CN105281861A - 多进制调制码组及调制码生成方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种调制码组，包含m个互不重复的调制码，每个所述调制码中包含有多个码片，所述码片由一多进制数表示，所述调制码由多个基础码按位叠加后形成；所述各基础码由两个第一基础码串联合并组成；所述第一基础码为伪随机码。同时本发明还公开了生成该调制码组的方法及利用该调制码组进行调制的调制方法。采用本发明满足了通信调制的扩频需求和原始序列与调制序列的一一对应关系。

Description

多进制调制码组及调制码生成方法

技术领域

本发明属于通信技术领域，涉及一种多进制调制码，生成该多进制调制码的生成方法，以及利用该多进制调制码组的调制方法。

背景技术

在通信系统中，频谱效率和功率效率是一对互相矛盾的参数。频谱效率的提高可以通过低阶调制，例如BPSK，QPSK等调制方式，结合信道编码，如RS码、LDPC码实现。功率效率的提高一般通过伪随机码扩频等手段实现。

扩频在通信领域中应用广泛。扩频通信，即扩展频谱通信(SpreadSpectrumCommunication)，可简单表述如下：它是一种信息传输方式，其信号所占有的频带宽度远大于所传信息必需的最小带宽；频带展宽是通过编码及调制的方法实现的，与所传信息数据无关；在接收端则用相同的扩频码进行相关解调来解扩及恢复所传信息数据。扩频通信一般通过扩频码实现，扩频码通常采用伪随机码，如Gold码，Walsh码等。

叠加调制是一种多进制调制方式，传统的低阶调制方式可以理解为，存在一组映射码，将编码数据分成两路，分别直接映射到I路和Q路，形成调制数据输出。这种方式的调制结果，有可能是由二进制码而得到的，这种情况下的I路和Q路分别是二进制数据，如QPSK；也有可能是由非二进制码得到的，例如8PSK，其I路和Q路分别观察，均不是二进制数。

叠加调制是将映射后的调制码分组进行叠加，得到新的调制码组。特别是针对扩频通信，这种叠加方式能够大大提高其频谱效率。普通扩频通信的扩频码均为二进制序列，而叠加后的扩频码不再是二进制码。以这种方式得到的新的叠加扩频码，同样具备一定的码间正交性，并具备更高的频谱效率。但其存在的问题在于在映射码与编码输出之间，无法实现一一映射，这使得解调端产生了不确定性。

本发明提出了一种新的叠加调制方式，目的在利用正交码的正交特性同时，能够实现更高的频谱效率，并同时满足信号调制的一一对应要求。这种调制方式是通过对正交码叠加，得到一组半正交码并做处理而获得的。

发明内容

本发明为了解决上述至少一个问题和/或不足，并提供下述至少一种优点。

一方面，本发明提出了一种调制码组，该调制码组中的各调制码在满足扩频要求的前提下，具有相互正交的特性。

所述调制码组，包含m个互不重复的调制码，

每个所述调制码中包含有多个码片，所述码片由一多进制数表示，所述调制码由多个基础码按位叠加后形成；

所述各基础码由两个第一基础码串联合并组成；所述第一基础码为伪随机码。

进一步的，两个所述第一基础码中的每一个可通过循环移位可转换为另一个所述第一基础码。

进一步的，所述循环移位为向左或向右移位1位或2位或3位或m-1位。

另一方面，本发明提出了一张调制码生成方法，通过该方法可以从一组伪随机码中生成具有上述特性的调制码组。

所述调制码生成方法包括以下步骤：

步骤1：将第一基础码组中的每一个第一基础码均分别进行m次循环移位，每次循环移位生成一个第一基础码组，则生成m-1个第一基础码组，所述第一基础码为伪随机码，码长为k；

步骤2：在总共m个所述第一基础码组中任意选择两个所述第一基础码组合并为一基础码组；所述合并为将选择的两个所述第一基础码组中，具有循环移位关系的两个第一基础码串联合并为一个基础码；

