CN106230494A - 一种极化频分复用方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种极化频分复用方法、装置及系统，用于解决目前在频带有效利用率低的现状下，缺乏在频分复用技术基础上拓展频率资源的有效方案的技术问题，所述极化频分复用方法包括以下步骤：S1、通过发送端设备对频分复用信道进行极化处理，以获得相互正交的第一极化信道和第二极化信道；S2、通过所述第一极化信道传输第一基带信号，同时通过所述第二极化信道传输第二基带信号，以使接收端设备能够同时接收所述第一基带信号和所述第二基带信号；其中，所述第一极化信道和所述第二极化信道均为频分复用信道，且所述第一极化信道和所述第二极化信道的载波信号频率相同。实现了在确保高数据传输率的前提下，拓展一倍频率资源的技术效果。

Description

一种极化频分复用方法、装置及系统

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种极化频分复用方法、装置及系统。

背景技术

在通信系统中，信道所能提供的带宽通常比传送一路信号所需的带宽宽得多。若一个信道只传送一路信号是非常浪费的，为了能够充分利用信道的带宽，可以采用频分复用(FDM，Frequency Division Multiplexing)技术。在FDM系统中，信道的可用频带被分成若干个互不交叠的频段，每路信号用其中一个频段传输，因而可以用滤波器将它们分别滤出来，然后分别解调接收。

FDM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)，每一个子信道传输一路信号。FDM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子信道，这样就保证了各路信号互不干扰。在现有技术中，FDM的子频带划分还是停留在一个非常粗的阶段，总带宽利用率相对较低。

为克服上述缺陷，人们进一步提出了正交频分复用技术(OFDM，OrthogonalFrequency Division Multiplexing)，一方面，它通过快速傅立叶反变换将数据调制到多个正交子载波上，在保证总的传输速率很高的前提下，使每个子载波上数据以较低的速率传输，从而能克服符号间干扰；另一方面，OFDM技术取消了隔离子信道，将总带宽的利用率提高至将近百分之百。即OFDM技术已在频域上将带宽利用率提高到了极限。

然而，频率资源一直是无线通信领域较为紧缺的一块，如何在频分复用技术(包括普通频分复用技术和OFDM技术)已在频域上将带宽利用率提高到了极限的前提下，拓展频率资源仍是急需解决的技术问题。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的，在频分复用技术已在频域上将带宽利用率提高到极限的前提下，缺乏在频分复用技术基础上拓展频率资源的有效方案的技术问题，提供了一种极化频分复用方法、装置及系统，实现了在空间上对频点利用率进行拓展，进而在确保高数据传输率的前提下，拓展一倍频率资源的技术效果。

第一方面，本发明提供了一种极化频分复用方法，用于发送端设备与接收端设备进行无线通信，所述极化频分复用方法包括以下步骤：

S1、通过发送端设备对频分复用信道进行极化处理，以获得相互正交的第一极化信道和第二极化信道；

S2、通过所述第一极化信道传输第一基带信号，同时通过所述第二极化信道传输第二基带信号，以使接收端设备能够同时接收所述第一基带信号和所述第二基带信号；其中，所述第一极化信道和所述第二极化信道均为频分复用信道，且所述第一极化信道和所述第二极化信道的载波信号频率相同。

可选的，在步骤S1中，所述极化处理为平面极化处理或圆极化处理；

其中，当所述极化处理为平面极化处理时，形成信道的电磁波的极化方向保持在固定的方向上；当所述极化处理为圆极化处理时，形成信道的电磁波的极化面与大地法线之间的夹角从0°～360°做周期性变化。

可选的，所述步骤S1具体为：

通过发送端设备对频分复用信道在第一角度方向和第二角度方向上进行极化处理，以获得相互正交的第一极化信道和第二极化信道；其中，所述第一角度方向与所述第二角度方向垂直。

