，f_d为相位调频频率；针对IFFT/FFT波形，适用本发明方法生成的UWB的波形为： $a\left(t\right)=A{J}_1\left(\mathrm{\β}\right)e^{j2\mathrm{\π}{F}_{L}t}{e}^{j2\mathrm{\π}{f}_{d}t}\underset{n=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{e}^{j(2\mathrm{\πn\Δft}+{\mathrm{\θ}}_n)},$

其中，A为待传输的信息，J₁(β)为常数，并且J₁(β)可以进一步简化为任意常数K，生成的UWB的波形为 $a\left(t\right)=A{\mathrm{Ke}}^{j2\mathrm{\π}{F}_{L}t}{e}^{j2\mathrm{\π}{f}_{d}t}\underset{n=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{e}^{j(2\mathrm{\πn\Δft}+{\mathrm{\θ}}_n)};$ 实验表明，利用贝塞尔函数对调相后的各子载波进行低频调频，可以有效的抑制信号包络的衰落，从而实现了抗多径衰落的效果。

本发明实施例通过以上技术方案，根据发送机与接收机之间的距离获取多个子载波的初始相位，使得各个子载波到达接收端的相位同相，从而减少了由于各子载波相位不一致导致的信号畸变和幅度衰落；而且通过采用FFT/IFFT波形，可以降低实现的复杂度，减少混频器次数，从而节省硬件成本；进一步地，利用贝塞尔函数对各子载波进行低频调频，可以有效的抑制信号包络的衰落，从而实现了抗多径衰落的效果。

图3为本发明信号调制装置一个实施例的结构示意图，如图3所示，本实施例包括：相位获取模块31、调相模块32；

其中，相位获取模块31根据发送机与接收机之间的距离与各子载波各自对应的频率，获取所述各子载波各自对应的初始相位；调相模块32对所述各子载波采用所述各子载波各自对应的初始相位进行调制，生成发射信号。

本发明实施例提供的信号调制装置，相位获取模块31根据发送机与接收机之间的距离获取多个子载波的初始相位，使得发射信号到达接收端的相位同相，从而减少了由于各子载波相位不一致导致的信号畸变和幅度衰落。

图4为本发明信号调制装置又一个实施例的结构示意图，如图4所示，本实施例包括：相位获取模块41、调相模块42、低频调频模块43；

其中，相位获取模块41根据发送机与接收机之间的距离与各子载波各自对应的频率，获取所述各子载波各自对应的初始相位；调相模块42对所述各子载波采用所述各子载波各自对应的初始相位进行调制，生成发射信号；低频调频模块43对调相后的所述各子载波进行低频调频。

进一步地，相位获取模块41获取到的初始相位为θ_n＝-2πf_nt_p，f_n为第n个子载波对应的频率，t_p＝L/c，其中，L为所述发送机与所述接收机之间的距离，c为电磁波的传输速度。

进一步地，调相模块42还可以包括：调频单元421和信号生成单元422；其中，调频单元421对所述各子载波各自对应的初始相位采用调频信号进行调频，得到调频后的相位；信号生成单元422对所述各子载波采用各自对应的所述调频后的相位进行调相生成发射信号。进一步地，调频单元421获取到的调频后的相位为θ_n′＝θ_n+βsin(2πf_dt)，其中，β为调制指数，sin(2πf_dt)为基带调频信号，f_d为相位调频频率。

在一个实施例中，f_d＜＜f_n，βsin(2πf_dt)＜＜θ_n，本发明实施例在具体实现时，可以采用相位调频频率f_d为第n个子载波的频率f_n的千分之一或者比千分之更小；当然可以理解的是，在一个实施例中，也可以采用相位调频频率f_d第n个子载波频率f_n的九百分之一或者比九百分之一更小。f_d和f_n的大小关系只要保证经过相位调频后，子载波的包络有所衰减，且衰减不超过π/2即可，本发明实施例不对他们的具体大小关系做特别的限定。

在一个实施例中，调频信号βsin(2πf_dt)可以为初始相位θ_n的十分之一或者比十分之一更小。

在一个实施例中，βsin(2πf_dt)可以小于π/2；当然在另一个实施例中，βsin(2πf_dt)还可以为其它数值如π/4、π/6、π/7等，只要保证调频后的相位不发生翻转即可，本发明实施例对βsin(2πf_dt)具体的值不做特别的限定。