步骤3：在总共m个所述基础码组中的每一个中选择一基础码进行叠加形成多进制基础码；

步骤4：重复进行步骤3，生成m个多进制基础码，在m个所述多进制码中选择互不重复的多进制码作为调制码。

进一步的，所述循环移位为向左或向右移位1位或2位或3位或m-1位。

进一步的，所述叠加为同一基础码组中的各基础码按位进行码片加和。

进一步的，所述在m个所述多进制码中选择互不重复的多进制码作为调制码为，选取能量最小的小于m的最大2次幂个调制码。

还一方面，本发明提出了一种调制方法，该调制方法利用上述调制码进行调制，使得调制信号与原始信号间具有一一对应的关系，从而克服调制信号在解调端产生的不确定性。

该调制方法，包括以下步骤：

将一路待调制二进制数据转换为多进制数；

根据所述多进制数在所述调制码组中选择与该所述多进制数对应的调制码并输出。

进一步的，所述一路待调制二进制数据为经相互正交的I路或Q路二进制数据中的一路。

附图说明

图1为通信系统中的调制示意图；

图2为多进制调制码生成方法流程图；

图3-5为多进制调制码变换过程。

具体实施方式

在下文中，参照附图来更充分地描述本发明的实施例，附图中示出了本发明的实施例。然而，本发明的实施例可以以许多不同的形式来实施，而不应该本解释为限于在此列出的实施例。相反，提供这些示例性实施例，使得本公开是彻底的，并且将本发明的范围充分传达给本领域技术人员，在附图中，为了清晰起见，可以对本实施例中所涉及的码的组成结构进行简略性的图示。且下述描述中，相同的标号将用来表示相同的物理含义。

图1为通信系统中的调制示意图。

参考图1，待调制的原始数据分别经过扰码、编码和交织步骤后，进入调制处理步骤。该调制处理通常将一组原始数据分为两路相互正交的数据后，针对该两路数据分别进行处理。与本实施例相关，扩频调制为一种常规的调制方式，在调制时，通常利用伪随机码来生成扩频码，常用的伪随机码包括Gold码，Walsh码等，这些扩频码均具有良好的互相关性和自相关性，并且相对于低阶调制，具有较好的功率效率。而低阶调制的优势在于具备较高的频谱效率。

与常规扩频调制所不同，在本发明实施例中，采用一组多进制调制码对原始数据进行调制。因此，进一步如图1所示，调制处理可包括地址转化处理和序列映射处理，且该两步处理过程均采用一组多进制调制码进行。

在地址转化处理中，为保证输入的原始数据与调制信号间的一一对应关系，以正交变换后的I路原始数据为例，针对所采用的多进制调制码组中的调制码数量，将由二进制表示的原始数据进行截断，每次截断所获得的二进制序列转换为一十进制数，该十进制数的最大值以不超过多进制调制码组中调制码的数量为限。例如，设该多进制调制码组中包含8个多进制调制码，则通过截断所获得的二进制序列的长度最大为3，从而使得截断产生的任意二进制序列转换为10进制数字后，均不会超过8。

序列映射处理在多进制转化处理后进行，在该序列映射处理中，接收又多进制转化处理产生的多进制数，并通过该多进制数对所存储的多进制调制码组中的多进制调制码进行寻址，在多进制调制码组中，每个多进制调制码均具有唯一的地址，如上所述，该唯一地址可采用一十进制表示，则利用输入的十进制数可唯一的选择出所对应的多进制调制码，从而可将该调制码输出，实现了二进制序列向多进制序列的转换。利用该多进制调制码进行调制处理，则不仅可满足扩频需求，还可以在解调端利用该多进制调制码恢复出所唯一对应的二进制序列。

