CN107070837A - 一种连续相位多载波调制方法 - Google Patents

一种连续相位多载波调制方法 Download PDF

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杨子靖
李永强
李文山
刘威
农茜雯
欧阳缮
丁勇
蒋俊正
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Abstract

本发明公开了一种连续相位多载波调制方法，发射部分首先将基带信号进行串并转换划分成多路信号，将划分好的信号执行相同调制参数的连续相位调制，再把调制后的数据进行数据组合并，然后把数据组进行IDFT变换，再把变换后的数据分别经过一个低通滤波器进行处理，最后把所有信号进行合并并通过射频变换由天线发送；接收部分通过天线接收到的信号进行射频及串并转换，将信号分别经过对应的低通滤波器进行处理，然后将处理后的信号进行DFT变换，接着将变换后的信号进行数据组拆分，最后将拆分的数据分别进行连续相位解调。本发明利用连续相位调制频谱利用率高的特点，降低了无线传输复杂环境下的误码率，提高通信系统的传输能力。

Description

一种连续相位多载波调制方法
技术领域
本发明涉及多载波调制技术，特别涉及一种连续相位多载波调制方法。
背景技术
多载波调制技术将信道划分为多个子信道来并行传输数据，这种并行传输机制使各子载波上信号的码元符号间隔被拓宽，可以有效削弱无线信道引起的多径衰落。然而在移动环境下，无线传输环境复杂，给通信传输接收带来了困难和挑战，使接收信号发生畸变，传输误码率较高。无线信道的衰落特性影响这多载波调制传输技术，信号的调制方式会使通信系统性能上产生很大的不同，因此一个合适的调制方法非常重要。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是如何解决无线传输复杂环境下多载波传输接收误码率高的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是一种连续相位多载波调制方法，包括以下步骤：
步骤1：将基带信号进行串并转换，并划分成N路并行信号，并将划分好的N路信号分别执行相同调制参数的连续相位调制：
式中，ε为信号码元能量，T为码间隔宽度，fc为载波频率，Φ0为初始相位， 代表调制信号信息的时变相位函数；
步骤2：将各路调制后的产生的数据进行数据组合并形成一个矩阵，其中， 每路连续相位调制产生一列数据，即将N列数据合并成一个矩阵，则矩阵大小为[M，N]，优选地，M为一次连续相位调制产生的数据的长度；
步骤3：将产生的矩阵数据进行IDFT变换，及把变换后的数据分别调制到对应的子载波上，优选地，子载波数为M，并分别通过对应的低通滤波器进行带限处理,优选地，低通滤波器的原型滤波器内插K倍滤波器，其K＝2*M；
步骤4：将处理后的信号进行叠加：
式中h(k)为原型滤波器的冲激响应，并将信号通过射频变换由天线发送出去；
步骤5：天线接收到的信号进行射频变换，然后串并转换到对应的子载波，其中子载波数也为M个；并解调出每个子载波的信号，并将解调出来是信号分别通过对应的匹配低通滤波器进行处理，其中每个子载波处理后的信号为：
式中，i＝0，1，…M-1，y(n)为接收信号，g(k)为匹配低通滤波器；
优选地，所述匹配低通滤波器等于步骤3中低通滤波器；
步骤6：将处理后的信号进行DFT变换处理，处理后的信号矩阵大小为[M，N]，并将处理后的信号进行数据组拆分，拆分成N路信号，其中每路信号矩阵大小为[M，1]；
步骤7：将拆分后的N路信号分别进行连续相位解调，连续相位解调采用 维特比译码解调，并将解调后的信号进行并串转换。
与现有的技术相比，利用连续相位的记忆性和符号间的关联性，使信道具有编码功能，即具有纠错功能，从而降低了无线传输复杂环境下的误码率，提高了通信系统在复杂环境下的性能。
附图说明
图1为连续相位多载波调制方法结构图；
图2为本发明流程图；
图3为一个例子的原型滤波器的功率谱图；
图4为一个例子的原型滤滤波器的时域冲击图；
图5为连续相位多载波调制与滤波多音调制的误码率比较图；
图6为不同调制阶数的连续相位多载波调制的误码率比较图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释相关的发明，而非对该发明的限定。
图1给出了一种连续相位多载波调制方法结构图。
本发明一种连续相位的多载波调制方法，结合附图1的具体实施方法包括以下步骤：
步骤1：将基带信号进行串并转换，并划分成N路并行信号，并将划分好的N路信号分别执行相同调制参数的连续相位调制：
式中，ε为信号码元能量，T为码间隔宽度，fc为载波频率，Φ0为初始相位， 代表调制信号信息的时变相位函数；
步骤2：将上述步骤各路调制后的产生的数据进行数据组合并形成一个矩阵，其中，每路连续相位调制产生一列数据，即将N列数据合并成一个矩阵，则矩阵大小为[M，N]，其中M为一次连续相位调制产生的数据的长度；
步骤3：由于上述步骤进行了数据组合并，使得IDFT变换的输入信号为：
Ai(k)＝[S0(i)，S1(i)，…，SN-1(i)]，i＝0，1…M-1；k＝0，1…N-1;
将数据进行IDFT变换，及把变换后的数据分别调制到对应的子载波上，其中子载波数为M，并将变换后的数据分别通过对应的低通滤波器进行带限处理，其中低通滤波器的原型滤波器内插K倍滤波器，其K＝2*M；
