CN116033562A - 一种频分复用方法、装置及采用该装置的仪器设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种频分复用方法、装置及采用该装置的仪器设备，方法包括：发射端根据预发送的信源信息生成一组不同中心频率的频分复用信号，相邻不同频率的频分复用信号中心频率间隔大于零且小于相邻两个频分复用信号带宽较小信号带宽的1/2；接收端对接收的频分复用信号进行分离提取，得到一组不同中心频率的频分复用信号，解调检测不同中心频率频分复用信号，恢复得到信宿信息。所述装置包括：频分复用信号生成装置和频分复用信号接收处理装置，被配置为可实现上述方法的技术方案。所述采用该装置的仪器设备包括上述频分复用装置。

Description

一种频分复用方法、装置及采用该装置的仪器设备

技术领域

本发明涉及电子信息通信技术领域，尤其涉及一种频分复用方法、装置及采用该装置的仪器设备。

背景技术

无线电波、声波、激光、有线电波等通常被用作载波来携带或探测信息，被发射出去的调制信号是有带宽或谱分量的，占据着一定的频率资源。但频率资源是有限的，当前，低频频率资源即将枯竭，更高的频率正在被开发和使用。我们总是期望在给定的带宽或频率范围内，能够传输并正确接收更多的信息。

依据传统的信号分析、信号传输与复用理论，任何一个用于通信的信号都是占据一定带宽的，占据同一带宽的非正交信号之间会形成相互干扰，占据同一带宽的正交信号的空间维度受限于2WT(W为给定的带宽、T为给定的时间)。要传输更多的信息，就需要使用更大的带宽，占用更多的频率资源，人类不断增长的信息传输需求与有限的频率资源之间的矛盾日益突出。

信息传输理论已明确：在给定频率范围内的最高信息传输速率受限于香农信道传输容量定理(香农，通信的数学理论，《贝尔系统技术学报》，1948年)。70余年来，超越香农信道传输容量的理论方法或技术路径始终未见报道。

就频分复用技术而言，当前的频分复用理论存在两个方面的局限：一是对于非正交的频分复用信号，要求信号间的频谱不能重叠，必需保留一定的频率间隔，否则将产生信号间干扰；二是对于正交的频分复用信号，如正交频分复用(Orthogonal FrequencyDivision Multiplexing，简称：OFDM)，相邻信号间的频谱可以重叠，但需满足正交性的条件约束，子载波信号之间的中心频率间隔不能小于子载波信号带宽的一半，否则信号间将产生严重的、难以克服的子载波间干扰。

虽有频率域的超奈奎斯特速率技术理论提出，在一定程度上进一步压缩了频率间隔，但极大增加了接收机的处理复杂度。

发明内容

针对上述技术问题，本发明针提供了一种频分复用方法、装置及采用该装置的仪器设备。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种频分复用方法，包括频分复用信号生成方法和频分复用信号接收处理方法，包括以下步骤：

步骤100.所述频分复用信号生成方法包括：根据预发送的信源信息生成一组不同中心频率的频分复用信号；所述相邻不同频率的频分复用信号中心频率间隔为Δf，满足0＜Δf＜B_min/2，其中B_min为相邻两个频分复用信号带宽较小信号的带宽；

步骤200.所述频分复用信号接收处理方法包括：对接收的频分复用信号进行分离提取，得到一组不同中心频率的频分复用信号，解调检测不同中心频率频分复用信号，恢复得到信宿信息。

进一步地，所述一组不同中心频率频分复用信号，使用的信号波形为正弦波或余弦波。

进一步地，对所述的正弦波或余弦波信号，可采用相位、或幅度、或相位和幅度联合数字调制的形式加载信息。

进一步地，所述的一组不同中心频率的频分复用信号，可属于同一个用户或设备，也可属于多个不同用户或设备，每一用户或设备至少包含该组信号中的1个频率的频分复用信号，不同用户或设备可在时间域复用相同频率的频分复用信号；所述频分复用信号的归属类型，包括但不局限于：射频无线电信号、有线电信号、声信号、光信号。

进一步地，所述一组不同中心频率的频分复用信号由1个发射器合成发射、或由多个发射器协同发射。

进一步地，所述根据预发送的信源信息生成一组不同中心频率的频分复用信号，包括以下步骤：

步骤110.对预发送的信源信息进行数据格式变换、编码；

步骤120.将所述格式变换、编码后的信息映射为一组不同中心频率的频分复用信号；

步骤130.对所述不同中心频率的频分复用信号做上变频处理后，形成射频频分复用信号并输出。

进一步地，步骤200中对接收的频分复用信号进行分离提取，得到一组不同中心频率的频分复用信号时，采用多次微分迭代对消处理的分离提取方法，包括以下步骤：

步骤一：对消消除接收到的射频频分复用信号r(t)中的最低中心频率的频分复用信号r₁(t)，得到剩余接收信号r_2～N(t)，所述r_2～N(t)包含了除r₁(t)以外的其它频分复用信号；

