CN107070827B - 一种多进制的线性调频键控调制的通信方法 - Google Patents

一种多进制的线性调频键控调制的通信方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多进制的线性调频键控调制的通信方法，将线性调频键控调制信号的频率线性增加或者降低的特性与调制信号的初始相位信息相结合。本发明的一种多进制的线性调频键控调制的通信方法中调制信号生成的步骤如下：1.确定幅度序列I n 与调制相位φ i ；2.确定调制因子α与线性调频波形的周期数N；3.仿真多进制的线性调频键控调制的通信方法的性能，验证其可行性。根据上述步骤实现幅度序列I n 与调制相位φ i 的联合键控调制，选择最佳的调制因子与线性调频波形的周期数得到较低的误码率。最后验证得到的不同周期下的八进制的线性调频键控调制的通信方法性能都优于传统的八进制移相键控调制的通信方法。

Description

一种多进制的线性调频键控调制的通信方法
技术领域
本发明涉及一种数字通信的调制解调方法，特别是一种多进制的线性调频键控调制的通信方法，属于数字通信领域。
背景技术
数字通信技术中，在码元周期内键控正弦载波的幅度、频率或相位是信息系统的二进制与多进制的基本调制模式，例如目前较为流行的正交频分复用(OrthogonalFrequency Division Multiplexing，OFDM)技术。此外，基于非正弦波的调制方式例如，名称为“甚小线性调频键控调制的超窄带通信方法”，专利号为：200710047472.2，该方法中的甚小线性调频键控(Very Minimum Chirp Keying，VMCK)调制信号是通过频率线性增加或者降低的两个相反的变化方向分别调制二进制数据“0”和数据“1”。在实际数字通信系统中，与二进制调制系统相比较，多进制数字调制是一种高效率的传输方式，在相同的码元传输速率下，多进制系统的信息传输速率高于二进制系统。在相同的信息速率下，由于多进制码元传输速率比二进制的低，因而多进制信号码元的持续时间要比二进制的长，码元宽度增大，相对应的频带就会减小，而且码元能量增加，使得由于信道特性引起的码间干扰的影响减小，所以对多进制调制的研究必不可少。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种多进制的线性调频键控调制的通信方法，该方法能够实现数字信息更高效的调制。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一种多进制的线性调频键控调制的通信方法，将线性调频键控调制信号的频率线性增加或者降低的特性与调制信号的初始相位信息相结合，其中线性调频键控调制信号表示为：
si(t)＝cos[2πNfs(1+Inα-Inαfst)+φi]，
0＜a≤1，0＜t≤1/fs
其中fs是基波中心频率；φi是调制相位，i＝1,2,3,…,M，M为进制数；In表示幅度序列，式中In＝-1或In＝1分别代表线性调频键控调制信号通过频率线性增加或者降低的两个相反的变化方向来分别调制数据；通过幅度序列In与调制相位φi的确定来实现本方法的联合键控；α为调制因子，N为一个符号内包含的线性调频波形的周期数，通过调整调制因子α与线性调频波形的周期数N的值，改变线性调频键控调制信号之间的相关性。
所述线性调频键控调制信号生成的步骤如下：
1)确定幅度序列In与是调制相位φi；
2)确定调制因子α与线性调频波形的周期数N；
3)仿真多进制的线性调频键控调制的通信方法的性能，验证其可行性。
本发明的一种多进制的线性调频键控调制的通信方法与现有技术相比较具有如下优点：
本发明的多进制的线性调频键控调制的通信方法中的调制信号是由幅度序列In与调制相位φi共同决定，这样就增加了多进制调制信号实现的可能性。
本发明的多进制的线性调频键控调制的通信方法中的调制信号的幅度序列In与调制相位φi确定之后，进一步通过设定调制因子α与线性调频波形的周期数N，调整调制信号之间的相关性，以此可以使得系统性能达到最佳。
本发明的多进制的线性调频键控调制的通信方法中的调制信号，最终确定需要设定幅度序列In，调制相位φi，调制因子α与线性调频波形的周期数N，这就使得生成调制信号的选取原则的维度扩展到多维平面中，这样就有利于多进制调制信号的生成以及提高通信系统的性能。
附图说明