进一步地，低频调频模块43对调相后的各子载波进行低频调频；具体地，可以采用调频信号βsin(2πf_dt)的贝塞尔展开函数的一阶贝塞尔函数

的贝塞尔展开式为： $e^{\mathrm{j\β}\sin \left({2\mathrm{\πf}}_{d}t\right)}=\underset{n=-\∞}{\overset{+\∞}{\mathrm{\Σ}}}{J}_n\left(\mathrm{\β}\right)e^{j2\mathrm{\π}{\mathrm{nf}}_{d}t},$ 其一阶贝塞尔函数展开式为

其中， $J_1\left(\mathrm{\β}\right)=\underset{k=0}{\overset{+\∞}{\mathrm{\Σ}}}\frac{{(-1)}^k{\left(\frac{\mathrm{\β}}{2}\right)}^{1+2k}}{k!(k+1)!}$ 为常数，当然，常数J₁(β)并不仅限于βsin(2πf_dt)的一阶贝塞尔函数，也可以是任意常数，可根据实际待调制的信息设定，β为调制指数，sin(2πf_dt)为基带调频信号，f_d为相位调频频率；针对IFFT/FFT波形，适用本发明方法生成的UWB的波形为： $a\left(t\right)=A{J}_1\left(\mathrm{\β}\right)e^{j2\mathrm{\π}{F}_{L}t}{e}^{j2\mathrm{\π}{f}_{d}t}\underset{n=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{e}^{j(2\mathrm{\πn\Δft}+{\mathrm{\θ}}_n)},$ 其中，A为待传输的信息，J₁(β)为常数，并且J₁(β)可以进一步简化为任意常数K，生成的UWB的波形为 $a\left(t\right)=A{\mathrm{Ke}}^{j2\mathrm{\π}{F}_{L}t}{e}^{j2\mathrm{\π}{f}_{d}t}\underset{n=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{e}^{j(2\mathrm{\πn\Δft}+{\mathrm{\θ}}_n)};$ 实验表明，利用贝塞尔函数对各子载波进行低频调频，可以有效的抑制信号包络的衰落，从而实现了抗多径衰落的效果。

本发明实施例提供的信号调制装置，相位获取模块41根据发送机与接收机之间的距离获取多个子载波的初始相位，使得发射信号到达接收端的相位同相，从而减少了由于各子载波相位不一致导致的信号畸变和幅度衰落。

图5为本发明信号调制系统一个实施例的结构示意图，如图5所示，本实施例包括：信号调制装置51和射频发射设备52；

其中，信号调制装置51根据射频发射设备和系统外部的信号接收设备的距离与各子载波各自对应的频率，获取所述各子载波各自对应的初始相位，对所述各子载波采用所述各子载波各自对应的初始相位进行调制，生成发射信号；

射频发射设备52，用于将所述发射信号发送给所述信号接收设备。

本发明实施例提供的信号调制系统，信号调制装置51根据射频发射设备和系统外部的信号接收设备的距离与各子载波各自对应的频率获取多个子载波的初始相位，使得发射信号到达接收端的相位同相，从而减少了由于各子载波相位不一致导致的信号畸变和幅度衰落。

进一步地，在上述图5所示实施例的基础上，信号调制装置51还用于对所述各子载波各自对应的初始相位进行调频，得到调频后的相位，对所述各子载波各自对应的所述调频后的相位进行调相，生成发射信号；其中，初始相位为θ_n＝-2πf_nt_p，f_n为第n个子载波对应的频率，t_p＝L/c，其中，L为所述发送机与所述接收机之间的距离，c为电磁波的传输速度；所述调频后的相位为θ_n′＝θ_n+βsin(2πf_dt)，其中，β为调制指数，sin(2πf_dt)为基带调频信号，f_d为相位调频频率。

