CN104994048B

CN104994048B - 一种单载波调制的复制格式收发方法

Info

Publication number: CN104994048B
Application number: CN201510229621.1A
Authority: CN
Inventors: 何世文; 孙裕; 吴波; 黄永明; 王海明; 杨绿溪; 洪伟; 张军; 江华
Original assignee: In Jiangsu Emerging Micro-Communication Ceases Science And Technology Ltd
Current assignee: Nanjing etaco Communication Technology Co.,Ltd.
Priority date: 2015-05-07
Filing date: 2015-05-07
Publication date: 2018-08-28
Anticipated expiration: 2035-05-07
Also published as: CN104994048A

Abstract

本发明公开了一种单载波调制的复制格式收发方法，发送端通过对基带的单载波调制信号乘以相应的时域序列因子实现频谱搬移和数据复制的功能，从而得到复制格式的发送信息，接收端对接收到的复制格式时域单载波调制信号在基带乘上响应的时域序列因子即可恢复出需解调的信号。本发明方法有效提高了不同带宽设备的兼容性，在基带对信号进行处理，相对于射频端操作，简化了射频端的设计，简单有效地完成了单载波调制信号的复制格式的收发过程。

Description

一种单载波调制的复制格式收发方法

技术领域

本发明涉及一种单载波调制的复制格式收发方法，属于无线通信系统技术领域。

背景技术

在无线局域网通信系统中，同一个基本服务集中可能存在多种不同带宽的设备。例如无线局域网标准IEEE802.11n可同时支持20MHz和40MHz两种带宽的设备，而IEEE802.11ac可同时支持的设备带宽有20MHz，40MHz，80MHz和160MHz，而对于毫米波无线局域网标准IEEE820.11aj，则可以同时支持540MHz和1080MHz两种设备带宽。为了兼容具有不同能力的站点，通常，通过发送一个RTS/CTS(Request to send/Clear to send)的方法来预留发送媒体，这就要求在同一基本服务集中不同带宽的设备均可接收相同的RTS/CTS信息，因此，需要存在一种发送格式使得不同带宽设备均可接收，复制格式就是这样一种格式。

由于无线频谱资源的日益紧张，高吞吐率的毫米波通信技术得到广泛的关注，成为最有前景的通信技术之一。在毫米波频段，迫切需要降低基带信号的峰均比，以减轻功率放大器的设计难度。相对于正交频分复用(OFDM：Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing)系统，单载波调制方式具有低峰均比优势的同时，仍然具有与OFDM相似的接收机复杂度及通信系统性能。因此，单载波系统在毫米波通信中被广泛采用。例如IEEE802.11ad和IEEE 802.11aj这两种工作在毫米波频段的无线局域网标准均同时支持单载波方式发送和OFDM方式发送。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明提出一种简单的适用于单载波调制的复制格式收发方法，使得工作在同一基本服务集中的多个不同带宽设备均可接收以复制格式发送的信息，以提高不同带宽设备的兼容性。

技术方案：为实现上述目的，本发明提出一种简单的适用于单载波调制的复制格式收发方法，发送端对基带的单载波调制信号乘以相应的时域序列因子实现频谱搬移和数据复制，从而得到复制格式的发送信息；而在接收端类似，对接收到的复制格式时域单载波调制信号在基带乘上一个简单的时域序列因子恢复出需解调的信号。发送端和接收端的处理流程如图1所示。

假设本发明方案可同时支持M种设备带宽，分别为B,...,mB,...,MBMHz，本发明技术给出一种生成带宽为MBMHz的复制格式信号，发送端的原始数字基带单载波调制信号的Chip频率为f_c且f_c＜B。发送端和接收端的具体操作描述如下：

发送端的具体操作步骤如下：

1)对原始的数字基带单载波调制信号s(n)进行t倍上采样操作得到s′(n)，其中s(n)的Chip速率为f_c，则t和Chip速率f_c以及带宽B之间存在如下关系：

f′_s＝tf_c＞MB (1)

2)对经过上采样的信号s′(n)进行脉冲成形操作得到x(n)；

3)对经过脉冲成形的信号x(n)进行频谱搬移和复制操作生成发送信号其具体实现方法为：

经过频谱搬移并复制之后的发送信号表示为：

3.2)若M是奇数，记M＝2I+1，令f_i＝iB,i＝-I,-I+1,...,0,...,I-1,I，则载频f_i处的信号x_i(n)表示为：

经过频谱搬移并复制之后的发送信号表示为：

以上为发送端的具体操作流程，而对于一个工作带宽为mBMHz的接收端(1≤m≤M)，其接收到一个复制格式的信号，为解调并恢复出原始信息，采取的具体操作步骤如下：

1)对接收信号进行射频处理，将其搬移到基带，并对搬移到基带的信号进行AD转换得到

2)对经过射频处理和AD转换后的信号进行频谱搬移操作得到x′(n)，具体实现方法为：

对乘上时域因子即

式中，其中的取值如下：

2.1)若m为偶数，记m＝2J，则

2.2)若m为奇数，记m＝2J+1，则

3)对经过频谱搬移的信号x′(n)进行匹配滤波操作得到

4)对经过匹配滤波的信号进行t倍降采样操作，即得原始的数字基带单载波调制信号。

有益效果：本发明提供了一种适用于单载波调制的复制格式收发方法，在发送端通过对基带信号乘以相应的时域因子即可完成频谱搬移及数据复制以形成复制格式的发送信号，在接收端通过相对应的操作，即对接收的基带信号乘以相应的时域因子即可恢复出原始单载波调制的信号。本发明方法有效提高了不同带宽设备的兼容性，在基带对信号进行处理，相对于射频端操作，简化了射频端的设计，简单有效地完成了单载波调制信号的复制格式的收发过程。

