CN112054981A - 一种实正交相移键控调制解调方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开的一种实正交相移键控调制解调方法，包括以下步骤：步骤1、调制，即将二进制码流映射为符号流并进行串并变换，得到的两路并行符号流分别以x轴和y轴为同相分量参考轴进行调制映射，之后进行并串变换产生实调制信号；步骤2、解调，即将调制产生的信号进行串并变换后解映射，再并串变换后进行解符号映射，得到原二进制码流。本发明一种实正交相移键控调制解调方法，与原正交相移键控方法相比，在相同的频谱效率下可明显降低系统复杂度，并且应用于FHT‑OFDM系统相比于其他实映射方式可有效提高频谱效率。

Description

一种实正交相移键控调制解调方法
技术领域
本发明属于调制解调方法技术领域，具体涉及一种实正交相移键控调制解调方法。
背景技术
在传统的正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)系统中，一般采用快速傅里叶变换(Fast Fourier transform，FFT)来实现信号在时频域的变换过程，其频带利用率较低且计算复杂度较高。为了改善系统性能，用快速哈特莱变换(Fast Hartley transform，FHT)代替傅里叶变换，建立哈特莱变换正交频分复用(FHT-OFDM)系统模型，由于哈特莱变换是实数域变换格式，映射部分需要采用实映射的方式完成，能够采用的映射方式包括BPSK，PAM等调制方式，为了提升系统性能，需要采用更高阶的调制方式，以及采用正交调制方式来提高频谱效率。
常用的正交调制有：正交振幅调制(QAM)、交错正交四相相移键控(OQPSK-OffsetQuadrature Reference Phase Shift Keying)、π/4正交相移键控(π/4-DQPSK-Differential Quadrature Reference Phase Shift Keying)等，以上这些正交调制方式均属于复调制，不能用于FHT-OFDM系统中。
相移键控(Phase Shift Keying，PSK)是一种利用载波相位变化来传递数字信息，而振幅和相位保持不变的调制方式。由于相移键控与振幅键控、频移键控相比，不仅具有较高的抗噪声性能，而且还能有效的利用频带，即使在衰落和多径现象的信道中也有较好的效果。因此，在OFDM系统中相移键控经常被用作映射方式。传统的OFDM系统中常用的相位映射方式主要有QPSK以及四相差分相移键控(Quadrature Differential Phase ShiftKeying，QDPSK)，并且这两种映射方式都为复映射，对FHT-OFDM这种需要实映射的系统并不适用，另外将多个PSK调制叠加得到的仍是复调制信号。因此，考虑将原有的复正交相位调制变换为实正交相位调制是一种可行的方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种实正交相移键控调制解调方法，解决了现有实调制方式应用于FHT-OFDM系统频谱效率低的问题。
本发明所采用的技术方案是：一种实正交相移键控调制解调方法，包括以下步骤：
步骤1、调制
将二进制码流映射为符号流并进行串并变换，得到的两路并行符号流分别以x轴和y轴为同相分量参考轴进行调制映射，之后进行并串变换产生实调制信号；
步骤2、解调
将调制产生的信号进行串并变换后解映射，再并串变换后进行解符号映射，得到原二进制码流。
本发明的特点还在于，
步骤1具体包括：
步骤1.1、符号映射：将二进制码流映射为对应的符号流；
步骤1.2、串并变换：将符号流由串行的一路变换成并行的上支路和下支路；
步骤1.3、载波生成：利用载波生成器生成载波给上支路，同时生成π/2移相后的载波给下支路；
步骤1.4、相乘电路：将给上支路的载波与上支路的符号流相乘，将给下支路的载波与下支路的符号流相乘；
步骤1.5、调制映射：上支路以x轴为参考同相支路进行映射，下支路以y轴为参考同相支路进行映射；
步骤1.6、并串变换：将映射后的并行的两路信号变换成串行的一路实调制信号。
