CN106100809A - 一种基于电磁波通信的密集频分复用方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于电磁波通信的密集频分复用方法及装置。该基于电磁波通信的密集频分复用方法包括：S1，将用于传输电磁波信号的总带宽分割成多个子带；所述子带的数量不小于128。通过上述基于电磁波通信的密集频分复用方法，可将有限的带宽分割成更多的子带，从而通过提高子带的密集程度来提高总频带的有效利用率，进而提高了通信速率。

Description

一种基于电磁波通信的密集频分复用方法及装置

技术领域

本发明涉及频分复用技术领域，尤其涉及一种基于电磁波通信的密集频分复用方法及装置。

背景技术

频分复用(FDM，Frequency Division Multiplexing)就是将用于传输信号的总带宽划分成若干个子频带(或称子信道)，每一个子信道传输1路信号。频分复用要求总频率宽度大于各个子信道频率之和，同时为了保证各子信道中所传输的信号互不干扰，应在各子信道之间设立隔离带，这样就保证了各路信号互不干扰。在现有技术中，频分复用的子频带划分还是停留在一个非常粗的阶段，总带宽利用率还是比较低。虽然正交频分复用技术取消了隔离带，在一定程度上提高了总带宽的利用率，但是，正交频分复用中每个子频带的划分依然很粗。随着用户对视频、语音和数据浏览等方面的需求的日益增长，信道带宽已经成了一种非常宝贵的资源。从某种意义上来说，正交频分复用已经将总带宽的利用率提高至将近百分之百，因为各子频带之间并没有设置隔离带。但是这里的利用率并不等于有效利用率。有效利用率是指用于传输数据的频带宽度与总带宽的比值。不管是普通的频分复用技术还是正交频分复用技术，带宽的有效利用率都还比较低，因为其对子频带的划分是比较粗的，能用于传输数据的子频带的数量相对还是较小，每个子频带中其实有一部分带宽是浪费了的。

因此，现有技术的频分复用技术存在频带有效利用率低的缺陷。

发明内容

针对现有技术中频分复用技术存在频带有效利用率低的缺陷，本发明提供一种密集频分复用方法及装置。

本发明就上述技术问题而提出的技术方案如下：

一方面，提供了一种基于电磁波通信的密集频分复用方法，包括：

S1，将用于传输电磁波信号的总带宽分割成多个子带；所述子带的数量不低于128。

优选地，所述的基于电磁波通信的密集频分复用方法还包括以下步骤：

S2，将每个子带分割成有效信道和隔离带，所述有效信道用于传输电磁波信号，所述隔离带用于隔离相邻子带间的信号干扰。

优选地，在每个子带中，所述有效信道的带宽大于所述隔离带的带宽。

优选地，所述将用于传输电磁波信号的总带宽分割成多个子带包括：

根据需传输的电磁波信号的传输速率将总带宽分割成多个子带以使每个子带的带宽匹配电磁波信号的传输速率。

优选地，所述将用于传输电磁波信号的总带宽分割成多个子带还包括：

采用正交频分复用将总带宽分割成多个相互正交的子带。

另一方面，还提供了一种基于电磁波通信的密集频分复用装置，包括：带宽分割单元，用于将用于传输电磁波信号的总带宽分割成多个子带；所述子带的数量不低于128。

优选地，所述的基于电磁波通信的密集频分复用装置，其特征在于，还包括：子带分割单元，用于将每个子带分割成有效信道和隔离带，所述有效信道用于传输电磁波信号，所述隔离带用于隔离相邻子带间的信号干扰。

优选地，在每个子带中，所述有效信道的带宽大于所述隔离带的带宽。

优选地，所述带宽分割单元还用于：

根据需传输的电磁波信号的传输速率将总带宽分割成多个子带以使每个子带的带宽匹配电磁波信号的传输速率。

优选地，所述第带宽分割单元还用于：

采用正交频分复用将总带宽分割成多个相互正交的子带。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：通过将用于电磁波信号传输的总带宽进行密集频分复用，可以将有限的带宽分割成更多的子带，从而通过提高子带的密集程度来提高总频带的有效利用率，进而提高了通信速率。

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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的第一实施例密集频分复用方法流程图；

图2是本发明提供的第一实施例密集频分复用结构示意图；

图3是本发明提供的第二实施例密集频分复用方法流程图；

图4是本发明提供的第二实施例密集频分复用结构示意图；

图5是本发明提供的第三实施例密集频分复用方法流程图；

图6是本发明提供的第四实施例密集频分复用方法流程图；

图7是本发明提供的第四实施例密集频分复用结构示意图；

图8是本发明提供的第一实施例密集频分复用装置结构方框图。

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的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。