在一个实施例中，f_d＜＜f_n，βsin(2πf_dt)＜＜θ_n，本发明实施例在具体实现时，可以采用相位调频频率f_d为第n个子载波的频率f_n的千分之一或者比千分之更小；当然可以理解的是，在一个实施例中，也可以采用相位调频频率f_d第n个子载波频率f_n的九百分之一或者比九百分之一更小。f_d和f_n的大小关系只要保证经过相位调频后，子载波的包络有所衰减，且衰减不超过π/2即可，本发明实施例不对他们的具体大小关系做特别的限定。

在一个实施例中，调频信号βsin(2πf_dt)为初始相位θ_n的十分之一或者比十分之一更小。

在一个实施例中，βsin(2πf_dt)可以小于π/2；当然在另一个实施例中，βsin(2πf_dt)还可以为其它数值如π/4、π/6、π/7等，只要保证调频后的相位不发生翻转即可，本发明实施例对βsin(2πf_dt)具体的值不做特别的限定。

图6为本发明实施例所适用的调制解调系统的结构示意图，如图6所示，包括：信号调制装置61、射频发射设备62、基带信号输入模块63；信号调制装置61还包括：距离获取模块611、相位获取模块612、第一调相模块613、IFFT调制模块614、OOK调制模块615、子载波生成模块616、正弦基带信号调频617；

具体地，距离获取模块611测量接收机和发送机之间的距离L；相位获取模块612根据距离L和子载波生成模块616生成的子载波的频率，计算各个子载波的初始相位θ_n＝-2πf_nt_p，其中，f_n为第n个子载波，t_p＝L/c，其中c为电磁波的传输速度，c＝3.0*10⁸米/秒；第一调相模块613对初始相位θ_n进行调整，得到θ_n′＝θ_n+βsin(2πf_dt)，其中，β为调制指数，sin(2πf_dt)为正弦基带信号调频617生成的基带调频信号。

在一个实施例中，f_d＜＜f_n，βsin(2πf_dt)＜＜θ_n，本发明实施例在具体实现时，可以采用相位调频频率f_d为第n个子载波的频率f_n的千分之一或者比千分之更小；当然可以理解的是，在一个实施例中，也可以采用相位调频频率f_d第n个子载波频率f_n的九百分之一或者比九百分之一更小。f_d和f_n的大小关系只要保证经过相位调频后，子载波的包络有所衰减，且衰减不超过π/2即可，本发明实施例不对他们的具体大小关系做特别的限定。

在一个实施例中，调频信号βsin(2πf_dt)为初始相位θ_n的十分之一或者比十分之一更小。

在一个实施例中，βsin(2πf_dt)可以小于π/2；当然在另一个实施例中，βsin(2πf_dt)还可以为其它数值如π/4、π/6、π/7等，只要保证调频后的相位不发生翻转即可，本发明实施例对βsin(2πf_dt)具体的值不做特别的限定。

IFFT调制模块614对已完成初始相位调制和调频的信号进行IFFT变换，变换后的时域信号可以为： $a\left(t\right)=A\underset{n=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{e}^{j(n2\mathrm{\π}(F_L+k)\mathrm{\Δft}+{{\mathrm{\θ}}_n}^{\′})}=A{e}^{j2\mathrm{\π}{F}_{L}t}\underset{n=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{e}^{j(2\mathrm{\πn\Δft}+{\mathrm{\θ}}_n+\mathrm{\β}\sin \left(2\mathrm{\π}{f}_{d}t\right))}={\mathrm{Ae}}^{j2\mathrm{\π}{F}_{L}t}{e}^{\mathrm{j\β}\sin \left({2\mathrm{\πf}}_{d}t\right)}\underset{n=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{e}^{j(2\mathrm{\πn\Δft}+{\mathrm{\θ}}_n)};$ 通断键控(On-OffKeying，简称：OOK)调制模块615对基带信号输入模块63生成的基带信号对变换后的适于信号a(t)进行OOK调制，若待调制信号为d(t)，则d(t)等于0或1，则OOK调制后的信号为a(t)×d(t)；

在接收端，射频接收设备64接收到射频信号后，经过多载波数字调谐滤波器65后进行合并，然后经过OOK解调模块66进行OOK信号解调，通过基带信号输出模块67输出。

距离获取模块611可以通过UWB的测距系统实现，UWB脉冲由于具有极高的带宽，持续时间短至ns级，有很强的时间分辩能力。现有的基本UWB的测距系统通常是通过估计接收信号中最早分量的TOA，进而计算出发送机与接收机之间的距离。TOA方法通过估计接收信号中的DP的到达时间而得到信号从发送机与接收机之间的传播时间，从而计算出信号调制装置与接收端之间的距离。