上述实施例仅为一种示例性说明，本领域技术人员可以知道，在地址转化处理中，并不限定于将所截断获取的每个二进制序列转换为一十进制数。根据待选择的每个多进制调制码的地址特点，可进一步将每端二进制序列转换为一非十进制数字作为地址，从而同样可满足一一对应的寻址需求。

在上述调制方法中，所使用的多进制调制码由不属于二进制的数字组成，其具有扩频性能好，且互相正交的特点。该多进制调制码通过原始的扩频码变换得到，具体过程如下所述。

图2为多进制调制码生成方法流程图。

图3-5为多进制调制码变换过程。

参考图2，在步骤201中，对原始扩频码（下称“第一基础码”）进行移位变换。在由多个第一基础码组成的第一基础码组中，每个第一基础码的长度为，在一组第一基础码组中，共有个第一基础码。在该第一基础码组中，每个第一基础码均与其他个第一基础码码及自身的个循环位移码互相正交。

移位变换针对每一个第一基础码组成。如图3，移位变换可以为但不限定于循环向右移动1位、2位或3位或m-1位，例如，在对每一个第一基础码进行循环右移1位的操作，则可产生另一组第一基础码组，对新产生的第一基础码组再次进行移位变换，则又可产生新的一组第一基础码。由于每一个第一基础码的码长为2^N-1，则在首个第一基础码组的基础上重复进行2^N-1次移位变换，则可共产生2^N-1组第一基础码。

在步骤202中，以第一基础码为基础构造基础码。在上述2^N-1组第一基础码组中，任意选择两组第一基础码组可构造出一组基础码组。构造时，在两组第一基础码组中，将需要移位变换关系的两个第一基础码进行串联合并为一个基础码。例如，一个第一基础码为101，与其具有移位变换关系的第一基础码为110，则将两个第一基础码串联合并后生成101110作为新构造的一个基础码。针对两组第一基础码组中的每一对第一基础码进行串联合并操作，从而可产生一组基础码。在上述2^N-1组第一基础码组中两两选择，分别通过串联合并构成2^N-1组基础码。如图4，序号为1的第一基础码组与序号为2^N-1的第一基础码组进行串联合并，序号为2的第一基础码组与序号为2^N-2的第一基础码组进行串联合并，依次循环，最后一组基础码组由序号为2^N-1的第一基础码组与序号为1的第一基础码组进行串联合并构成。值得注意的是，由于为串联合并操作，因此，第一组基础码与第2^N-1组基础码是不相同的。由于原第一基础码的长度为2^N-1，因此，通过上述构造获得的基础码的长度为2倍的第一基础码长即2X（2^N-1）。

在步骤203中，完成多进制调制码的叠加构造。针对形成的2^N-1组基础码组，叠加构造的造作为，每一组基础码组中，选择一个基础码，则可在2^N-1组基础码组中共选择出2^N-1个基础码。例如，在第1组基础码组中选出1个基础码，在第2组基础码组中选出1个基础码，依次进行，直到在第2^N-1组基础码组中选择出1个基础码。

将选择出的基础码进行按位叠加，则生成的多进制码即一个多进制调制码。针对每个基础码组中的每一个基础码进行一次选择并与其他选择出的基础码进行按位叠加后，可生成的总数为的多进制调制码。如图5，各多进制调制码中的每一个均有多个1和/或0相加产生，因此一个多进制调制码为一个多进制序列。

在步骤204中，按照需要的数量对多进制调制码进行选择，构成多进制调制码组。在步骤203中获得的多进制调制码由于不可能具有唯一性，即其中可能存在相互重复的多进制调制码，因此，针对所需的多进制调制码的数量，在的多进制调制码中选取能量最小的且互不重复的多进制调制码组成一组，从而最终构成多进制调制码组。在选取是的数量限制为在个多进制调制码中，按照能量最小的原则选择小于的最大2次幂个码，L作为调制前二进制码序列的比特数。