实施例一

本实施例提供了一种基于电磁波通信的密集频分复用方法，参见图1和2，该方法包括：

S1，将用于传输电磁波信号的总带宽分割成多个子带；子带的数量不低于128。

在本申请中，每个子带可以单独使用，从而每个子带用于传输一路信号。分割的多个子带也可以合用，从而只传输1路信号。分割的多个子带还可以混合使用，有的子带单独传输一路信号，有的多个子带合用传输1路信号。

在现有技术中，频分复用技术是将总带宽分割成若干个子带，但是采用现有的频分复用技术，只能将总带宽分割成数量非常有限的子带。现有的频分复用技术对总带宽的分割还处于一个粗分的阶段。现有技术中，对频分复用技术的研究和改进的方向是如何减少甚至消除频分复用技术中的隔离带，从而提高频分复用技术的带宽利用率。因此，在频分复用技术之后就提出了各种正交频分复用技术，以消除隔离带。但是，并没有任何专利将研究注意力放在如何提高子带的密集程度上。当频分复用技术发展到出现正交频分复用技术时，频分复用技术的带宽利用率从理论上说已经基本上是百分之百了。例如，一个20MHz的带宽，将其分为3个正交的子带，分别用于传输3路电磁波信号。看起来似乎带宽都利用了，其实不然。在很多情况下，上述例子中子带的数量(3个)往往都不能满足实际需求了。在现有的技术启示和教导下，已经很难大幅度地提高带宽的有效利用率。本申请正是针对这一技术问题，采用一个与现有技术截然不同的技术思路，将总带宽进行密集分割，子带的数量可达128个，甚至256个，更有甚者256个，还可以为1024个，或者是2048个等。子带的个数也可以为不小于128的任何自然数。采用这种密集频分方法，子带的宽度甚至可低至几赫兹。

如图2所示，图2示出了采用本申请提供的密集频分复用方法将一个有限宽度的总带宽(例如20MHz)分割成了很多个非常密集的子带(子带1、子带2、子带3…子带n)，子带的数量可能有成百上千个，以至于分割后的最小子带(例如子带4)的宽度可低至几赫兹。

当然，在本发明提供的其他优选实施例中，n个子带的带宽也可以相同，即将总带宽平均分成n个子带。子带的分割也可以像图2所示的，分割成带宽不同的子带。

通过本实施例提供的密集频分复用方法，为如何提高带宽的有效利用率提供了一个新的设计思路。本发明提供的密集频分复用方法，几乎将总带宽的有效利用率提高至其极限值，基本上没有闲置的和浪费的带宽存在。通过采用密集频分复用方法，数据的通信速率也可显著提高。

实施例二

本实施例提供了另一种基于电磁波通信的密集频分复用方法，如图3和4所示，该方法包括以下步骤：

S11，将用于传输电磁波信号的总带宽分割成多个子带；子带的数量不低于128；以及

S12，将每个子带分割成有效信道和隔离带，有效信道用于传输电磁波信号，隔离带用于隔离相邻子带间的信号干扰。

如图4所示，图4示出了采用本申请提供的密集频分复用方法将一个有限宽度的总带宽(例如20MHz)分割成了很多个非常密集的子带(子带1、子带2、子带3…子带n)，子带的数量可达128个，甚至256个，更有甚者256个，还可以为1024个，或者是2048个等。子带的个数也可以为不小于128的任何自然数。而分割出来的每个子带又被划分成有效信道和隔离带，例如，子带1又被分割成有效信道11和隔离带12。

在本实施例中，总带宽为BW，而子带带宽分别为SW，子带个数n＝BW/SW。隔离带带宽为GW，有效信道带宽为CW。在现有的频分复用技术中，往往只是在关注如何将GW的值将为零。因此，在频分复用技术的基础上，出现了很多正交频分复用技术。而在本申请中，关注的重点是如何提高n的取值，以使得SW/BW的值接近于零，从而达到实现密集频分复用。

进一步地，如图4所示，在每个子带中，有效信道的带宽大于隔离带的带宽。更进一步地，有效信道的带宽应远大于隔离带的带宽，从而使隔离带暂总带宽的比值很小，基本上可以忽略不计，进而提高带宽的利用率。

