CN109039497A - 单频信号组合分配方法、数据发射方法、接收方法及设备 - Google Patents

单频信号组合分配方法、数据发射方法、接收方法及设备 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种单频信号组合分配方法、数据发射方法、接收方法及设备，涉及通信技术领域，用以解决现有技术中无法有效实现超窄带多用户的物联网问题。所述分配方法，包括：获取单频资源集合，所述单频资源集合中包括多个单频信号；从所述单频资源集合中选出目标频率组集合，所述目标频率组集合包括多个目标频率组，每个所述目标频率组中包括至少两个单频信号，各所述目标频率组对应的目标频差组互不相同。

Description

单频信号组合分配方法、数据发射方法、接收方法及设备
技术领域
本发明涉及通信技术领域，特别是涉及一种单频信号组合分配方法、数据发射方法、接收方法及设备。
背景技术
随着物联网应用需求的急剧增加，适用于物联网信息交换的无线通信技术受到了广泛关注。物联网通信业务的主要特点包括速率较低且节点众多。针对这些特点，物联网通信技术通常需要具有带宽窄、发射机和接收机结构简单、多用户易于共存等特征。
然而，如何实现具有上述特征的物联网技术，相关领域还没有有效的解决方案。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种单频信号组合分配方法、数据发射方法、接收方法及设备，用以解决现有技术中无法有效实现超窄带多用户的物联网问题。
一方面，本发明提供一种单频信号组合分配方法，包括：获取单频资源集合，所述单频资源集合中包括多个单频信号；从所述单频资源集合中选出目标频率组集合，所述目标频率组集合包括多个目标频率组，每个所述目标频率组中包括至少两个单频信号，各所述目标频率组对应的目标频差组互不相同。
可选的，所述从所述单频资源集合中选出目标频率组集合包括：从所述单频资源集合中选出满足预设条件的至少一个第一单频信号组合；利用每个所述第一单频信号组合对应的第一频差组，从所述单频资源集合中选出目标频率组，以形成目标频率组集合；其中，所述目标频率组对应的目标频差组为所述目标频率组中的各单频信号按预设规则排列后，相邻两个单频信号的频率之差构成的集合。
可选的，所述满足预设条件的至少一个第一单频信号组合包括：每个所述第一单频信号组合中包括至少两个单频信号，当各所述第一单频信号组合中的各单频信号按照相同的规则排列时，每个所述第一单频信号组合中相邻两个单频信号的频差的集合形成对应的第一频差组，所有所述第一单频信号组合对应的第一频差组形成第一频差组集合；所述利用每个所述第一单频信号组合对应的第一频差组，从所述单频资源集合中选出目标频率组包括：根据所述第一频差组集合与所述单频资源集合中的单频信号的映射匹配情况，从所述单频资源集合中选出目标频率组，以形成目标频率组集合。
可选的，所述根据所述第一频差组集合与所述单频资源集合中的单频信号的映射匹配情况，从所述单频资源集合中选出目标频率组，以形成目标频率组集合包括：根据所述第一频差组集合中任一第一频差组中的频差以及所述单频资源集合中未被选出到所述目标频率组中的单频信号，构造第二单频信号组合；在确定所述第二单频信号组合为备选频率组时，将所述备选频率组加入备选频率组集合；在所述备选频率组集合中选出目标频率组，以形成所述目标频率组集合。
可选的，所述在确定所述第二单频信号组合为备选频率组时，将所述备选频率组加入备选频率组集合包括：如果所述第二单频信号组合中的各单频信号都是所述单频资源集合中未被选出到所述目标频率组中的单频信号，确定所述第二单频信号组合为备选频率组。
可选的，所述在所述备选频率组集合中选出目标频率组，以形成所述目标频率组集合，包括：如果所述备选频率组集合中的备选频率组并未出现在所述目标频率组集合中，将所述备选频率组加入所述目标频率组集合。
可选的，在所述备选频率组集合中选出目标频率组，以形成所述目标频率组集合后，所述方法还包括：重新根据任一所述第一频差组中的频差以及所述单频资源集合中未被选出到所述目标频率组中的单频信号，构造第二单频信号组合，确定所述第二单频信号组合是否为备选频率组，并从所述备选频率组中选出目标频率组，直至将所述单频资源集合中的所有元素或者所述第一频差组集合中的所有元素遍历。
另一方面，本发明还提供一种数据发射方法，包括：基于多个预设频率组生成基带信号；其中，每个所述预设频率组中包括至少两个单频信号，所述基带信号中不同比特组对应不同的预设频率组；每个所述比特组包含至少一个比特；所述多个预设频率组对应的频差组彼此不同；根据发射数据比特组的不同，采用不同的预设频率组所对应的基带信号进行信号发射。
可选的，所述基于多个预设频率组生成基带信号包括：确定第一比特组First BitGroup和第二比特组Second Bit Group所对应的频率组分别为：
其中，f0,1…f0,k代表第一比特组对应的频率组中的K个单频信号，f1,1…f1,k代表第二比特组对应的频率组中的K个单频信号，K为大于1的正整数；
生成代表第一比特组和第二比特组的基带信号分别为：
其中，x0(t)为代表第一比特组的基带信号，x1(t)为代表第二比特组的基带信号；ak表示第k个单频信号的幅值，T为所述基带信号的持续周期，j为复数中的虚部符号。
可选的，所述根据发射数据比特组的不同，采用不同的预设频率组所对应的基带信号进行信号发射包括：对所述基带信号进行采样或过采样处理；根据发送数据比特组的不同，对采样后的基带信号中代表相应数据比特组的信号进行发送。
可选的，所述发射数据比特组的接收用户包括多个接收用户，各所述接收用户的基带信号对应的频率组不同。
另一方面，本发明还提供一种数据接收方法，包括：对接收信号进行频谱分析以产生频域采样信号；在所述频域采样信号中提取出相应的频率组，其中，每个所述频率组包括至少两个单频信号；所述频率组对应的频差组彼此不同；确定所述频率组所代表的数据比特组。
可选的，所述在所述频域采样信号中提取出相应的频率组包括：根据所述频域采样信号的信号长度与时域接收信号的信号长度之间的大小关系的不同，分别在所述频域采样信号中提取出相应的频率组。
可选的，所述根据所述频域采样信号的信号长度与时域接收信号的信号长度之间的大小关系的不同，分别在所述频域采样信号中提取出相应的频率组包括：对所述频域采样信号中的各单频信号进行功率检测，将功率大于预设功率门限ρth的单频信号形成相应的频率组；其中，所述频域采样信号的信号长度等于时域接收信号的信号长度。
可选的，所述对接收信号进行频谱分析以产生频域采样信号包括：采用频谱分析方法对所述接收信号进行处理，产生频域采样信号(β1,β2,...,βK)T，其中(·)T代表向量转置，βL第L个单频信号的幅度，K为频域采样信号长度。