步骤1.1中映射的规则具体为：二进制码流中的“0”和“1”依次映射为“-1”和“+1”。
步骤1.2中的串并变换规则为串行的奇数位变换为并行的上支路，串行的偶数位变换为并行的下支路。
步骤1.4中上支路的载波与上支路的符号流相乘得到信号±cosωct，下支路的载波与下支路的符号流相乘±sinωct。
步骤1.5中上支路以x轴为参考同相支路进行映射，+cosωct映射到正半轴，-cosωct映射到负半轴，幅度都为1；下支路以y轴为参考同相支路进行映射+sinωct映射到正半轴，-sinωct映射到负半轴，幅度都为1。
步骤1.6中的并串变换规则为：并行的上支路变换为串行的奇数位，并行的下支路变换为串行的偶数位。
步骤2具体包括：
步骤2.1、串并变换：将调制产生的一路实调制信号按步骤1.2中的串并变换规则变换成并行的上支路和下支路；
步骤2.2、解映射：将上支路和下支路的信号分别解为相应的符号流；
步骤2.3、并串变换：将并行的两路符号流按步骤1.6中并串变换规则变换成串行的一路符号流；
步骤2.4、解符号映射：将一路符号流按照步骤1.1的映射规则解为相应的二进制码流。
步骤2.2中上支路的信号解为相应的符号流依据的判决规则为：若待解调数据大于0则判决为+1，小于0则判决为-1；下支路的信号解为相应的符号流依据的判决规则为：若待解调数据大于0则判决为+1，小于0则判决为-1。
本发明的有益效果是：本发明一种实正交相移键控调制解调方法，与原正交相移键控方法相比，在相同的频谱效率下可明显降低系统复杂度，并且应用于FHT-OFDM系统相比于其他实映射方式可有效提高频谱效率。
附图说明
图1是本发明一种实正交相移键控调制解调方法的流程图；
图2是本发明一种实正交相移键控调制解调方法中调制过程的流程图；
图3是本发明一种实正交相移键控调制解调方法中解调过程的流程图；
图4是本发明一种实正交相移键控调制解调方法中码流和符号流的映射波形图；
图5是本发明一种实正交相移键控调制解调方法中调制映射现的映射星座图；
图6是本发明与其他实映射方式应用于OFDM系统的频谱效率对比图。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明提供了一种实正交相移键控调制解调方法，如图1所示，由调制和解调两部分组成，调制部分包括符号映射、串并变换、载波生成、调制映射、并串变换等部分，解调部分由串并变换、解映射、并串变换、解符号映射等部分构成。各部分的具体实施方法为：
调制部分原理如图2所示：
(1)符号映射：将输入的二进制比特流按照映射规则映射为对应的符号流，映射规则为“0”“1”分别映射为“-1”“+1”，映射波形图如图4所示，也可以是其它的映射规则。本领域技术人员可根据实际需要，制定不同的映射规则。
(2)串并变换：将串行的符号流转换成并行的两路，规则为奇数位给上支路，偶数位给下支路。转换并不限于此规则，可以根据需要制定不同的转换规则。
(3)载波生成：利用载波生成器产生载波Acosωct，将此载波给上支路，同时将载波生成器生成的载波进行π/2移相得到载波Asinωct，将此载波给下支路，一般情况下，取A为1。
(4)相乘电路：将给上支路的载波与上支路的符号流相乘得到信号±cosωct，将给下支路的载波与下支路的符号流相乘得到信号±sinωct。
(5)调制映射：将上支路的信号以x轴为同相支路进行映射，+cosωct映射到正半轴，-cosωct映射到负半轴，幅度都为1。将下支路的信号以y轴为同相支路进行映射，+sinωct映射到正半轴，-sinωct映射到负半轴，幅度都为1。映射结果如图5所示。
(6)并串变换：将并行的两路映射后信号转换成串行的一路信号，遵循先上后下的规则，即上下支路信号交替输出，上支路±cosωct信号输出为奇数位，下支路±sinωct信号输出为偶数位，也可根据需要制定规则。
解调部分原理如图3所示：
(7)串并变换：将接收到的一路串行信号变换成并行的两路信号，遵循奇数位给上支路，偶数位给下支路的规则，此处可根据需要对规则作出调整。
(8)解映射：将给上支路的数据根据判决规则，即大于0判决为1，小于0判决为-1，得到相应的符号流，将给下支路的数据根据判决规则，即大于0判决为1，小于0判决为-1，得到相应的符号流。