上述系统实施例，信号调制装置61通过根据获取到的信号调制装置61与接收端之间的距离获取多个子载波的初始相位，使得发射信号到达接收端的相位同相，从而减少了由于各子载波相位不一致导致的信号畸变和幅度衰落。

图7为采用本发明实施例测距误码率曲线的示意图，如图7所示，通过本发明实施例的初始相位的调整，多子载波的峰值实现在接收结点的重合，子载波信号峰值位于接收结点处，而干扰噪声分散于整个载波周期内。由于现有的UWB测距技术已能将测距精度精确至厘米数量级，因此在准确测距的基础上，系统的误码率及动态性能会有极大的提高。

图8为本发明实施例在存在测距误差时的误码率性能比较示意图，如图8所示，当发生测距误差时，系统的误比特率性能如下图所示。由图8所示的结果可知，在此种通信模型下，测距误差为±0.8m时，仍有较为理想的误比特率性能。

图9为本发明实施例不加入正弦调制信号的信道衰减信号包络的示意图，图10为本发明实施例加入正弦调制信号后的信道衰减信号包络的示意图；如图9所示，当不加入一阶贝塞尔函数时，信号在距发射端30m内经历大幅度衰减，如图10所示，当加入正弦调制信号之后，信号衰减得到抑制。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、设备、模块和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (11)

1.一种信号调制方法，其特征在于，包括：

根据发送机与接收机之间的距离与各子载波各自对应的频率，获取所述各子载波各自对应的初始相位；

对所述各子载波采用所述各子载波各自对应的初始相位进行调制，生成发射信号。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述各子载波采用所述各子载波各自对应的初始相位进行调制生成发射信号包括：

对所述各子载波各自对应的初始相位进行调频，得到调频后的相位；

对所述各子载波各自对应的所述调频后的相位进行调相，生成发射信号。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述初始相位为θ_n＝-2πf_nt_p，f_n为第n个子载波对应的频率，t_p＝L/c，其中，L为所述发送机与所述接收机之间的距离，c为电磁波的传输速度。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，

所述调频后的相位为θ_n′＝θ_n+βsin(2πf_dt)，其中，β为调制指数，sin(2πf_dt)为基带调频信号，f_d为相位调频频率，并且f_d＜＜f_n，βsin(2πf_dt)＜＜θ_n。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对所述各子载波各自对应的所述调频后的相位进行调相之后还包括：

对调相后的所述各子载波进行低频调频。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述对调相后的所述各子载波进行低频调频包括：将所述各子载波的调频后的相位乘以

，其中，f_d为相位调频频率。

7.一种信号调制装置，其特征在于，包括：

相位获取模块，用于根据发送机与接收机之间的距离与各子载波各自对应的频率，获取所述各子载波各自对应的初始相位；

调相模块，用于对所述各子载波采用所述各子载波各自对应的初始相位进行调制，生成发射信号。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述调相模块包括：

调频单元，用于对所述各子载波各自对应的初始相位进行调频，得到调频后的相位；

信号生成单元，用于对所述各子载波各自对应的所述调频后的相位进行调相，生成发射信号。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

低频调频模块，用于对调相后的所述各子载波进行低频调频。

10.一种信号调制系统，其特征在于，包括：信号调制装置、射频发射设备，

所述信号调制装置，用于根据所述射频发射设备和所述系统外部的信号接收设备的距离与各子载波各自对应的频率，获取所述各子载波各自对应的初始相位，对所述各子载波采用所述各子载波各自对应的初始相位进行调制，生成发射信号；

所述射频发射设备，用于将所述发射信号发送给所述信号接收设备。

11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述信号调制装置具体用于：

获取发送机与接收机之间的距离；根据所述距离与各子载波各自对应的频率，获取所述各子载波各自对应的初始相位；对所述各子载波各自对应的初始相位进行调频，得到调频后的相位，对所述各子载波各自对应的所述调频后的相位进行调相，生成发射信号。

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