可选的，所述根据所述频域采样信号的信号长度与时域接收信号的信号长度之间的大小关系的不同，分别在所述频域采样信号中提取出相应的频率组包括：在频域采样信号(β1,β2,...,βK)T中查找所有峰值点构成谱峰向量(β1,β2,...,βP)T，其中，P为频域采样信号峰值数，且有P＜K；其中，所述频域采样信号的信号长度大于时域接收信号的信号长度；对所述谱峰向量(β1,β2,...,βP)T中的每一个元素对应的单频信号进行功率检测，将功率大于预设功率门限ρth的单频信号形成相应的频率组。
可选的，所述确定所述频率组所代表的数据比特组包括：分别构造对代表第一比特组的频率组的估计以及代表第二比特组的频率组的估计若确定接收的数据比特组为第二比特组；否则，确定接收的数据比特组为第一比特组；其中，和分别为 和对应的频差组。
可选的，所述分别构造对代表第一比特组的频率组的估计以及代表第二比特组的频率组的估计包括：对频率组或频率组中的每个元素，分别获取接收信号的频率组中大于该元素的最小单频信号fahead和小于该元素的最大单频信号fbehind；若fahead＝fbehind，则对该元素的估计值等于该元素；若fahead≠fbehind，根据或所对应的频差组，构造所述fahead对应的第一频率组以及所述fbehind对应的第二频率组；若所述第一频率组所对应的频率分量的幅值之和大于等于所述第二频率组所对应的频率分量的幅值之和，对该元素的估计值为所述fahead，否则，该元素的估计值为所述fbehind。
另一方面，本发明还提供一种信号生成设备，包括：处理器和存储器；所述存储器用于存储计算机指令，所述处理器用于运行所述存储器存储的计算机指令，以实现本发明提供的任一种单频信号组合分配方法。
另一方面，本发明还提供一种发射机，包括：处理器和存储器；所述存储器用于存储计算机指令，所述处理器用于运行所述存储器存储的计算机指令，以实现本发明提供的任一种数据发射方法。
另一方面，本发明还提供一种接收机，包括：处理器和存储器；所述存储器用于存储计算机指令，所述处理器用于运行所述存储器存储的计算机指令，以实现本发明提供的任一种数据接收方法。
另一方面，本发明还提供一种计算机可读介质，所述计算机可读存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现本发明提供的任一种单频信号组合分配方法。
另一方面，本发明还提供一种计算机可读介质，所述计算机可读存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现本发明提供的任一种数据发射方法。
另一方面，本发明还提供一种计算机可读介质，所述计算机可读存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现本发明提供的任一种数据接收方法。
本发明的实施例提供的单频信号组合分配方法、数据发射方法、接收方法及设备，能够在所提供的单频资源集合中对单频资源进行分组，生成目标频率组集合，并且该目标频率组集合中的各个目标频率组所对应的目标频差组互不相同。这样，即可通过非相干频率差分检测消除单频信号自身的频偏带来的不利因素，并且使多用户共存易于实现，各用户可以通过分配不同的单频组合来进行区分，每个用户信号实际为单频信号组合，实际带宽小，且容易通过自适应陷波滤除，从而有效提高了多用户超窄带通信的信号质量。
附图说明
图1是多用户超窄带通信技术适用场景；
图2是本发明实施例提供的单频信号组合分配方法的一种流程图；
图3是本发明实施例提供的数据发射方法的一种流程图；
图4是频率差分超窄带系统的某一用户发射机基带信号处理示意图；
图5是本发明实施例提供的数据接收方法的一种流程图；
图6给出了频率差分超窄带接收机结构的一种示意图；
图7针对谱分析未采用频域增采样的情况给出了谱线检测与提取方案框图；
图8针对谱分析采用频域增采样的情况给出了谱线检测与提取方案框图；
图9是8用户条件下用户平均误比特率与信噪比的关系曲线；
图10是信噪比为0dB时接收端的谱分析结果示意(实施例1)；
图11(a)是不同信噪比条件下平均误比特率与晶振频偏关系曲线；图11(b)是不同方差下，晶振频偏的分布示意图；
图12是不同用户数条件下平均误比特率与信噪比的关系曲线。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进行详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。
本发明技术所应用的主要场景面向物联网应用,适用于多种网络形式，如图1所示。其中既包括中心控制节点的上行通信场景，也包括具有分布式特性的网络。在具有中心控制接入的网络中，不同的用户节点(例如具有通信功能的物联网节点)将通过传感器收集到的信息发送到中心控制节点。这一网络类型既可以通过蜂窝网来实现，也可以通过WLAN来实现。分布式共存通信场景则更多的依赖于传感器节点的协作、转发来完成信息交互。不论哪一种场景，面向物联网的业务特点是数据量通常非常低，适合使用速率较低的超窄带通信技术；另一方面，用户共存通信情况广泛存在，多用户超窄技术具有广泛的应用空间。
本发明提出一套完整的频率差分多用户超窄带通信系统技术。包括以下几个部分：超窄带用户发射机技术方案、超窄带用户接收机技术方案、以及多用户单频信号组合分配方案。假设系统的总带宽为B，则等效基带信号通带范围为：[-B/2,B/2]，需要提供同时接入并传输的用户数为m。假设用户接入已经完成，重点关注用户的信号发射与传输。下面逐一进行描述。
如图2所示，本发明实施例提供一种单频信号组合分配方法，包括：
S11，获取单频资源集合，所述单频资源集合中包括多个单频信号；
S12，从所述单频资源集合中选出目标频率组集合，所述目标频率组集合包括多个目标频率组，每个所述目标频率组中包括至少两个单频信号，各所述目标频率组对应的目标频差组互不相同。
本发明的实施例提供的单频信号组合分配方法，能够在所提供的单频资源集合中对单频资源进行分组，生成目标频率组集合，并且该目标频率组集合中的各个目标频率组所对应的目标频差组互不相同。这样，即可通过非相干频率差分检测消除单频信号自身的频偏带来的不利因素，并且使多用户共存易于实现，各用户可以通过分配不同的单频组合来进行区分，每个用户信号实际为单频信号组合，实际带宽小，且容易通过自适应陷波滤除，从而有效提高了多用户超窄带通信的信号质量。
具体的，在步骤S11中，从所述单频资源集合中选出目标频率组集合可包括：
从所述单频资源集合中选出满足预设条件的至少一个第一单频信号组合；
利用每个所述第一单频信号组合对应的第一频差组，从所述单频资源集合中选出目标频率组，以形成目标频率组集合；