下面进一步结合码长为7的Gold码作为第一基础码对多进制调制码组的生成和利用该多进制调制码组进行调制的过程进行说明。

第一步：利用码长为7的Gold码进行移位变换，生成多组相互正交的第一基础码组。移位变换中对每次循环移位的为数并不做限定，则在生成的一组第一基础码组中，每个第一基础码的长度均为为7，共产生8组互相正交的第一基础码组。

第二步：构造基础码组。按照上述两个第一基础码串联合并的构造方法，将8组第一基础码两两组合，从而合并形成8组基础码组。在每个基础码组中，每一个基础码均为码长为2*7=14比特的二进制码。

第三步：叠加构造多进制调制码。对于每一个基础码组，分别一组的从8个基础码中任意选择一个基础码，则8个基础码组，将分别选择出8个长度为14的二进制基础码。将该8个二进制基础码的对应位进行按位叠加，则得到一个长度为14的非二进制码（即多进制调制码），理论上，以这种方式共可以得到种长度为14的非二进制码。

第四步：选择多进制调制码。与上述道理相同，因为这些多进制调制码码通过叠加运算得到，因此，从理论分析，不可能得到个唯一的码片。所以，选择个多进制调制码中互不重复的多进制调制码，组成多进制调制码组。

通过上述四步即完成了由码长为7的Gold码构造多进制调制码组的过程。

进一步的，在利用该多进制调制码组进行调制时，将多进制调制码组中的每个多进制调制码进行编号，则当利用与编号相对应的二进制序列对多进制调制码进行选择时，可以直接将对应的多进制调制码进行输出。对I路和Q路进行相同的操作，并形成复信号后输出。

虽然已经参照本发明的特定实施例示出并描述了本发明，但是本领域技术人员将理解：在不脱离由权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可在其中做出形式和细节方面的各种改变。

Claims (9)

1.一种调制码生成方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：将第一基础码组中的每一个第一基础码均分别进行m次循环移位，每次循环移位生成一个第一基础码组，则生成m-1个第一基础码组，所述第一基础码为伪随机码，码长为k；

步骤2：在总共m个所述第一基础码组中任意选择两个所述第一基础码组合并为一基础码组；所述合并为将选择的两个所述第一基础码组中，具有循环移位关系的两个第一基础码串联合并为一个基础码；

步骤3：在总共m个所述基础码组中的每一个中选择一基础码进行叠加形成多进制基础码；

步骤4：重复进行步骤3，生成m个多进制基础码，在m个所述多进制码中选择互不重复的多进制码作为调制码。

2.如权利要求1所述调制码生成方法，其特征在于，所述循环移位为向左或向右移位1位或2位或3位或m-1位。

3.如权利要求1所述调制码生成方法，其特征在于，所述叠加为同一基础码组中的各基础码按位进行码片加和。

4.如权利要求1所述调制码生成方法，其特征在于，所述在m个所述多进制码中选择互不重复的多进制码作为调制码为，选取能量最小的小于m的最大2次幂个调制码。

5.一种调制码组，其特征在于，包含m个互不重复的调制码，

每个所述调制码中包含有多个码片，所述码片由一多进制数表示，所述调制码由多个基础码按位叠加后形成；

所述各基础码由两个第一基础码串联合并组成；所述第一基础码为伪随机码。

6.如权利要求5所述调制码组，其特征在于：两个所述第一基础码中的每一个可通过循环移位可转换为另一个所述第一基础码。

7.如权利要求6所述调制码组，其特征在于：所述循环移位为向左或向右移位1位或2位或3位或m-1位。

8.一种采用权利要求5~7之一所述调制码组的调制方法，其特征在于：

将一路待调制二进制数据转换为多进制数；

根据所述多进制数在所述调制码组中选择与该所述多进制数对应的调制码并输出。

9.如权利要求8所述调制方法，其特征在于：所述一路待调制二进制数据为经相互正交的I路或Q路二进制数据中的一路。