(9)并串变换：将并行的两路符号流转换成串行的一路符号流，遵循先上后下的规则，即上下支路符号流交替输出，上支路±1符号流输出为奇数位，下支路±1符号流输出为偶数位，也可根据需要制定规则。但要与前面各处变换一致。
(10)解符号映射：根据符号映射的规则进行解符号映射，即“-1”“1”分别解映射为“0”“1”，这样就可以得到与调制端一致的二进制码流。
通过上述方式，本发明一种实正交相移键控调制解调方法通过调制端串并变换后，上下支路分别以x轴和y轴为同相分量参考轴进行调制映射，接着进行并串变换，来产生实调制信号，解调端可根据判决规则解出原二进制序列。通过以上处理，可有效降低系统的复杂度。如图6所示，该方案实现的调制方法应用于FHT-OFDM系统相比于其他实映射方法可有效提高频谱效率。

Claims (9)

1.一种实正交相移键控调制解调方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、调制
将二进制码流映射为符号流并进行串并变换，得到的两路并行符号流分别以x轴和y轴为同相分量参考轴进行调制映射，之后进行并串变换产生实调制信号；
步骤2、解调
将调制产生的信号进行串并变换后解映射，再并串变换后进行解符号映射，得到原二进制码流。
2.如权利要求1所述的一种实正交相移键控调制解调方法，其特征在于，所述步骤1具体包括：
步骤1.1、符号映射：将二进制码流映射为对应的符号流；
步骤1.2、串并变换：将符号流由串行的一路变换成并行的上支路和下支路；
步骤1.3、载波生成：利用载波生成器生成载波给上支路，同时生成π/2移相后的载波给下支路；
步骤1.4、相乘电路：将给上支路的载波与上支路的符号流相乘，将给下支路的载波与下支路的符号流相乘；
步骤1.5、调制映射：上支路以x轴为参考同相支路进行映射，下支路以y轴为参考同相支路进行映射；
步骤1.6、并串变换：将映射后的并行的两路信号变换成串行的一路实调制信号。
3.如权利要求2所述的一种实正交相移键控调制解调方法，其特征在于，所述步骤1.1中映射的规则具体为：二进制码流中的“0”和“1”依次映射为“-1”和“+1”。
4.如权利要求2所述的一种实正交相移键控调制解调方法，其特征在于，所述步骤1.2中的串并变换规则为串行的奇数位变换为并行的上支路，串行的偶数位变换为并行的下支路。
5.如权利要求2所述的一种实正交相移键控调制解调方法，其特征在于，所述步骤1.4中上支路的载波与上支路的符号流相乘得到信号±cosωct，下支路的载波与下支路的符号流相乘±sinωct。
6.如权利要求5所述的一种实正交相移键控调制解调方法，其特征在于，所述步骤1.5中上支路以x轴为参考同相支路进行映射，+cosωct映射到正半轴，-cosωct映射到负半轴，幅度都为1；下支路以y轴为参考同相支路进行映射+sinωct映射到正半轴，-sinωct映射到负半轴，幅度都为1。
7.如权利要求2所述的一种实正交相移键控调制解调方法，其特征在于，所述步骤1.6中的并串变换规则为：并行的上支路变换为串行的奇数位，并行的下支路变换为串行的偶数位。
8.如权利要求2所述的一种实正交相移键控调制解调方法，其特征在于，所述步骤2具体包括：
步骤2.1、串并变换：将调制产生的一路实调制信号按步骤1.2中的串并变换规则变换成并行的上支路和下支路；
步骤2.2、解映射：将上支路和下支路的信号分别解为相应的符号流；
步骤2.3、并串变换：将并行的两路符号流按步骤1.6中并串变换规则变换成串行的一路符号流；
步骤2.4、解符号映射：将一路符号流按照步骤1.1的映射规则解为相应的二进制码流。
9.如权利要求8所述的一种实正交相移键控调制解调方法，其特征在于，所述步骤2.2中上支路的信号解为相应的符号流依据的判决规则为：若待解调数据大于0则判决为+1，小于0则判决为-1；下支路的信号解为相应的符号流依据的判决规则为：若待解调数据大于0则判决为+1，小于0则判决为-1。
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