其中，所述目标频率组对应的目标频差组为所述目标频率组中的各单频信号按预设规则排列后，相邻两个单频信号的频率之差构成的集合。
举例说明，假如首先从单频资源集合中选出满足预设条件的两个第一单频信号组合{a1，a2，a3}，{a4，a5，a6}，其对应的第一频差组分别为{b12，b13}，{b45，b46}，则可以利用第一频差组{b12，b13}，{b45，b46}从单频资源集合中选出目标频率组。
可选的，可以根据预设条件选取第一单频信号组合，选取出的第一单频信号组合满足以下特征：
每个所述第一单频信号组合中包括至少两个单频信号，当各所述第一单频信号组合中的各单频信号按照相同的规则排列时，每个所述第一单频信号组合中相邻两个单频信号的频差的集合形成对应的第一频差组，所有所述第一单频信号组合对应的第一频差组形成第一频差组集合。可选的，各单频信号按照相同的规则排列可以包括按照单频信号频率的升序或降序或其他顺序来排列，只要各第一单频信号组合对应的排列规律相同即可，本发明的实施例对此不做限定。
选出第一单频信号组合之后，即可利用每个所述第一单频信号组合对应的第一频差组，从所述单频资源集合中选出目标频率组，具体可包括：
根据所述第一频差组集合与所述单频资源集合中的单频信号的映射匹配情况，从所述单频资源集合中选出目标频率组，以形成目标频率组集合。例如，如果第一频差组集合包括{{b12，b13}，{b45，b46}}，单频资源集合包括{a1，a2，a3，a4，a5，a6}，则可以根据{b12，b13}与a1，a2，a3，a4，a5，a6的映射匹配情况确定是否能够选出一个目标频率组，根据{b45，b46}与a1，a2，a3，a4，a5，a6的映射匹配情况确定是否能够选出另一个目标频率组。
可选的，上述的根据所述第一频差组集合与所述单频资源集合中的单频信号的映射匹配情况，从所述单频资源集合中选出目标频率组，以形成目标频率组集合可以包括：
根据所述第一频差组集合中任一第一频差组中的频差以及所述单频资源集合中未被选出到所述目标频率组中的单频信号，构造第二单频信号组合；
在确定所述第二单频信号组合为备选频率组时，将所述备选频率组加入备选频率组集合；
在所述备选频率组集合中选出目标频率组，以形成所述目标频率组集合。
仍以上述实施例为例，可以根据{b12，b13}与a1，a2，a3，a4，a5，a6构造第二单频信号组合。具体的构造方法可以包括：将频差组{b12，b13}与单频信号a1进行组合形成第二单频信号组合{c1，c2，c3}，其中，c1＝a1，c2＝a1+b12，c3＝a1+b13。同理，可以将频差组{b12，b13}分别与单频信号a2、a3、a4、a5、a6组合，构造其他第二单频信号组合。
可选的，在确定所述第二单频信号组合为备选频率组时，将所述备选频率组加入备选频率组集合具体可包括：如果所述第二单频信号组合中的各单频信号都是所述单频资源集合中未被选出到所述目标频率组中的单频信号，确定所述第二单频信号组合为备选频率组。
也就是说，在上述实施例中，假如c1、c2、c3都属于单频资源集合{a1，a2，a3，a4，a5，a6}，且c1、c2、c3都还没有从该单频资源集合中选出到目标频率组，则构造出的第二单频信号组合{c1，c2，c3}可以作为备选频率组。
具体的，所述在所述备选频率组集合中选出目标频率组，以形成所述目标频率组集合可包括：
如果所述备选频率组集合中的备选频率组并未出现在所述目标频率组集合中，将所述备选频率组加入所述目标频率组集合。也就是说，假如上述实施例中，当前的目标频率组集合中还不存在{c1，c2，c3}，则可以将备选频率组{c1，c2，c3}加入目标频率组集合。
进一步的，在所述备选频率组集合中选出目标频率组，以形成所述目标频率组集合后，本发明实施例提供的单频信号组合分配方法还可包括：
重新根据任一所述第一频差组中的频差以及所述单频资源集合中未被选出到所述目标频率组中的单频信号，构造第二单频信号组合，确定所述第二单频信号组合是否为备选频率组，并从所述备选频率组中选出目标频率组，直至将所述单频资源集合中的所有元素或者所述第一频差组集合中的所有元素遍历。
举例说明，在本发明的一个实施例中，采用三个单频信号代表数据中的一个比特。记单频信号总数为Nf。在这Nf个单频信号中选出频率满足fi,1<fi,2＜fi,3的三个单频信号组成一个单频信号组合，记为{fi,1,fi,2,fi,3}，且记该单频信号组合所对应的频差组为{Δfi,1,Δfi,2}，其中，Δfi,1＝fi,2-fi,1，Δfi,2＝fi,3-fi,2。找出所有可能存在的频差组构成集合ΔF如下：
ΔF＝{{Δf1,1,Δf1,2},{Δf2,1,Δf2,2},...,{Δfk,1,Δfk,2},...,{ΔfN,1,ΔfN,2}}
其中，
在单频资源集合中筛选备选频率组，选出来的备选频率组形成备选频率组集合，具体筛选方式如下：记未选中单频信号所组成的集合为F＝{f1,f2,...,fk,...,fM}，M≤Nf。从频差组集合ΔF中取Δj＝{Δfj,1,Δfj,2},1≤j≤NΔ。对任一fk∈F，可构造单频信号组合fk＝{fk,fk+Δfj,1,fk+Δfj,1+Δfj,2}。若fk所包含的三个单频信号均属于集合F，即这三个单频信号当前均未选中，则确定fk为备选频率组，将fk加入备选集合Fcandidate。
从备选集合Fcandidate中选择出目标频率组，具体选择方式如下：
记已选中的单频信号所组成的集合为已选中的频差组所组成的集合如下所示：
对任一fl∈Fcandidate，可知，其所对应的频差组为Δj＝{Δfj,1,Δfj,2},1≤j≤NΔ。若对于集合有集合中的每一个频差组仅出现一次，则单频信号组合fl为目标频率组，记为faccepted(若存在多个可用单频信号组合，从中选择一个)，则令F＝F-faccepted。
令ΔF＝ΔF-{Δj}，
重复上述筛选备选频率组、目标频率组等过程，直到或者此时，所有选出的目标频率组构成满足频差唯一性条件的单频信号组合，即目标频率组集合。
当然，在本发明的其他实施例中，还可以采用其他数量的单频数据来表示一个数据比特，也就是说每个频率组中的元素个数不限于3个，本发明的实施例对此不做限定。
本发明实施例提供的单频信号组合分配方法，能够构造满足频差唯一性条件的单频信号组合。通过上述搜索算法，可以寻找尽可能多的满足频差唯一性的频率组合，用于用户信号调制，从而有效保证了不同用户、不同符号(0、1)之间的检测不会产生二义性。
相应的，如图3所示，本发明的实施例还提供一种数据发射方法，包括：
S21，基于多个预设频率组生成基带信号；其中，每个所述预设频率组中包括至少两个单频信号，所述基带信号中不同比特组对应不同的预设频率组；每个所述比特组包含至少一个比特；所述多个预设频率组对应的频差组彼此不同；