可选的，在步骤S1中，在发送端设备中设置双极化天线，通过所述双极化天线对频分复用信道进行极化处理，以获得相互正交的第一极化信道和第二极化信道。

可选的，所述第一极化信道被分割成M个子信道，所述第二极化信道被分割成N个子信道；其中，M、N均为大于等于128的整数，且M等于N。

第二方面，本发明提供了一种极化频分复用装置，用于发送端设备与接收端设备进行无线通信，所述极化频分复用装置包括：

信道极化模块，用于通过发送端设备对频分复用信道进行极化处理，以获得相互正交的第一极化信道和第二极化信道；

信号传输模块，用于通过所述第一极化信道传输第一基带信号，同时通过所述第二极化信道传输第二基带信号，以使接收端设备能够同时接收所述第一基带信号和所述第二基带信号；其中，所述第一极化信道和所述第二极化信道均为频分复用信道，且所述第一极化信道和所述第二极化信道的载波信号频率相同。

可选的，所述信道极化模块包括：

平面极化处理单元，用于对频分复用信道进行极化处理，控制形成信道的电磁波的极化方向保持在固定的方向上，以获得相互正交的第一极化信道和第二极化信道。

可选的，所述信道极化模块包括：

圆极化处理单元，用于对频分复用信道进行极化处理，控制形成信道的电磁波的极化面与大地法线之间的夹角从0°～360°做周期的变化，以获得相互正交的第一极化信道和第二极化信道。

可选的，所述第一极化信道被分割成M个子信道，所述第二极化信道被分割成N个子信道；其中，M、N均为大于等于128的整数，且M等于N。

第三方面，本发明提供了一种极化频分复用系统，包括：发送端设备和接收端设备；

所述发送端设备包括：

基带信号生成模块，用于生成第一基带信号和第二基带信号；

载波信号生成模块，用于生成第一载波信号和第二载波信号；

与所述基带信号生成模块和所述载波信号生成模块连接的第一上变频器和第二上变频器；所述第一上变频器用于将所述第一基带信号与所述第一载波信号进行混频处理，以获得第一上变频信号；所述第二上变频器用于将所述第二基带信号与所述第二载波信号进行混频处理，以获得第二上变频信号；

与所述第一上变频器连接的第一发射天线，用于沿第一极化方向发射第一上变频信号；

与所述第二上变频器连接的第二发射天线，用于沿第二极化方向发射第二上变频信号；

所述接收端设备包括：

与所述第一发射天线匹配的第一接收天线，用于沿所述第一极化方向接收所述第一上变频信号；

与所述第二发射天线匹配的第二接收天线，用于沿所述第二极化方向接收所述第二上变频信号；

第一本振模块和第二本振模块，分别用于生成第一本振信号和第二本振信号；

与所述第一接收天线和所述第一本振模块连接的第一下变频器，用于对所述第一上变频信号进行混频处理，以获得与所述第一基带信号对应的第一接收信号；

与所述第二接收天线和所述第二本振模块连接的第二下变频器，用于对所述第二上变频信号进行混频处理，以获得与所述第二基带信号对应的第二接收信号。

本发明中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

由于在本发明中，极化频分复用方法，首先通过发送端设备对频分复用信道进行极化处理，以获得相互正交的第一极化信道和第二极化信道；接着通过所述第一极化信道传输第一基带信号，同时通过所述第二极化信道传输第二基带信号，以使接收端设备能够同时接收所述第一基带信号和所述第二基带信号；其中，所述第一极化信道和所述第二极化信道均为频分复用信道，且所述第一极化信道和所述第二极化信道的载波信号频率相同。有效地解决了现有技术中在频分复用技术已在频域上将带宽利用率提高到极限的前提下，缺乏在频分复用技术基础上拓展频率资源的有效方案的技术问题，实现了在空间上对频点利用率进行拓展，进而在确保高数据传输率的前提下，拓展一倍频率资源的技术效果。

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，还可以根据提供的附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的第一种极化频分复用方法流程图；