实施例三

本实施例提供了另一种基于电磁波通信的密集频分复用方法，如图5所示，该方法包括：

S21，根据需传输的电磁波信号的传输速率将总带宽分割成多个子带宽以使每个子带宽的带宽匹配电磁波信号的传输速率；子带的数量不低于128。

采用本频分复用方法的频带分割结构可如2所示。一个有限宽度的总带宽(例如20MHz)分割成了很多个非常密集的子带(子带1、子带2、子带3…子带n)，子带的数量可达128个，甚至256个，更有甚者256个，还可以为1024个，或者是2048个等。子带的个数也可以为不小于128的任何自然数。该密集频分复用方法不但考虑了将总带宽进行密集复用，而且考虑了每个子带所传输的电磁波信号对带宽的要求，结合这二者的有点，将频带的有效利用率和数据传输速率进一步提高。

将密集频分复用和基于所传输的电磁波信号对带宽的要求来划分子带的策略可以有很多种，例如，可以设置一定的密集度下限值，以优先满足密集度下限值的基础上，满足传输信号对带宽的需求。也可是设置一定的传输速率下限值，以优先满足传输速率下限值的基础上，满足子带密集度的要求。

进一步地，如图5所示，在本发明提供的优选实施例中，该方法还可包括：

S22，将每个子带分割成有效信道和隔离带，有效信道用于传输电磁波信号，隔离带用于隔离相邻子带间的信号干扰。

采用本频分复用方法的频带分割结构可如4所示。一个有限宽度的总带宽(例如20MHz)分割成了很多个非常密集的子带(子带1、子带2、子带3…子带n)，子带的数量可达128个，甚至256个，更有甚者256个，还可以为1024个，或者是2048个等。子带的个数也可以为不小于128的任何自然数。而分割出来的每个子带又被划分成有效信道和隔离带，例如，子带1又被分割成有效信道11和隔离带12。

实施例四

本实施例提供了另一种基于电磁波通信的密集频分复用方法，如图6所示，该方法包括：

S31，采用正交频分复用将总带宽分割成多个相互正交的子带；子带的数量不低于128。

本实施例将密集频分复用与正交频分复用有机结合，取消了子带中的隔离带，从而进一步提高带宽的利用率。如图7所示，本实施例提供的密集频分复用方法将一个有限宽度的总带宽(例如20MHz)分割成了很多个非常密集的子带(子带1、子带2、子带3…子带n)，子带的数量可达128个，甚至256个，更有甚者256个，还可以为1024个，或者是2048个等。子带的个数也可以为不小于128的任何自然数。而分割出来的每个子带是相互正交的，因此每个子带的带宽都是有效信道，全部用于传输电磁波信号。

因此，在本实施例中，带宽的利用率基本上达到了不能够再提升的地步。当然，在本实施例中，相互正交的子带之间带宽的划分还可以根据需传输的电磁波信号的传输速率来进行分割，从而将三者进行融合，获得一个最优的子带分割方案。

实施例五

本实施例提供了一种基于电磁波通信的密集频分复用装置100，如图8所示，该装置100包括：

带宽分割单元11，用于将用于传输电磁波信号的总带宽分割成多个子带；子带的数量不低于128。

该装置100用于执行实施例一中的密集频分复用方法。因此，其分割后的频带结构如图2所示，一个有限宽度的总带宽(例如20MHz)分割成了很多个非常密集的子带(子带1、子带2、子带3…子带n)，子带的数量可达128个，甚至256个，更有甚者256个，还可以为1024个，或者是2048个等。子带的个数也可以为不小于128的任何自然数。

在本申请中，每个子带可以单独使用，从而每个子带用于传输一路信号。分割的多个子带也可以合用，从而只传输1路信号。分割的多个子带还可以混合使用，有的子带单独传输一路信号，有的多个子带合用传输1路信号。

通过本实施例提供的密集频分复用装置，为如何提高带宽的有效利用率提供了一个新的设计思路。本发明提供的密集频分复用装置，几乎将总带宽的有效利用率提高至其极限值，基本上没有闲置的和浪费的带宽存在。通过采用密集频分复用装置，数据的通信速率也可显著提高。