S22，根据发射数据比特组的不同，采用不同的预设频率组所对应的基带信号进行信号发射。
本发明的实施例提供的数据发射方法，能够基于多个预设频率组生成基带信号，所述基带信号中代表不同信息的各个比特组分别采用不同的预设频率组表示，例如比特组“0”、比特组“1”、比特组“00”、“01”“10”“11”等分别使用不同的预设频率组来表示，然后根据发射数据比特组的不同，采用不同的预设频率组所对应的基带信号进行信号发射。这样，即可通过非相干频率差分检测消除单频信号自身的频偏带来的不利因素，并且使多用户共存易于实现，各用户可以通过分配不同的单频组合来进行区分，每个用户信号实际为单频信号组合，实际带宽小，且容易通过自适应陷波滤除，从而有效提高了多用户超窄带通信的信号质量。
发射机结构可如图4所示，可选的，在步骤S21中，基于多个预设频率组生成基带信号可包括：
确定第一比特组First Bit Group和第二比特组Second Bit Group所对应的频率组分别为：
其中，f0,1…f0,k代表第一比特组对应的频率组中的K个单频信号，f1,1…f1,k代表第二比特组对应的频率组中的K个单频信号，K为大于1的正整数；
生成代表第一比特组和第二比特组的基带信号分别为：
其中，x0(t)为代表第一比特组的基带信号，x1(t)为代表第二比特组的基带信号；ak表示第k个单频信号的幅值，T为所述基带信号的持续周期，j为复数中的虚部符号。
进一步的，根据信号类型和表达方式的不同，还可以用更多的比特组来实现信号的表达，例如在本发明的一个实施例中，还可以有第三比特组，第四比特组等，多个比特组共同构成数据的基本元素，本发明的实施例对此不做限定。
举例说明，可选的，在本发明的一个实施例中，可以第一比特组为bit 0，第二比特组为bit 1，则可以确定Bit 0和Bit 1所对应的频率组分别为：
其中，f0,1…f0,k代表bit0对应的频率组中的K个单频信号，f1,1…f1,k代表bit1对应的预设频率组中的K个单频信号，K为大于1的正整数；
生成代表Bit 0和Bit 1的基带信号分别为：
其中，ak表示第k个单频信号的幅值，T为所述基带信号的持续周期。
具体的，在步骤S22中，根据发射数据比特组的不同，采用不同的预设频率组所对应的基带信号进行信号发射可包括：
对所述基带信号进行采样或过采样处理；
根据发送数据比特组的不同，对采样后的基带信号中代表相应数据比特组的信号进行发送。
具体而言，对基带信号进行采样后信号可以表示为：
其中，x0(t)为代表第一比特组的基带信号，x1(t)为代表第二比特组的基带信号；fs为采样频率，对应的采样周期为Ts＝1/fs；
根据发送数据比特的不同，确定基带发射信号s[i]为：
其中，bn表示第n个bit，n∈Z，δ(·)代表指示函数：δ(·)＝1表示括号内陈述事件为真，δ(·)＝0表示括号内陈述事件为假。
需要说明的是，在通信领域，一个发射机通常需要对多个用户进行信息发射，并且每个用户需要接收的数据不同。为了对各用户进行有效的区分，所述发射数据比特组的接收用户可以包括多个接收用户，各所述接收用户的基带信号对应的频率组不同。
由于将数据中的每个比特采用不同频率组中的多个单频信号表示，不同的接收用户(即接收机端)也可以采用不同的预设频率组来识别。在发射数据比特的接收用户包括多个接收用户的情况下，各所述接收用户的基带信号对应的频率组不同。可选的，接收机和发射机可以事先进行相应的约定。例如，约定接收机1用频率组{f0,1f0,4f0,5f0,9}代表比特0，用频率组{f1,1f1,4f1,5f1,9}代表比特1，约定接收机2用频率组{f0,11f0,14f0,15f0,19}代表比特0，用频率组{f1,21f1,24f1,25f1,29}代表比特1。则在发射机进行数据发射时，对于不同的接收对象采用不同的数据编码。
相应的，如图5所示，本发明的实施例还提供一种数据接收方法，包括：
S31，对接收信号进行频谱分析以产生频域采样信号；
S32，在所述频域采样信号中提取出相应的频率组，其中，每个所述频率组包括至少两个单频信号；所述频率组对应的频差彼此不同；
S33，确定所述频率组所代表的数据比特组。
本发明的实施例提供的数据接收方法，能够对接收信号进行频谱分析以产生频域采样信号，在所述频域采样信号中提取出相应的频率组，并确定所述频率组所代表的数据比特。这样，即可通过非相干频率差分检测消除单频信号自身的频偏带来的不利因素，并且使多用户共存易于实现，各用户可以通过分配不同的单频组合来进行区分，每个用户信号实际为单频信号组合，实际带宽小，且容易通过自适应陷波滤除，从而有效提高了多用户超窄带通信的信号质量。
具体的，在步骤S31中，对接收信号进行频谱分析以产生频域采样信号可包括：
采用频谱分析方法对所述接收信号进行处理，产生频域采样信号(β1,β2,...,βK)T，其中(·)T代表向量转置，βL第L个单频信号的幅度，K为频域采样信号长度。
在步骤S32中，根据频域采样信号的信号长度与时域接收信号的信号长度之间的大小关系的不同，分别在所述频域采样信号中提取出相应的频率组。可选的，在所述频域采样信号中提取出单频信号组合可包括不同的处理方式。
可选的，根据所述频域采样信号的信号长度与时域接收信号的信号长度之间的大小关系的不同，分别在所述频域采样信号中提取出相应的频率组可包括：
对所述频域采样信号中的各单频信号进行功率检测，将功率大于预设功率门限ρth的单频信号形成相应的频率组；
其中，所述频域采样信号的信号长度等于时域接收信号的信号长度。
即，在频域采样信号的信号长度等于时域接收信号的信号长度的情况下，可以直接对频域采样信号中的各单频信号进行功率检测。
可选的，根据所述频域采样信号的信号长度与时域接收信号的信号长度之间的大小关系的不同，分别在所述频域采样信号中提取出相应的频率组可包括：
在频域采样信号(β1,β2,...,βK)T中查找所有峰值点构成谱峰向量(β1,β2,...,βP)T，其中，P为频域采样信号峰值数，且有P＜K；其中，所述频域采样信号的信号长度大于时域接收信号的信号长度；
对所述谱峰向量(β1,β2,...,βP)T中的每一个元素对应的单频信号进行功率检测，将功率大于预设功率门限ρth的单频信号形成相应的频率组。
即，在频域采样信号的信号长度大于时域接收信号的信号长度的情况下(当对信号进行了过采样的情况下)，可以先在频域采样信号中筛选出谱峰向量，再对谱峰向量中每个元素对应的各单频信号进行功率检测。
可选的，在步骤S33中，确定所述频率组所代表的数据比特组可包括：
分别构造对代表第一比特组的频率组的估计以及代表第二比特组的频率组的估计
若确定接收的数据比特组为第一比特组；否则，确定接收的数据比特组为第二比特组；其中，和分别为和对应的频差组。
可选的，分别构造对代表第一比特组的频率组的估计以及代表第二比特组的频率组的估计可包括：