图2A为本发明实施例提供的在平面极化处理之后，第一极化信道和第二极化信道传输平面极化波的示意图；

图2B为本发明实施例提供的在圆极化处理之后，第一极化信道和第二极化信道传输左旋圆极化波的示意图；

图2C为本发明实施例提供的在圆极化处理之后，第一极化信道和第二极化信道传输右旋圆极化波的示意图；

图3为本发明实施例提供的第二种极化频分复用方法流程图；

图4为本发明实施例提供的单个极化信道被分割为多个子信道的示意图；

图5为本发明实施例提供的第三种极化频分复用方法流程图；

图6为本发明实施例提供的单个极化信道被分割为多个子信道且每个子信道被分割为有效子信道和隔离子信道的示意图；

图7为本发明实施例提供的第四种极化频分复用方法流程图；

图8为本发明实施例提供的第五种极化频分复用方法流程图；

图9为本发明实施例提供的单个极化信道被分割为多个相互正交的子信道的示意图；

图10A为本发明实施例提供的第一种极化频分复用装置结构框图；

图10B为本发明实施例提供的第二种极化频分复用装置结构框图；

图11为本发明实施例提供的一种极化频分复用系统结构框图。

具体实施方式

本发明实施例通过提供一种极化频分复用方法，解决了现有技术中存在的，在频分复用技术已在频域上将带宽利用率提高到极限的前提下，缺乏在频分复用技术基础上拓展频率资源的有效方案的技术问题，实现了在空间上对频点利用率进行拓展，进而在确保高数据传输率的前提下，拓展一倍频率资源的技术效果。

本发明实施例的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：

本发明实施例提供了一种极化频分复用方法，用于发送端设备与接收端设备进行无线通信，所述极化频分复用方法包括以下步骤：S1、通过发送端设备对频分复用信道进行极化处理，以获得相互正交的第一极化信道和第二极化信道；S2、通过所述第一极化信道传输第一基带信号，同时通过所述第二极化信道传输第二基带信号，以使接收端设备能够同时接收所述第一基带信号和所述第二基带信号；其中，所述第一极化信道和所述第二极化信道均为频分复用信道，且所述第一极化信道和所述第二极化信道的载波信号频率相同。

可见，在本发明方案中，通过极化处理，将单个频分复用信道极化为两个相互正交的信道(即所述第一极化信道和所述第二极化信道)，此两个信道的载波频率可相同，且可同时发送两路基带信号；解决了现有技术中存在的，在频分复用技术已在频域上将带宽利用率提高到极限的前提下，缺乏在频分复用技术基础上拓展频率资源的有效方案的技术问题，实现了在空间上对频点利用率进行拓展，进而在确保高数据传输率的前提下，拓展一倍频率资源的技术效果。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明，应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本发明实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

实施例一

请参考图1，本发明实施例提供了一种极化频分复用方法，用于发送端设备与接收端设备进行无线通信，所述极化频分复用方法包括以下步骤：

S1、通过发送端设备对频分复用信道进行极化处理，以获得相互正交的第一极化信道和第二极化信道；

S2、通过所述第一极化信道传输第一基带信号，同时通过所述第二极化信道传输第二基带信号，以使接收端设备能够同时接收所述第一基带信号和所述第二基带信号；其中，所述第一极化信道和所述第二极化信道均为频分复用信道，且所述第一极化信道和所述第二极化信道的载波信号频率相同。

具体的，电磁波在空间传播时，若电场矢量的方向保持固定或按一定规律旋转，这种电磁波便叫极化波，又称天线极化波(或称为偏振波)。通常可分为平面极化和圆极化。极化电磁波的电场方向称为极化方向，极化方向与传播方向所构成的平面称为极化面。

在具体实施过程中，在步骤S1中，所述极化处理为平面极化处理或圆极化处理。其中：

当所述极化处理为平面极化处理时，形成信道的电磁波的极化方向保持在固定的方向上；如图2A所示，在坐标O-XYZ所标示的三围空间内，在经过平面极化处理之后，所述第一极化信道用于传输与平面XOZ平行(即与平面YOZ垂直)的第一平面极化波Wf1(对应所述第一基带信号)，第二极化信道用于传输与平面XOZ垂直(即与平面XOY平行)的第二平面极化波Wf2(对应所述第二基带信号)。或者，