步骤4：将上述步骤处理后的信号进行叠加：
式中h(k)为原型滤波器的冲激响应；
并将信号通过射频变换由天线发送出去；
步骤5：天线接收到的信号进行射频变换，然后串并转换到对应的子载波，其中子载波数也为M个；并解调出每个子载波的信号，并将解调出来是信号分别通过对应的匹配低通滤波器进行处理，其中每个子载波处理后的信号为：
式中，i＝0，1，…M-1，y(n)为接收信号，g(k)为匹配低通滤波器；
步骤6：将上述步骤处理后的信号进行DFT变换处理，其中处理后的信号 矩阵大小为[M，N]，并将处理后的信号进行数据组拆分，拆分成N路信号，其中每路信号矩阵大小为[M，1]；
步骤7：将上述步骤拆分后的N路信号分别进行连续相位解调，其中连续相位解调采用维特比译码解调，并将解调后的信号进行并串转换；
实施例1：
本实例采用滤波多音调制作为比较对象，其中滤波多音调制为多载波调制，且比正交频分复用多载波具有更好的抗频偏性能。
根据图1建立连续相位的多载波调制模型。首先发送N*L个符号，其中N＝128，L＝64，在本实施例中经过串并转换后则会产生128个连续相位映射，原型的滤波的长度为D＝16*K＝16*M，其中原型滤波器的功率谱如图3所示，原型滤波器的时域冲击响应如图4所示。在实施例中本发明提供的方法模型进行300次迭代，比较结果如图5所示。由图5得在连续相位调制的调制阶数为八进制的时候，其在BER＜10-6时，误码率要比滤波多音调制的好16dB左右，在连续相位调制的调制阶数为二进制和四进制的时候，其在BER＜10-6时，误码率要比滤波多音调制的好18dB左右。由图3还可看出连续相位的调制阶数越低，误码率越低，即通信系统性能越好。
实施例2：
本实施例比较在连续相位调制阶数为四进制下，比较连续相位的调制指数h的不同对通信传输系统的误码率的影响。根据图1建立连续相位的多载波调制 模型。首先发送N*L个符号，其中N＝128，L＝64，在本实施例中经过串并转换后则会产生128个连续相位映射，原型的滤波的长度为D＝16*K＝16*M，其原型中滤波器的功率谱如图3所示，原型滤波器的时域冲击响应如图4所示。在实施例中本发明提供的方法模型进行300次迭代，比较结果如图6所示。由图6得在连续相位调制的调制阶数为四进制的时候，调制指数h＝1.2和h＝2/5的时候，误码率是最好的，由此可见选择不同的调制指数，能提升连续相位多载波调制的通信系统性能。
与现有的技术相比，利用连续相位的记忆性和符号间的关联性，使信道具有编码功能，即具有纠错功能，从而降低了无线传输复杂环境下的误码率，提高了通信系统在复杂环境下的性能。
以上结合附图对本发明的实施方式作出了详细说明，但本发明不局限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明的原理和精神的情况下,对这些实施方式进行各种变化、修改、替换和变型仍落入在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种连续相位多载波调制方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：将基带信号进行串并转换，并划分成N路并行信号，并将划分好的N路信号分别执行相同调制参数的连续相位调制：
式中，ε为信号码元能量，T为码间隔宽度，fc为载波频率，Φ0为初始相位， 代表调制信号信息的时变相位函数；
步骤2：将各路调制后的产生的数据进行数据组合并形成一个矩阵，其中，每路连续相位调制产生一列数据，即将N列数据合并成一个矩阵，则矩阵大小为[M，N]；
步骤3：将产生的矩阵数据进行IDFT变换，及把变换后的数据分别调制到对应的子载波上，并分别通过对应的低通滤波器进行带限处理；
步骤4：将处理后的信号进行叠加：
式中h(k)为原型滤波器的冲激响应，并将信号通过射频变换由天线发送出去；
步骤5：天线接收到的信号进行射频变换，然后串并转换到对应的子载波，并解调出每个子载波的信号，并将解调出来是信号分别通过对应的匹配低通滤波器进行处理，其中每个子载波处理后的信号为：
式中，i＝0，1，…M-1，y(n)为接收信号，g(k)为匹配低通滤波器；
步骤6：将处理后的信号进行DFT变换处理，处理后的信号矩阵大小为[M，N]，并将处理后的信号进行数据组拆分，拆分成N路信号，其中每路信号矩阵大小为[M，1]；
步骤7：将拆分后的N路信号分别进行连续相位解调，连续相位解调采用维特比译码解调，并将解调后的信号进行并串转换。
2.根据权利要求1所述的连续相位多载波调制方法，其特征在于：所述步骤2中，所述矩阵[M，N]，M为一次连续相位调制产生的数据的长度。
3.根据权利要求1所述的连续相位多载波调制方法，其特征在于：所述步骤3中，所述子载波的波数为M。
4.根据权利要求1所述的连续相位多载波调制方法，其特征在于：所述步骤3中，所述低通滤波器的原型滤波器内插K倍滤波器，其K＝2*M。
5.根据权利要求1所述的连续相位多载波调制方法，其特征在于：所述步骤5中，所述子载波波数也为M个。
6.根据权利要求1所述的连续相位多载波调制方法，其特征在于：所述步骤5中，所述匹配低通滤波器等于所述步骤3中所述低通滤波器。
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