对频率组或频率组中的每个元素，分别获取接收信号的频率组中大于该元素的最小单频信号fahead和小于该元素的最大单频信号fbehind；
若fahead＝fbehind，则对该元素的估计值等于该元素；
若fahead≠fbehind，根据或所对应的频差组，构造所述fahead对应的第一频率组以及所述fbehind对应的第二频率组；若所述第一频率组所对应的频率分量的幅值之和大于等于所述第二频率组所对应的频率分量的幅值之和，对该元素的估计值为所述fahead，否则，该元素的估计值为所述fbehind。
举例说明，在本发明的一个实施例中，用户接收机结构如图6所示。用户接收机主要完成以下三部分操作：
对第m个用户，记该用户接收到的信号为
其中，s(m)[i]为第m个用户对应的发射信号，h(m)为第m个用户接收的信号所经历的复信道衰落系数，θ(m)为附加于第m个用户信号的频偏，U[i]为干扰和噪声的叠加。不失一般性，可以假设h(m)＝1，以获得更简洁的形式如下：
采用谱分析方法(周期图法、MUSIC方法等)对上述接收信号进行处理，产生频域采样信号(β1,β2,...,βK)τ，其中(·)τ代表向量转置，βj代表超窄带系统支持的第j个单频信号的幅度(|βj|2代表功率)，K为频域采样信号长度。
对谱分析所得频域采样信号(β1,β2,...,βK)τ进行谱线检测与提取。按照频域采样信号长度是否等于时域接收信号长度分以下两种情况：
a)频域采样信号长度等于时域接收信号长度，即没有进行频域增采样。谱线检测和提取方案框图由图7给出。此时，完成如下操作：
采用能量检测器对单频信号进行检测，即将各单频信号的功率与功率门限ρth相比；
如果单频信号的功率超过功率门限ρth，即为有效单频。
重复上述操作，完成对所有有效单频的选择。所有有效单频的幅度构成向量用于下一步处理，其中W代表检测后认为有效的单频数。
b)频域采样信号长度大于时域接收信号长度，即进行了频域增采样。谱线检测和提取方案框图由图8给出。此时，完成如下操作：
找出频域采样信号(β1,β2,...,βK)τ中的所有峰值点构成谱峰向量(β1,β2,...,βP)τ，其中，P为频域采样信号峰值数，且有P＜K；
对谱峰向量(β1,β2,...,βP)τ中的每一个元素，将其所对应单频信号的功率与功率门限ρth相比；
如果谱峰所对应单频信号的功率超过功率门限ρth，即为有效谱峰；
重复上述操作，完成对所有有效单频的选择。所有有效单频的幅度构成向量用于下一步处理，其中W代表检测后认为有效的单频数。
经过谱峰检测与能量检测后，接收机将得到一组有效单频用于对各传输用户的传输比特进行判决，判决的具体实施步骤如下：(以取三个单频信号表示一比特为例)
对第m个接收用户，其对应于比特0和比特1的单频信号组合分别记为：
从接收机输出的有效单频中分别构造对和的估计和构造方法如下：
对找出接收端输出的有效单频中大于该频率的最小单频fahead和小于该频率的最大单频fbehind；
若fahead＝fbehind，则对的估计值
若fahead≠fbehind，以所对应的频差作为参考构造单频组合如下：
若fahead所对应的频率分量的幅值之和大于等于fbehind所对应的频率分量的幅值之和，则令的估计值否则，
重复以上步骤，完成对的估计，即可得到对和的估计和
记和所对应的频差分别为和若则判定用户m接收到的比特组为1；否则，判定用户m接收到的比特组为0。
下面通过具体实施例对本发明提供的单频信号组合分配方法、数据发射方法、数据接收方法进行详细说明。
实施例1：
在实施例1中，仅考虑上行传输系统，终端用户作为发射机，基站作为接收机。系统基本参数如表1所示：
表1
参数名称 参数值
系统带宽 500kHz(单边)
单频信号个数 100
单频信号频率间隔 10kHz
用户数 5
采样率 2MHz
采样点数 400
单用户数据速率 5kbps
系统部署频段为2.4GHz，选用WLAN非重叠信道1、6、11之间的1MHz带宽。单频信号组合中的单频信号数取为3，各单频信号幅度相等。采用“频率差分超窄带系统中多用户单频信号组合分配方案”一节所提算法在100个可用单频信号中找出11组满足条件的单频信号组合，取其中10组分别分配给网络中的5个用户。接收机采用周期图法进行谱分析，频域进行增采样将频域采样点数增加至2000点。此时，用户发射机操作步骤如下：
1)用户发射机按照预分配的单频信号组合产生发送基带信号如下：
其中，a表示第单频信号的幅度值。
2)对发送基带信号进行采样处理，采样率fs取为2MHz，对应的采样周期为0.5us。经过采用后的信号为：
3)根据发送比特选择不同单频信号组合所对应的发送信号。
接收机操作步骤如下：
采用周期图法对接收信号进行功率谱分析，输出2000点频域信号采样(β1,β2,...,β2000)τ；
找出频域采样信号(β1,β2,...,β2000)τ的所有谱峰，记为(β1,β2,...,βP)τ；
对谱峰向量(β1,β2,...,βP)τ中的每一个元素，将其所对应单频信号的功率与功率门限ρth相比。功率门限取ρth＝ρmax-10dB，其中ρmax表示最大谱峰所对应的功率；
将所对应单频信号功率超过功率门限ρth的谱峰构成向量
按数据接收方法部分所描述的具体实施步骤依次对各传输用户进行频差匹配检测，输出各传输用户判决结果。
图9给出了在不考虑晶振等其他因素影响的前提下，该实施例误比特率随接收端信噪比变化的曲线图。可以看出，该实施例下所提方案在低信噪比条件下依旧具有较为良好的检测性能。在接收端信噪比为0dB的条件下，平均误比特率约为0.03。从图10中也能得到类似的结论。图10为信噪比为0dB时，该实施例所得接收信号的归一化功率谱图。从图中可以看出，即使在低信噪比条件下，接收端信号中的有效单频信号分量依旧能被较好的识别出来，使得所提方案在低信噪比条件下也具有较好的检测性能
此外，在该实施例下还考察了不同信噪比条件下，晶振频偏对平均误比特率的影响。假设晶振频偏服从零均值高斯分布，在不同信噪比条件下用户平均误比特率随晶振频偏方差的变化情况如图11(a)所示。由图11(b)可以看出，当晶振频偏所服从高斯分布的方差为0.8时，频偏值主要分布在-2～2ppm之间，晶振频偏范围为-4.8～4.8kHz。结合图9和图11(a)可以看出，此时有晶振频偏和无晶振频偏条件下的用户平均误比特率基本相当，说明所提方案在一定范围内具有良好的抗频偏能力。
同时，图12给出了用户数不同的情况下，用户平均误比特率随信噪比的变化情况。可以看出，当用户数减小时，相同信噪比下用户平均误比特率有明显降低。并且，随信噪比增大，平均误比特率的降低更加明显。