当所述极化处理为圆极化处理时，形成信道的电磁波的极化面与大地法线之间的夹角从0°～360°做周期性变化。如图2B和图2C所示，在坐标O-XYZ所标示的三围空间内，在经过圆极化处理之后，所述第一极化信道用于传输第一圆极化波Wf3(即左旋极化波，对应所述第一基带信号)，所述第二极化信道用于传输第二圆极化波Wf4(即右旋极化波，对应所述第二基带信号)。

可理解为，所述步骤S1具体为：通过发送端设备对频分复用信道在第一角度方向和第二角度方向上进行极化处理，以获得相互正交的第一极化信道和第二极化信道；其中，所述第一角度方向与所述第二角度方向垂直。

对于平面极化，凡是极化面与大地法线面平行的极化波称为垂直极化波，其电场方向与大地垂直；凡是极化面与大地法线面垂直的极化波称为水平极化波，其电场方向与大地平行。电场中平行于大地的分量(即水平分量)和垂直于大地表面的分量(即垂直分量)，其空间振幅具有任意的相对大小，可以得到平面极化。垂直极化和水平极化都是平面极化的特例。在实际操作的过程中，如在城区，则优选正负45°极化，这是由于城区环境复杂，如发射出的垂直或水平极化电磁波传播经过多次反射、折射、绕射传播后，到达接收端已经发生变化，用正负45°双极化天线可以减小极化损失，准确接收电磁波。当然，还可根据具体应用需求调整两个极化信道的极化方向(即所述第一角度方向和所述第二角度方向)，只要最终结果为所述第一极化信道和所述第二极化信道正交即可。

对于圆极化，当无线电波的极化面与大地法线面之间的夹角从0°～360°做周期性变化，即电场大小不变，方向随时间而变化，电场矢量末端的轨迹在垂直于传播方向的平面上投影是一个圆时，称为圆极化。在电场的水平分量和垂直分量振幅相等，相位相差90°或270°时，可以得到圆极化。圆极化中若极化面随时间旋转并与电磁波传播方向成右螺旋关系，称右圆极化；反之，若成左螺旋关系，称左圆极化。

进一步，在步骤S1中，在发送端设备中设置双极化天线，通过所述双极化天线对频分复用信道进行极化处理，以获得相互正交的第一极化信道和第二极化信道。具体的，双极化天线同时具备所述第一角度方向极化与所述第二角度方向极化，例如同时具备水平极化和垂直极化、或右圆极化和左圆极化。

在具体实施过程中，所述第一极化信道和所述第二极化信道均为频分复用信道(具体可为普通频分复用信道或正交频分复用信道等)，且所述第一极化信道和所述第二极化信道的载波信号频率相同，所述第一极化信道和所述第二极化信道均包括多个子信道、且子信道的数量相同。

因此，当原单个频分复用信道的总带宽为BW时，通过采用本方案可实现所述第一极化信道和所述第二极化信道各自的带宽均为BW，当二者并行传输信号时，带宽资源为原单个频分复用信道的两倍。当然，在具体实施过程中，可能出现因能量损失、干扰等原因，带宽资源无法实现理想条件下的一倍拓展，但一定可大于原单个频分复用信道。

实施例二

由于在现有技术中，频分复用技术是将单个信道(或称“总带宽”)分割成若干个子信道(或称“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子信道，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，以消除隔离子信道。但是，并没有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，将单个信道进行密集分割。

具体的，在上述实施例一方案的基础上，请参考图3，所述极化频分复用方法，包括以下步骤：

S11、通过发送端设备对频分复用信道进行极化处理，以获得相互正交的第一极化信道和第二极化信道；

S12、将所述第一极化信道分割成M个子信道，以及将所述第二极化信道分割成N个子信道；其中，M、N均为大于等于128的整数，且M等于N。各极化信道的子信道的数量可达128个，甚至256个，更有甚者512个，还可以为1024个，或者是2048个等。子信道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。