或，对消消除接收的射频频分复用信号r(t)中的最高中心频率的频分复用信号r_N(t)，得到剩余接收信号r_1～N-1(t)，所述r_1～N-1(t)包含了除r_N(t)以外的其它频分复用信号；

步骤二：由中心频率由低到高，依次对消消除接收信号中的其他频分复用信号r₂(t)、r₃(t)、...、r_N-1(t)，得到剩余信号r_3～N(t)、r_4～N(t)、...、r_N-1～N(t)，直至仅剩最后1路最高中心频率的频分复用信号r_N(t)；

或，由中心频率由高到低，依次对消消除接收信号中的其他频分复用信号r_N-1(t)、r_N-2(t)、...、r₂(t)，得到剩余信号r_1～N-2(t)、r_1～N-3(t)、...、r_1～2(t)，直至仅剩最后1路最最低中心频率的频分复用信号r₁(t)；

步骤三：将第N路最高中心频率的频分复用信号r_N(t)，反向带入步骤二中的剩余信号r_N-1～N(t)，得到第N-1路频分复用信号r_N-1(t)；

或，将第1路最低中心频率的频分复用信号r₁(t)，反向带入步骤二中的剩余信号r_1～2(t)，得到第2路频分复用信号r₂(t)；

步骤四：重复步骤三，依次将已得到的频分复用信号带入到r_N-2～N(t)、r_N-3～N(t)、...、r_2～N(t)、r(t)，直至得到全部频分复用信号r_i(t)，i＝1,...,N；

或，重复步骤三，依次将已得到的频分复用信号带入到r_1～3(t)、r_1～4(t)、...、r_1～N-1(t)、r(t)，直至得到全部频分复用信号r_i(t)，i＝1,...,N。

本发明还公开了一种频分复用装置，包括频分复用信号生成装置和频分复用信号接收处理装置；

所述频分复用信号生成装置，用于将预发送的信源信息转换生成一组不同中心频率的频分复用信号；

所述频分复用信号接收处理装置，用于接收处理生成装置生成的频分复用信号，从接收的频分复用信号中分离提取出不同中心频率的频分复用信号，然后对分离提取得到的不同中心频率的频分复用信号进行解调检测处理。

进一步地，所述频分复用信号生成装置包括：数据格式转换及编码映射模块、数字调制模块、上变频模块、发射器；

数据格式转换及编码映射模块，用于将预发送的信源信息转换为基带复信号，包括但不局限于信源编码、信道编码、交织、加密、码型变换；

数字调制模块，用于将基带复信号调制为不同频率的频分复用信号，所述不同中心频率的频分复用信号，频域相邻信号的中心频率间隔Δf，满足0＜Δf＜B_min/2，其中B_min为相邻两个频分复用信号带宽较小信号的带宽；

上变频模块，用于将不同频率的频分复用信号做上变频处理，形成待发射的频分复用信号并输出；

发射器，用于发射输出射频频分复用信号，所述发射器包括但不局限于：电声转换器、天线、电光转换器、激光器、放大器。

进一步地，所述装置生成一组不同中心频率的频分复用信号过程中，使用的载波形式为正弦或余弦载波，装置内部包含正弦、余弦载波发生器。

进一步地，所生成的正弦、余弦载波信号用于加载信息时，可采用相位、或幅度、或相位和幅度联合调制的形式加载信息。

进一步地，所生成一组不同中心频率的信号，可由一个生成装置生成用于单个用户或设备，也可由多个同类型生成装置生成用于多个不同的用户或设备，每一用户或设备的生成装置至少生成包含该组信号中的1个频分复用信号，不同用户或设备的生成装置可以在时间域复用相同频率的信号。

进一步地，生成的一组不同中心频率的频分复用信号，可由1个发射器合成发射、或可由多个发射器协同发射，所述发射器包括但不限于：电声转换器、天线、电光转换器、激光器、放大器。