本发明实施例中采用的多用户超窄带技术具有如下特点：1)面向低速业务，但便于实现多用户共存通信；2)避免复杂接收机设计，适用于数量众多的低成本节点；3)单个用户信号具有较窄带宽，适用于利用碎片化频谱，对于相邻频段用户影响小；4)抗频偏影响；5)具有支持分布式、非同步通信的潜力。
实施例2
在实施例2中，仅考虑上行传输系统，终端用户作为发射机，基站作为接收机。系统基本参数如下表所示：
表2
参数名称 参数值
系统带宽 500kHz(单边)
单频信号个数 100
单频信号频率间隔 10kHz
用户数 5
采样率 1MHz
采样点数 1000
单用户数据速率 1kbps
系统部署频段为2.4GHz，选用WLAN非重叠信道1、6、11之间的1MHz带宽。单频信号组合中的单频信号数取为3，各单频信号幅度相等。采用“频率差分超窄带系统中多用户单频信号组合分配方案”一节所提算法在100个可用单频信号中找出11组满足条件的单频信号组合，取其中10组分别分配给网络中的5个用户。接收机采用周期图法进行谱分析，不进行频域增采样处理。此时，用户发射机操作步骤如下：
用户发射机按照预分配的单频信号组合产生发送基带信号如下：
其中，a表示第单频信号的幅度值。
对发送基带信号进行采样处理，采样率fs取为1MHz，对应的采样周期为1us。经过采用后的信号为：
根据发送比特选择不同单频信号组合所对应的发送信号。
接收机操作步骤如下：
采用周期图法对接收信号进行功率谱分析，输出1000点频域信号采样(β1,β2,...,β1000)τ；
对频域信号采样(β1,β2,...,β1000)τ中的每一个元素，将其所对应单频信号的功率与功率门限ρth相比。功率门限取ρth＝ρmax-10dB，其中ρmax表示单频信号最大功率值；
将所对应单频信号功率超过功率门限ρth的采样构成向量
按数据接收方法中所描述的具体实施步骤依次对各传输用户进行频差匹配检测，输出各传输用户判决结果。
需要说明的是，相比于实施例1，实施例2降低了对发射机采样率的要求，但为了保证有足够的频率分辨率增大了发送信号的采样点数，从而造成了单用户数据速率的下降。此外，实施例2中未对接收信号进行频域增采样处理，相应的，在接收机处不再需要进行谱峰判定操作，一定程度上降低了接收机的处理时延。
相应的，本发明的实施例还提供一种单频信号组合分配装置，包括：
获取单元，用于获取单频资源集合，所述单频资源集合中包括多个单频信号；
选出单元，用于从所述单频资源集合中选出目标频率组集合，所述目标频率组集合包括多个目标频率组，每个所述目标频率组中包括至少两个单频信号，各所述目标频率组对应的目标频差组互不相同。
可选的，所述选出单元包括：
第一选择模块，用于从所述单频资源集合中选出满足预设条件的至少一个第一单频信号组合；
第二选择模块，用于利用每个所述第一单频信号组合对应的第一频差组，从所述单频资源集合中选出目标频率组，以形成目标频率组集合；
其中，所述目标频率组对应的目标频差组为所述目标频率组中的各单频信号按预设规则排列后，相邻两个单频信号的频率之差构成的集合。
可选的，所述满足预设条件的至少一个第一单频信号组合可包括：
每个所述第一单频信号组合中包括至少两个单频信号，当各所述第一单频信号组合中的各单频信号按照相同的规则排列时，每个所述第一单频信号组合中相邻两个单频信号的频差的集合形成对应的第一频差组，所有所述第一单频信号组合对应的第一频差组形成第一频差组集合；
所述第二选择模块，具体用于根据所述第一频差组集合与所述单频资源集合中的单频信号的映射匹配情况，从所述单频资源集合中选出目标频率组，以形成目标频率组集合。
可选的，所述第二选择模块包括：
第一构造子模块，用于根据所述第一频差组集合中任一第一频差组中的频差以及所述单频资源集合中未被选出到所述目标频率组中的单频信号，构造第二单频信号组合；
加入子模块，用于在确定所述第二单频信号组合为备选频率组时，将所述备选频率组加入备选频率组集合；
选出子模块，用于在所述备选频率组集合中选出目标频率组，以形成所述目标频率组集合。
可选的，所述加入子模块，具体用于：如果所述第二单频信号组合中的各单频信号都是所述单频资源集合中未被选出到所述目标频率组中的单频信号，确定所述第二单频信号组合为备选频率组。
可选的，所述选出子模块，具体用于：如果所述备选频率组集合中的备选频率组并未出现在所述目标频率组集合中，将所述备选频率组加入所述目标频率组集合。
进一步的，所述第二选择模块，还包括遍历子模块，用于在所述备选频率组集合中选出目标频率组，以形成所述目标频率组集合后，重新根据任一所述第一频差组中的频差以及所述单频资源集合中未被选出到所述目标频率组中的单频信号，构造第二单频信号组合，确定所述第二单频信号组合是否为备选频率组，并从所述备选频率组中选出目标频率组，直至将所述单频资源集合中的所有元素或者所述第一频差组集合中的所有元素遍历。
相应的，本发明的实施例还提供一种数据发射装置，包括：
生成单元，用于基于多个预设频率组生成基带信号；其中，每个所述预设频率组中包括至少两个单频信号，所述基带信号中不同比特组对应不同的预设频率组；每个所述比特组包含至少一个比特；所述多个预设频率组对应的频差组彼此不同；
发射单元，用于根据发射数据比特组的不同，采用不同的预设频率组所对应的基带信号进行信号发射。
可选的，所述生成单元，具体用于：
确定第一比特组First Bit Group和第二比特组Second Bit Group所对应的频率组分别为：
其中，f0,1…f0,k代表第一比特组对应的频率组中的K个单频信号，f1,1…f1,k代表第二比特组对应的频率组中的K个单频信号，K为大于1的正整数；
生成代表第一比特组和第二比特组的基带信号分别为：
其中，x0(t)为代表第一比特组的基带信号，x1(t)为代表第二比特组的基带信号；ak表示第k个单频信号的幅值，T为所述基带信号的持续周期，j为复数中的虚部符号。
可选的，所述发射单元包括：
采样模块，用于对所述基带信号进行采样或过采样处理；
发送模块，用于根据发送数据比特组的不同，对采样后的基带信号中代表相应数据比特组的信号进行发送。
可选的，所述发射数据比特组的接收用户包括多个接收用户，各所述接收用户的基带信号对应的频率组不同。
相应的，本发明的实施例还提供一种数据接收装置，包括：
频谱分析单元，用于对接收信号进行频谱分析以产生频域采样信号；
提取单元，用于在所述频域采样信号中提取出相应的频率组，其中，每个所述频率组包括至少两个单频信号；所述频率组对应的频差组彼此不同；
确定单元，用于确定所述频率组所代表的数据比特组。
可选的，所述提取单元具体用于根据所述频域采样信号的信号长度与时域接收信号的信号长度之间的大小关系的不同，分别在所述频域采样信号中提取出相应的频率组。
可选的，所述提取单元，具体用于对所述频域采样信号中的各单频信号进行功率检测，将功率大于预设功率门限ρth的单频信号形成相应的频率组；其中，所述频域采样信号的信号长度等于时域接收信号的信号长度。