S21、通过所述第一极化信道传输第一基带信号，同时通过所述第二极化信道传输第二基带信号，以使接收端设备能够同时接收所述第一基带信号和所述第二基带信号；其中，所述第一极化信道和所述第二极化信道均为频分复用信道，且所述第一极化信道和所述第二极化信道的载波信号频率相同。

在本申请中，每个子信道可以单独使用，从而每个子信道用于传输一路信号。分割的多个子信道也可以合用，从而只传输一路信号。分割的多个子信道还可以混合使用，有的子信道单独传输一路信号，有的多个子信道子信道合用传输一路信号。

如图4所示，将一个有限带宽(例如20MHz)的单个极化信道分割成了很多个非常密集的子信道(子信道1、子信道2、子信道3、…、子信道n)，子信道的数量可能有成百上千子信道个，以至于分割后的最小子信道(例如子信道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个子信道的带宽也可以相同，即将总带宽平均分成n个子信道。子信道的分割也可以如图4所示分割成带宽不同的子信道。

本实施例在极化频分复用方法中融合了密集频分复用方法(见步骤S12)，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。

可见，本申请方案提供的极化频分复用方法可在拓展信道带宽资源的同时，有效提高各信道带宽的有效利用率。

实施例三

本实施例提供了另一种极化频分复用方法，如图5所示，该方法包括以下步骤：

S13、通过发送端设备对频分复用信道进行极化处理，以获得相互正交的第一极化信道和第二极化信道；

S14、将所述第一极化信道和所述第二极化信道分别分割成多个子信道；子信道的数量不低于128；以及将每个子信道分割成有效子信道和隔离子信道；其中，所述第一极化信道中有效子信道的载波信号频率对应与所述第二极化信道中有效子信道的载波信号频率相等；

S22、通过所述第一极化信道的有效子信道传输第一基带信号，同时通过所述第二极化信道的有效子信道传输第二基带信号，通过所述第一极化信道的隔离子信道和所述第二极化信道的隔离子信道隔离各自相邻子信道间的信号干扰，以使接收端设备能够同时接收所述第一基带信号和所述第二基带信号。

如图6所示，将总带宽有限(例如20MHz)的所述第一极化信道或所述第二极化信道，分割成了很多个非常密集的子信道(子信道1、子信道2、子信道3、…、子信道n)，子信道的数量可达128个，甚至256个，更有甚者512个，还可以为1024个，或者是2048个等。子信道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信道又被划分成有效子信道和隔离子信道，例如，子信道1又被分割成有效子信道11和隔离子信道12。

在本实施例中，所述第一极化信道或所述第二极化信道的总带宽为BW，而子信道带宽分别为SW，子信道个数n＝BW/SW。隔离子信道带宽为GW，有效子信道带宽为CW。在现有的频分复用技术中，往往只是在关注如何将GW的值降为零。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，关注的重点之一是如何提高n的取值，以使得SW/BW的值接近于零，从而实现密集频分复用。

进一步地，如图6所示，在每个子信道中，有效子信道的带宽大于隔离子信道的带宽。更进一步地，有效子信道的带宽应远大于隔离子信道的带宽，从而使隔离子信道占总带宽的比值很小，基本上可以忽略不计，进而提高带宽的利用率。

可见，本申请方案提供的极化频分复用方法中融合了密集频分复用方法，可在拓展信道带宽资源的同时，有效提高各信道带宽的有效利用率。

实施例四

本实施例还提供了一种极化频分复用方法，如图7所示，该方法包括：

S15、通过发送端设备对频分复用信道进行极化处理，以获得相互正交的第一极化信道和第二极化信道；

S16、根据需传输的电磁波信号的传输速率将所述第一极化信道和所述第二极化信道分别分割成多个子信道，以使每个子信道的带宽匹配电磁波信号的传输速率；子信道的数量不低于128；