进一步地，如图8所示，该装置100还可包括子带分割单元12，用于将每个子带分割成有效信道和隔离带，有效信道用于传输电磁波信号，隔离带用于隔离相邻子带间的信号干扰。如图4所示，一个有限宽度的总带宽(例如20MHz)分割成了很多个非常密集的子带(子带1、子带2、子带3…子带n)，子带的数量可达128个，甚至256个，更有甚者256个，还可以为1024个，或者是2048个等。子带的个数也可以为不小于128的任何自然数。而分割出来的每个子带又被划分成有效信道和隔离带，例如，子带1又被分割成有效信道11和隔离带12。

进一步地，如图4所示，在每个子带中，有效信道的带宽大于隔离带的带宽。更进一步地，有效信道的带宽应远大于隔离带的带宽，从而使隔离带暂总带宽的比值很小，基本上可以忽略不计，进而提高带宽的利用率。

进一步地，带宽分割单元11还用于根据需传输的电磁波信号的传输速率将总带宽分割成多个子带以使每个子带的带宽匹配电磁波信号的传输速率。如2所示，一个有限宽度的总带宽(例如20MHz)分割成了很多个非常密集的子带(子带1、子带2、子带3…子带n)，子带的数量可能有成百上千个，以至于分割后的最小子带(例如子带4)的宽度可低至几赫兹。该带宽分割单元11不但考虑了将总带宽进行密集复用，而且考虑了每个子带所传输的电磁波信号对带宽的要求，结合这二者的有点，将频带的有效利用率和数据传输速率进一步提高。

进一步地，子带宽分割单元还用于采用正交频分复用将总带宽分割成多个相互正交的子带。本实施例将密集频分复用与正交频分复用有机结合，取消了子带中的隔离带，从而进一步提高带宽的利用率。如图7所示，本实施例提供的密集频分复用方法将一个有限宽度的总带宽(例如20MHz)分割成了很多个非常密集的子带(子带1、子带2、子带3…子带n)，子带的数量可能有成百上千个，以至于分割后的子带(例如子带4)的宽度可低至几赫兹。而分割出来的每个子带是相互正交的，因此每个子带的带宽都是有效信道，全部用于传输电磁波信号。因此，在本实施例中，带宽的利用率基本上达到了不能够再提升的地步。当然，在本实施例中，相互正交的子带之间带宽的划分还可以根据需传输的电磁波信号的传输速率来进行分割，从而将三者进行融合，获得一个最优的子带分割方案。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，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流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种基于电磁波通信的密集频分复用方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，将用于传输电磁波信号的总带宽分割成多个子带；所述子带的数量不低于128。

2.根据权利要求1所述的基于电磁波通信的密集频分复用方法，其特征在于，还包括以下步骤：

S2，将每个子带分割成有效信道和隔离带，所述有效信道用于传输电磁波信号，所述隔离带用于隔离相邻子带间的信号干扰。

3.根据权利要求2所述的基于电磁波通信的密集频分复用方法，其特征在于，在每个子带中，所述有效信道的带宽大于所述隔离带的带宽。

4.根据权利要求1所述的基于电磁波通信的密集频分复用方法，其特征在于，所述将用于传输电磁波信号的总带宽分割成多个子带包括：

根据需传输的电磁波信号的传输速率将总带宽分割成多个子带以使每个子带的带宽匹配电磁波信号的传输速率。

5.根据权利要求1所述的基于电磁波通信的密集频分复用方法，其特征在于，所述将用于传输电磁波信号的总带宽分割成多个子带还包括：

采用正交频分复用将总带宽分割成多个相互正交的子带。

6.一种基于电磁波通信的密集频分复用装置，其特征在于，包括：

带宽分割单元，用于将用于传输电磁波信号的总带宽分割成多个子带；所述子带的数量不低于128。

7.根据权利要求6所述的基于电磁波通信的密集频分复用装置，其特征在于，还包括：

子带分割单元，用于将每个子带分割成有效信道和隔离带，所述有效信道用于传输电磁波信号，所述隔离带用于隔离相邻子带间的信号干扰。

8.根据权利要求7所述的基于电磁波通信的密集频分复用装置，其特征在于，在每个子带中，所述有效信道的带宽大于所述隔离带的带宽。

9.根据权利要求6所述的基于电磁波通信的密集频分复用装置，其特征在于，所述带宽分割单元还用于：

根据需传输的电磁波信号的传输速率将总带宽分割成多个子带以使每个子带的带宽匹配电磁波信号的传输速率。

10.根据权利要求6所述的基于电磁波通信的密集频分复用装置，其特征在于，所述子带宽分割单元还用于：

采用正交频分复用将总带宽分割成多个相互正交的子带。