附图说明

图1是本发明的发送端和接收端的处理流程图；

图2是本发明的540MHz和1080MHz的复制格式收发流程图；

图3是本发明的具体实施例在发送端经过脉冲成形后的频谱图；

图4是本发明的具体实施例在发送端经过频谱搬移和数据复制后的频谱图；

图5是本发明的具体实施例在接收端经过频谱搬移后的频谱图。

具体实施方式

本发明的技术可以简单有效地完成单载波调制信号的复制格式的收发，下面就以毫米波无线局域网IEEE802.11aj(45GHz)为例，结合附图对本发明的具体实施方法作进一步详细说明。应理解一下实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本发明申请所附权利。

毫米波无线局域网标准IEEE802.11aj可支持540MHz和1080MHz这两种带宽的设备，对应于上述技术方案，即B＝540MHz，M＝2。发送端的原始数字基带单载波调制信号的Chip速率为f_c＝440MHz，可知其满足上述技术方案中所要求的f_c＜B的条件。下面就1080MHz带宽下的复制格式信号的收发过程详细说明本发明的具体操作步骤，见图2。

在发送端，其具体操作步骤描述如下：

步骤一：对Chip速率为f_c＝440MHz的信号进行3倍上采样操作：对原始的数字基带单载波调制信号s(n)进行t＝3倍的上采样得到信号s′(n)，且可知t＝3时Chip速率f_c＝440MHz以及带宽B＝540MHz之间存在如下关系：

3f_c＞2B

上采样后f′_s＝3f_c＝1320MHz。

步骤二：脉冲成形：对经过3倍上采样的信号s′(n)做脉冲成形操作，得到的信号用x(n)来表示。脉冲成形后的信号频谱如图3所示。

步骤三：对x(n)进行频谱搬移和复制。

M＝2是偶数，且M＝2×1，即I＝1。则

对时域序列x(n)乘上因子，则可将信号搬移到载频f_i处，搬移到载频f_i处的信号用符号x_i(n)表示，则可得因此经过频谱搬移并复制之后的信号可表达如下：

经过频谱搬移并复制之后的信号的频谱如图4所示。

以上为发送端的具体操作流程，而对于一个工作带宽为1080MHz的接收端(即m＝2)，其接收到一个1080MHz的复制格式信号，为解调信号并恢复出原始信息，其可采取的具体操作如下所示：

步骤一：射频处理和AD转换：对接收信号进行射频处理，将接收信号搬移到基带，并对其进行AD转换，若不考虑非理想因素，则可得到

步骤二：频谱搬移：在工作带宽为1080MHz的接收端，对经过射频端处理和AD转换后的信号乘上一个时域因子得到x′(n)，即

m＝2为偶数，记m＝2×1，即J＝1，则j∈{-1,1}.

因此，不妨对时域序列乘上一个因子得到x′(n)，即

信号x′(n)的频谱如图5所示。

步骤三：匹配滤波：对上述步骤中经过频谱搬移后得到的信号x′(n)进行匹配滤波得到的频谱图即图5中虚线框内的频谱。利用作进一步的操作即可恢复出原始的数字基带单载波调制信号。

步骤四：3倍降采样：对匹配滤波之后的信号进行3倍的降采样，即可得到原始的数字基带单载波调制信号。

Claims

1.一种单载波调制的复制格式收发方法，其特征在于，发送端对基带的单载波调制信号乘以相应的时域序列因子得到复制格式的发送信息；接收端对接收到的复制格式时域单载波调制信号在基带乘上相应的时域序列因子恢复出需解调的信号，具体包括如下步骤：

1)发送端对原始的数字基带单载波调制信号进行上采样操作；

2)发送端对经过上采样的信号进行脉冲成形操作；

3)发送端对经过脉冲成形的信号进行频谱搬移和复制操作；

4)接收端对接收信号进行射频处理，将其搬移到基带，并对搬移到基带的信号进行AD转换；

5)接收端对经过射频处理和AD转换后的信号进行频谱搬移操作；

6)接收端对经过频谱搬移的信号进行匹配滤波操作；

7)接收端对经过匹配滤波的信号进行降采样操作；

所述步骤1)中工作带宽为MB MHZ的发送端对Chip速率为f_c的信号进行t倍上采样操作，则t、Chip速率f_c和带宽B之间的存在如下关系：

f_s′＝tf_c＞MB (1)

式中，M表示通信系统支持M种设备带宽，分别为B,…mB,…MB MHZ，且Chip速率f_c＜B；

所述步骤3)中发送端对信号x(n)进行频谱搬移和复制操作生成发送信号x(n)，其具体实现方法为：

1)若M是偶数，记M＝2I，令则载频f_i处的信号x_i(n)表示为：

经过频谱搬移并复制之后的发送信号表示为：

2)若M是奇数，记M＝2I+1，令f_i＝iB,i＝-I,-I+1,...,0,...,I-1,I，则载频f_i处的信号x_i(n)表示为：

经过频谱搬移并复制之后的发送信号表示为：

2.如权利要求1所述的单载波调制的复制格式收发方法，其特征在于，所述步骤5)中工作在mB MHZ的接收端对信号进行频谱搬移操作得到x′(n)，其中1≤m≤M，其具体实现方法为：

对乘上时域因子即

式中，其中的取值如下：

1)若m为偶数，记m＝2J，则

2)若m为奇数，记m＝2J+1，则

。

3.如权利要求1所述的单载波调制的复制格式收发方法，其特征在于，所述步骤7)中接收端对经过匹配滤波的信号进行t倍的降采样操作。