S23、通过所述第一极化信道传输第一基带信号，同时通过所述第二极化信道传输第二基带信号，以使接收端设备能够同时接收所述第一基带信号和所述第二基带信号；其中，所述第一极化信道和所述第二极化信道均为频分复用信道，且所述第一极化信道和所述第二极化信道的载波信号频率相同。

如图4所示，将总带宽有限(例如20MHz)的所述第一极化信道或所述第二极化信道，分割成了很多个非常密集的子信道(子信道1、子信道2、子信道3、…、子信道n)，子信道的数量可达128个，甚至256个，更有甚者512个，还可以为1024个，或者是2048个等。子信道的个数也可以为不小于128的任何自然数。

本实施例在极化频分复用方法中融合了密集频分复用方法(见步骤S16)，不但考虑了将总带宽进行密集复用，而且考虑了每个子信道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信道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，满足子信道密集度的要求。

进一步地，在本发明提供的优选实施例中，该方法还可包括：

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

进一步，通过所述第一极化信道的有效子信道传输第一基带信号，同时通过所述第二极化信道的有效子信道传输第二基带信号，通过所述第一极化信道的隔离子信道和所述第二极化信道的隔离子信道隔离各自相邻子信道间的信号干扰，以使接收端设备能够同时接收所述第一基带信号和所述第二基带信号。

采用步骤S16中的密集频分复用方法的频带分割结构可如6所示。将总带宽有限(例如20MHz)的所述第一极化信道或所述第二极化信道，分割成了很多个非常密集的子信道(子信道1、子信道2、子信道3、…、子信道n)，子信道的数量可达128个，甚至256个，更有甚者512个，还可以为1024个，或者是2048个等。子信道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信道又被划分成有效子信道和隔离子信道，例如，子信道1又被分割成有效子信道11和隔离子信道12。

可见，本申请方案提供的极化频分复用方法中融合了密集频分复用方法，可在拓展信道带宽资源的同时，有效提高各信道带宽的有效利用率。

实施例五

本实施例提供了另一种极化频分复用方法，如图8所示，该方法包括：

S17、通过发送端设备对频分复用信道进行极化处理，以获得相互正交的第一极化信道和第二极化信道；

S18、采用正交频分复用将所述第一极化信道和所述第二极化信道分割成多个相互正交的子信道；子信道的数量不低于128；

S24、通过所述第一极化信道传输第一基带信号，同时通过所述第二极化信道传输第二基带信号，以使接收端设备能够同时接收所述第一基带信号和所述第二基带信号；其中，所述第一极化信道和所述第二极化信道均为频分复用信道，且所述第一极化信道和所述第二极化信道的载波信号频率相同。

本实施例提供的极化频分复用方法将密集频分复用与正交频分复用结合(见步骤S18)，取消了子信道中的隔离子信道，从而进一步提高带宽的利用率。如图9所示，本实施例提供的密集频分复用方法将一个有限带宽(例如20MHz)的单个极化信道分割成了很多个非常密集的子信道(子信道1、子信道2、子信道3、…、子信道n)，子信道的数量可达128个，甚至256个，更有甚者512个，还可以为1024个，或者是2048个等。子信道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信道是相互正交的，因此每个子信道的带宽都是有效子信道，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，相互正交的子信道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，获得一个最优的子信道分割方案。

本申请方案提供的极化频分复用方法中融合了密集频分复用方法，可在拓展信道带宽资源的同时，有效提高各信道带宽的有效利用率。

实施例六

基于同一发明构思，请参考图10A，本发明实施例还提供了一种极化频分复用装置，用于发送端设备与接收端设备进行无线通信，所述极化频分复用装置包括：

信道极化模块61，用于通过发送端设备对频分复用信道进行极化处理，以获得相互正交的第一极化信道和第二极化信道；其中，所述第一极化信道被分割成M个子信道，所述第二极化信道被分割成N个子信道；其中，M、N均为大于等于128的整数，且M等于N。