图1为本发明的多进制的线性调频键控调制的通信方法中的调制信号的生成步骤示意图。
图2为本发明的不同线性调频波形的周期数N情况下的调制因子α与误码率之间的变化关系。
图3为本发明的八进制的线性调频键控调制的通信方法与传统的八进制移相键控调制的通信方法误码率性能比较。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
本发明的一种多进制的线性调频键控调制的通信方法，将线性调频键控调制信号的频率线性增加或者降低的特性与调制信号的初始相位信息相结合，其中线性调频键控调制信号表示为：
Figure DEST_PATH_GDA0001287198520000021
其中fs是基波中心频率；φi是调制相位，i＝1,2,3,…,M，M为进制数；In表示幅度序列，式中In＝-1或In＝1分别代表线性调频键控调制信号通过频率线性增加或者降低的两个相 反的变化方向来分别调制数据；通过幅度序列In与调制相位φi的确定来实现本方法的联合键控；α为调制因子，N为一个符号内包含的线性调频波形的周期数，通过调整调制因子α与线性调频波形的周期数N的值，改变线性调频键控调制信号之间的相关性。
在本实施例中选取八进制的调制信号进行描述。如图1所示，本发明的多进制的线性调频键控调制的通信方法中的调制信号的生成包括以下步骤：
S100、确定幅度序列In与是调制相位φi：
对于公式(1)中给出的多进制的线性调频键控调制的通信方法中的调制信号，其中设定i＝1,2,3,…,8，In＝-1或In＝1，具体码元与幅度序列In和调制相位φi之间的关系如表1所示，实现了幅度序列In与调制相位φi的联合键控调制。
表1调制信号中幅度序列In和调制相位φi的选择
Figure BDA0001177842590000031
S200、确定调制因子α与线性调频波形的周期数N：
对于二进制最佳接收机，通过调制信号之间的相关系数得到误码率。当相关系数越小，相应的误码率也会更低，理论上当相关系数为-1时，误码率最小。对于本实施例中所设计的八进制的调制信号，由于信号间存在对称性，当相关系数的值有一个为负数时就必定有一个为正数。在这种情况下，需要综合考虑调制信号之间的相关系数。
本实施例中所设计的八进制的调制信号的相关系数是由调制信号的调制因子α与线性调频波形的周期数N共同决定的，为了得到最佳误码率，通过仿真不同线性调频波形的周期数N情况下的调制因子α与误码率之间的变化关系，如图2所示，仿真中选取信噪比为12dB，线性调频波形的周期数N为2、4、8和16，误码率随调制因子α的变化关系，选取误码率低于10-3的第一极小值处所对应的调制因子。具体数值在表2中给出。
表2不同线性调频波形的周期数N下的最佳调制因子α值
Figure BDA0001177842590000032
S300、仿真多进制的线性调频键控调制的通信方法的性能，验证其可行性：
在图3中，仿真了八进制的线性调频键控调制的通信方法与传统的八进制移相键控(8Phase-Shift Keying，8PSK)调制的通信方法的误码率性能。可见，不同周期下的八进制的线性调频键控调制的通信方法性能都优于传统的8PSK调制的通信方法，证明本实施例的有效性。

Claims (2)

1.一种多进制的线性调频键控调制的通信方法，其特征在于，将线性调频键控调制信号的频率线性增加或者降低的特性与调制信号的初始相位信息相结合，其中线性调频键控调制信号表示为：
si(t)＝cos[2πNfs(1+Inα-Inαfst)+φi]，
0＜a≤1，0＜t≤1/fs
其中fs是基波中心频率；φi是调制相位，i＝1,2,3,…,M，M为进制数；In表示幅度序列，式中In＝-1或In＝1分别代表线性调频键控调制信号通过频率线性增加或者降低的两个相反的变化方向来分别调制数据；通过幅度序列In与调制相位φi的确定来实现本方法的联合键控；α为调制因子，N为一个符号内包含的线性调频波形的周期数，通过调整调制因子α与线性调频波形的周期数N的值，改变线性调频键控调制信号之间的相关性。
2.根据权利要求1所述的多进制的线性调频键控调制的通信方法，其特征在于，所述线性调频键控调制信号生成的步骤如下：
(1)确定幅度序列In与调制相位φi；
(2)确定调制因子α与线性调频波形的周期数N；
(3)仿真多进制的线性调频键控调制的通信方法的性能，验证其可行性。
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