可选的，所述频谱分析单元，具体用于采用频谱分析方法对所述接收信号进行处理，产生频域采样信号(β1,β2,...,βK)T，其中(·)T代表向量转置，βL第L个单频信号的幅度，K为频域采样信号长度。
可选的，所述提取单元具体包括：
查找模块，用于在频域采样信号(β1,β2,...,βK)T中查找所有峰值点构成谱峰向量(β1,β2,...,βP)T，其中，P为频域采样信号峰值数，且有P＜K；其中，所述频域采样信号的信号长度大于时域接收信号的信号长度；
检测模块，用于对所述谱峰向量(β1,β2,...,βP)T中的每一个元素对应的单频信号进行功率检测，将功率大于预设功率门限ρth的单频信号形成相应的频率组。
可选的，所述确定单元包括：
构造模块，用于分别构造对代表第一比特组的频率组的估计以及代表第二比特组的频率组的估计
确定模块，用于若确定接收的数据比特组为第二比特组；否则，确定接收的数据比特组为第一比特组；其中， 和分别为和对应的频差组。
可选的，所述构造模块，具体用于：
对频率组或频率组中的每个元素，分别获取接收信号的频率组中大于该元素的最小单频信号fahead和小于该元素的最大单频信号fbehind；
若fahead＝fbehind，则对该元素的估计值等于该元素；
若fahead≠fbehind，根据或所对应的频差组，构造所述fahead对应的第一频率组以及所述fbehind对应的第二频率组；若所述第一频率组所对应的频率分量的幅值之和大于等于所述第二频率组所对应的频率分量的幅值之和，对该元素的估计值为所述fahead，否则，该元素的估计值为所述fbehind。
相应的，本发明的实施例还提供一种信号生成设备，包括：处理器和存储器；所述存储器用于存储计算机指令，所述处理器用于运行所述存储器存储的计算机指令，以实现前述实施例提供的任一种单频信号组合分配方法，前文已经进行了详细的说明，此处不再赘述。
相应的，本发明的实施例还提供一种发射机，包括：处理器和存储器；所述存储器用于存储计算机指令，所述处理器用于运行所述存储器存储的计算机指令，以实现前述实施例提供的任一种数据发射方法，前文已经进行了详细的说明，此处不再赘述。
相应的，本发明的实施例还提供一种接收机，包括：处理器和存储器；所述存储器用于存储计算机指令，所述处理器用于运行所述存储器存储的计算机指令，以实现前述实施例提供的任一种数据接收方法，前文已经进行了详细的说明，此处不再赘述。
相应的，本发明的实施例还提供一种计算机可读介质，所述计算机可读存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现前述实施例提供的任一种单频信号组合分配方法，前文已经进行了详细的说明，此处不再赘述。
相应的，本发明的实施例还提供一种计算机可读介质，所述计算机可读存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现前述实施例提供的任一种数据发射方法，前文已经进行了详细的说明，此处不再赘述。
相应的，本发明的实施例还提供一种计算机可读介质，所述计算机可读存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现前述实施例提供的任一种数据接收方法，前文已经进行了详细的说明，此处不再赘述。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
尽管为示例目的，已经公开了本发明的优选实施例，本领域的技术人员将意识到各种改进、增加和取代也是可能的，因此，本发明的范围应当不限于上述实施例。

Claims (24)

1.一种单频信号组合分配方法，其特征在于，包括：
获取单频资源集合，所述单频资源集合中包括多个单频信号；
从所述单频资源集合中选出目标频率组集合，所述目标频率组集合包括多个目标频率组，每个所述目标频率组中包括至少两个单频信号，各所述目标频率组对应的目标频差组互不相同。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述从所述单频资源集合中选出目标频率组集合包括：
从所述单频资源集合中选出满足预设条件的至少一个第一单频信号组合；
利用每个所述第一单频信号组合对应的第一频差组，从所述单频资源集合中选出目标频率组，以形成目标频率组集合；
其中，所述目标频率组对应的目标频差组为所述目标频率组中的各单频信号按预设规则排列后，相邻两个单频信号的频率之差构成的集合。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述满足预设条件的至少一个第一单频信号组合包括：
每个所述第一单频信号组合中包括至少两个单频信号，当各所述第一单频信号组合中的各单频信号按照相同的规则排列时，每个所述第一单频信号组合中相邻两个单频信号的频差的集合形成对应的第一频差组，所有所述第一单频信号组合对应的第一频差组形成第一频差组集合；
所述利用每个所述第一单频信号组合对应的第一频差组，从所述单频资源集合中选出目标频率组包括：
根据所述第一频差组集合与所述单频资源集合中的单频信号的映射匹配情况，从所述单频资源集合中选出目标频率组，以形成目标频率组集合。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一频差组集合与所述单频资源集合中的单频信号的映射匹配情况，从所述单频资源集合中选出目标频率组，以形成目标频率组集合包括：
根据所述第一频差组集合中任一第一频差组中的频差以及所述单频资源集合中未被选出到所述目标频率组中的单频信号，构造第二单频信号组合；
在确定所述第二单频信号组合为备选频率组时，将所述备选频率组加入备选频率组集合；
在所述备选频率组集合中选出目标频率组，以形成所述目标频率组集合。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述在确定所述第二单频信号组合为备选频率组时，将所述备选频率组加入备选频率组集合包括：
如果所述第二单频信号组合中的各单频信号都是所述单频资源集合中未被选出到所述目标频率组中的单频信号，确定所述第二单频信号组合为备选频率组。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述在所述备选频率组集合中选出目标频率组，以形成所述目标频率组集合，包括：
如果所述备选频率组集合中的备选频率组并未出现在所述目标频率组集合中，将所述备选频率组加入所述目标频率组集合。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述备选频率组集合中选出目标频率组，以形成所述目标频率组集合后，所述方法还包括：