信号传输模块62，用于通过所述第一极化信道传输第一基带信号，同时通过所述第二极化信道传输第二基带信号，以使接收端设备能够同时接收所述第一基带信号和所述第二基带信号；其中，所述第一极化信道和所述第二极化信道均为频分复用信道，且所述第一极化信道和所述第二极化信道的载波信号频率相同。

进一步，请参考图10B，信道极化模块61包括：

平面极化处理单元611，用于对频分复用信道进行极化处理，控制形成信道的电磁波的极化方向保持在固定的方向上，以获得相互正交的第一极化信道和第二极化信道；

圆极化处理单元612，用于对频分复用信道进行极化处理，控制形成信道的电磁波的极化面与大地法线之间的夹角从0°～360°做周期性变化，以获得相互正交的第一极化信道和第二极化信道。

根据上面的描述，上述极化频分复用装置用于实现上述极化频分复用方法，所以，该极化频分复用装置与上述极化频分复用方法的一个或多个实施例一致，在此就不再一一赘述了。

实施例七

基于同一发明构思，请参考图11，本发明实施例还提供了一种极化频分复用系统，包括：发送端设备71和接收端设备72；

发送端设备71包括：

基带信号生成模块711，用于生成第一基带信号(Sin1)和第二基带信号(Sin2)；

载波信号生成模块712，用于生成第一载波信号(Sin3)和第二载波信号(Sin4)；

与基带信号生成模块711和载波信号生成模块712连接的第一上变频器713和第二上变频器714；第一上变频器713用于将所述第一基带信号(Sin1)与所述第一载波信号(Sin3)进行混频处理，以获得第一上变频信号(Sup1)；第二上变频器714将所述第二基带信号(Sin2)与所述第二载波信号(Sin4)进行混频处理，以获得第二上变频信号(Sup2)；

与第一上变频器713连接的第一发射天线715，用于沿第一极化方向(对应实施例一中的“第一角度方向”)发射第一上变频信号Sup1；

与所述第二上变频器714连接的第二发射天线716，用于沿第二极化方向(对应实施例一中的“第二角度方向”)发射第二上变频信号Sup2；

接收端设备72包括：

与第一发射天线715匹配的第一接收天线721，用于沿所述第一极化方向接收所述第一上变频信号(Sup1)；

与第二发射天线716匹配的第二接收天线722，用于沿所述第二极化方向接收所述第二上变频信号(Sup2)；

第一本振模块723和第二本振模块724，分别用于生成第一本振信号(LO1)和第二本振信号(LO2)；

与第一接收天线721和第一本振模块723连接的第一下变频器725，用于对所述第一上变频信号Sup1进行混频处理，以获得与所述第一基带信号(Sin1)对应的第一接收信号(Sout1)；

与第二接收天线722和第二本振模块724连接的第二下变频器726，用于对所述第二上变频信号(Sup2)进行混频处理，以获得与所述第二基带信号(Sin2)对应的第二接收信号(Sout2)。

根据上面的描述，上述极化频分复用系统用于实现上述极化频分复用方法，所以，该极化频分复用系统与上述极化频分复用方法的一个或多个实施例一致，在此就不再一一赘述了。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种极化频分复用方法，用于发送端设备与接收端设备进行无线通信，其特征在于，所述极化频分复用方法包括以下步骤：

S1、通过发送端设备对频分复用信道进行极化处理，以获得相互正交的第一极化信道和第二极化信道；

S2、通过所述第一极化信道传输第一基带信号，同时通过所述第二极化信道传输第二基带信号，以使接收端设备能够同时接收所述第一基带信号和所述第二基带信号；其中，所述第一极化信道和所述第二极化信道均为频分复用信道，且所述第一极化信道和所述第二极化信道的载波信号频率相同。

2.如权利要求1所述的极化频分复用方法，其特征在于，在步骤S1中，所述极化处理为平面极化处理或圆极化处理；

其中，当所述极化处理为平面极化处理时，形成信道的电磁波的极化方向保持在固定的方向上；当所述极化处理为圆极化处理时，形成信道的电磁波的极化面与大地法线之间的夹角从0°～360°做周期性变化。

3.如权利要求1所述的极化频分复用方法，其特征在于，所述步骤S1具体为：

通过发送端设备对频分复用信道在第一角度方向和第二角度方向上进行极化处理，以获得相互正交的第一极化信道和第二极化信道；其中，所述第一角度方向与所述第二角度方向垂直。

4.如权利要求3所述的极化频分复用方法，其特征在于，在步骤S1中，在发送端设备中设置双极化天线，通过所述双极化天线对频分复用信道进行极化处理，以获得相互正交的第一极化信道和第二极化信道。

5.如权利要求1所述的极化频分复用方法，其特征在于，所述第一极化信道被分割成M个子信道，所述第二极化信道被分割成N个子信道；其中，M、N均为大于等于128的整数，且M等于N。

6.一种极化频分复用装置，用于发送端设备与接收端设备进行无线通信，其特征在于，所述极化频分复用装置包括：

信道极化模块，用于通过发送端设备对频分复用信道进行极化处理，以获得相互正交的第一极化信道和第二极化信道；

信号传输模块，用于通过所述第一极化信道传输第一基带信号，同时通过所述第二极化信道传输第二基带信号，以使接收端设备能够同时接收所述第一基带信号和所述第二基带信号；其中，所述第一极化信道和所述第二极化信道均为频分复用信道，且所述第一极化信道和所述第二极化信道的载波信号频率相同。

7.如权利要求6所述的极化频分复用装置，其特征在于，所述信道极化模块包括：

平面极化处理单元，用于对频分复用信道进行极化处理，控制形成信道的电磁波的极化方向保持在固定的方向上，以获得相互正交的第一极化信道和第二极化信道。

8.如权利要求6所述的极化频分复用装置，其特征在于，所述信道极化模块包括：

圆极化处理单元，用于对频分复用信道进行极化处理，控制形成信道的电磁波的极化面与大地法线之间的夹角从0°～360°做周期性变化，以获得相互正交的第一极化信道和第二极化信道。

9.如权利要求6所述的极化频分复用装置，其特征在于，所述第一极化信道被分割成M个子信道，所述第二极化信道被分割成N个子信道；其中，M、N均为大于等于128的整数，且M等于N。

10.一种极化频分复用系统，其特征在于，包括：发送端设备和接收端设备；

所述发送端设备包括：

基带信号生成模块，用于生成第一基带信号和第二基带信号；

载波信号生成模块，用于生成第一载波信号和第二载波信号；

与所述基带信号生成模块和所述载波信号生成模块连接的第一上变频器和第二上变频器；所述第一上变频器用于将所述第一基带信号与所述第一载波信号进行混频处理，以获得第一上变频信号；所述第二上变频器用于将所述第二基带信号与所述第二载波信号进行混频处理，以获得第二上变频信号；

与所述第一上变频器连接的第一发射天线，用于沿第一极化方向发射第一上变频信号；

与所述第二上变频器连接的第二发射天线，用于沿第二极化方向发射第二上变频信号；

所述接收端设备包括：

与所述第一发射天线匹配的第一接收天线，用于沿所述第一极化方向接收所述第一上变频信号；

与所述第二发射天线匹配的第二接收天线，用于沿所述第二极化方向接收所述第二上变频信号；

第一本振模块和第二本振模块，分别用于生成第一本振信号和第二本振信号；

与所述第一接收天线和所述第一本振模块连接的第一下变频器，用于对所述第一上变频信号进行混频处理，以获得与所述第一基带信号对应的第一接收信号；

与所述第二接收天线和所述第二本振模块连接的第二下变频器，用于对所述第二上变频信号进行混频处理，以获得与所述第二基带信号对应的第二接收信号。