重新根据任一所述第一频差组中的频差以及所述单频资源集合中未被选出到所述目标频率组中的单频信号，构造第二单频信号组合，确定所述第二单频信号组合是否为备选频率组，并从所述备选频率组中选出目标频率组，直至将所述单频资源集合中的所有元素或者所述第一频差组集合中的所有元素遍历。
8.一种数据发射方法，其特征在于，包括：
基于多个预设频率组生成基带信号；其中，每个所述预设频率组中包括至少两个单频信号，所述基带信号中不同比特组对应不同的预设频率组；每个所述比特组包含至少一个比特；所述多个预设频率组对应的频差组彼此不同；
根据发射数据比特组的不同，采用不同的预设频率组所对应的基带信号进行信号发射。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述基于多个预设频率组生成基带信号包括：
确定第一比特组First Bit Group和第二比特组Second Bit Group所对应的频率组分别为：
其中，f0,1…f0,k代表第一比特组对应的频率组中的K个单频信号，f1,1…f1,k代表第二比特组对应的频率组中的K个单频信号，K为大于1的正整数；
生成代表第一比特组和第二比特组的基带信号分别为：
其中，x0(t)为代表第一比特组的基带信号，x1(t)为代表第二比特组的基带信号；ak表示第k个单频信号的幅值，T为所述基带信号的持续周期，j为复数中的虚部符号。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述根据发射数据比特组的不同，采用不同的预设频率组所对应的基带信号进行信号发射包括：
对所述基带信号进行采样或过采样处理；
根据发送数据比特组的不同，对采样后的基带信号中代表相应数据比特组的信号进行发送。
11.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述发射数据比特组的接收用户包括多个接收用户，各所述接收用户的基带信号对应的频率组不同。
12.一种数据接收方法，其特征在于，包括：
对接收信号进行频谱分析以产生频域采样信号；
在所述频域采样信号中提取出相应的频率组，其中，每个所述频率组包括至少两个单频信号；所述频率组对应的频差组彼此不同；
确定所述频率组所代表的数据比特组。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述在所述频域采样信号中提取出相应的频率组包括：
根据所述频域采样信号的信号长度与时域接收信号的信号长度之间的大小关系的不同，分别在所述频域采样信号中提取出相应的频率组。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述根据所述频域采样信号的信号长度与时域接收信号的信号长度之间的大小关系的不同，分别在所述频域采样信号中提取出相应的频率组包括：
对所述频域采样信号中的各单频信号进行功率检测，将功率大于预设功率门限ρth的单频信号形成相应的频率组；
其中，所述频域采样信号的信号长度等于时域接收信号的信号长度。
15.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述对接收信号进行频谱分析以产生频域采样信号包括：
采用频谱分析方法对所述接收信号进行处理，产生频域采样信号(β1,β2,...,βK)T，其中(·)T代表向量转置，βL第L个单频信号的幅度，K为频域采样信号长度。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述根据所述频域采样信号的信号长度与时域接收信号的信号长度之间的大小关系的不同，分别在所述频域采样信号中提取出相应的频率组包括：
在频域采样信号(β1,β2,...,βK)T中查找所有峰值点构成谱峰向量(β1,β2,...,βP)T，其中，P为频域采样信号峰值数，且有P＜K；其中，所述频域采样信号的信号长度大于时域接收信号的信号长度；
对所述谱峰向量(β1,β2,...,βP)T中的每一个元素对应的单频信号进行功率检测，将功率大于预设功率门限ρth的单频信号形成相应的频率组。
17.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述确定所述频率组所代表的数据比特组包括：
分别构造对代表第一比特组的频率组的估计以及代表第二比特组的频率组的估计
若确定接收的数据比特组为第二比特组；否则，确定接收的数据比特组为第一比特组；其中，和分别为和对应的频差组。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述分别构造对代表第一比特组的频率组的估计以及代表第二比特组的频率组的估计包括：
对频率组或频率组中的每个元素，分别获取接收信号的频率组中大于该元素的最小单频信号fahead和小于该元素的最大单频信号fbehind；
若fahead＝fbehind，则对该元素的估计值等于该元素；
若fahead≠fbehind，根据或所对应的频差组，构造所述fahead对应的第一频率组以及所述fbehind对应的第二频率组；若所述第一频率组所对应的频率分量的幅值之和大于等于所述第二频率组所对应的频率分量的幅值之和，对该元素的估计值为所述fahead，否则，该元素的估计值为所述fbehind。
19.一种信号生成设备，其特征在于，包括：处理器和存储器；
所述存储器用于存储计算机指令，所述处理器用于运行所述存储器存储的计算机指令，以实现权利要求1至7中任一项所述的单频信号组合分配方法。
20.一种发射机，其特征在于，包括：处理器和存储器；
所述存储器用于存储计算机指令，所述处理器用于运行所述存储器存储的计算机指令，以实现权利要求8至11中任一项所述的数据发射方法。
21.一种接收机，其特征在于，包括：处理器和存储器；
所述存储器用于存储计算机指令，所述处理器用于运行所述存储器存储的计算机指令，以实现权利要求12至18中任一项所述的数据接收方法。
22.一种计算机可读介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现权利要求1至7中任一项所述的单频信号组合分配方法。
23.一种计算机可读介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现权利要求8至11中任一项所述的数据发射方法。
24.一种计算机可读介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现权利要求12至18中任一项所述的数据接收方法。
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