进一步地，所述频分复用信号接收处理装置包括：接收传感模块、下变频模块、频分复用信号分离提取模块、解调检测模块、映射解码及数据格式转换模；

接收传感模块，用于接收发射装置发射的频分复用信号，并将其转化为电信号，所述接收传感模块包括但不局限于：天线、声换能器、光电转换器、放大器

下变频模块，用于对传感模块接收的频分复用信号进行下变频处理，得到低频的接收频分复用信号；

频分复用信号分离提取模块，用于从接收频分复用信号中分离提取出不同中心频率的频分复用信号；

解调检测模块，对不同中心频率的频分复用信号进行解调检测处理，得到多路并行二进制数据；

映射解码及数据格式转换模块，接收多路并行二进制数据，恢复出信宿信息，包括但不局限于：解密、解交织、信道解码、信源解码、信息解算。

进一步地，所述接收处理装置中的信号分离提取模块，在分离提取不同中心频率的频分复用信号时，可进一步采用迭代对消的分离提取处理流程，包括以下处理流程：

步骤一：对消消除接收到的射频频分复用信号r(t)中的最低中心频率的频分复用信号r₁(t)，得到剩余接收信号r_2～N(t)，所述r_2～N(t)包含了除r₁(t)以外的其它频分复用信号；

或，对消消除接收的射频频分复用信号r(t)中的最高中心频率的频分复用信号r_N(t)，得到剩余接收信号r_1～N-1(t)，所述r_1～N-1(t)包含了除r_N(t)以外的其它频分复用信号；

步骤二：由中心频率由低到高，依次对消消除接收信号中的其他频分复用信号r₂(t)、r₃(t)、...、r_N-1(t)，得到剩余信号r_3～N(t)、r_4～N(t)、...、r_N-1～N(t)，直至仅剩最后1路最高中心频率的频分复用信号r_N(t)；

或，由中心频率由高到低，依次对消消除接收信号中的其他频分复用信号r_N-1(t)、r_N-2(t)、...、r₂(t)，得到剩余信号r_1～N-2(t)、r_1～N-3(t)、...、r_1～2(t)，直至仅剩最后1路最最低中心频率的频分复用信号r₁(t)；

步骤三：将第N路最高中心频率的频分复用信号r_N(t)，反向带入步骤二中的剩余信号r_N-1～N(t)，得到第N-1路频分复用信号r_N-1(t)；

或，将第1路最低中心频率的频分复用信号r₁(t)，反向带入步骤二中的剩余信号r_1～2(t)，得到第2路频分复用信号r₂(t)；

步骤四：重复步骤三，依次将已得到的频分复用信号带入到r_N-2～N(t)、r_N-3～N(t)、...、r_2～N(t)、r(t)，直至得到全部频分复用信号r_i(t)，i＝1,...,N；

或，重复步骤三，依次将已得到的频分复用信号带入到r_1～3(t)、r_1～4(t)、...、r_1～N-1(t)、r(t)，直至得到全部频分复用信号r_i(t)，i＝1,...,N。

进一步地，所述解调检测处理包括但不局限于：解调、解码、解交织、检测、均衡、判决、解密、解扩、距离解算、位置解算。

本发明还公开了一种信号发生、或检测、或分析、或测量、或测试的仪器设备，其包括上述的一种频分复用信号装置。

本发明还公开了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质被配置成存储程序，所述程序被配置成执行所述的一种频分复用方法。

与现有技术相比，本发明具有如下技术效果：

(1)一种新的频分复用方法，包括信号生成方法和接收处理方法，其生成的一组频分复用信号中，频域相邻信号间的中心频率间隔小于较小信号带宽的1/2；接收处理方法采用先分离提取出所有的频分复用信号，再进行单独或联合解调检测处理的方式；信号生成方法和接收处理方法可有效提高系统的频带利用率；

(2)与信号的带宽(谱分量)、以及信号间的正交性无关，在一定的频率范围内，可以同时传输任意多个携带信息的频分复用信号，信号间的中心频率间隔可以设置为任意小，且这些不同中心频率的频分复用信号可以在接收端被单独、无失真的分离提取出来，从而避免了相互之间的干扰，有效的解决了无线信号抗干扰能力差，易被干扰和截获的问题，提高通信、导航、雷达等系统的抗干扰能力和保密性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明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，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的实施例及附图。

图1为本发明实施例提供一种频分复用信号生成方法的示意性流程图；

图2为本发明实施例提供一种频分复用信号生成方法的信号流程图；

图3为本发明实施例提供一种频分复用信号生成方法的信号频谱示意图；

图4为本发明实施例提供的一种接收附图1所示的生成方法生成的信号的方法的示意性流程图；

图5为本发明实施例提供的一种接收附图1所示的生成方法生成的信号的方法的信号流程图；

图6为本发明实施例提供的一种接收附图1所示的生成方法生成的信号的分离提取频分复用信号的过程示意图；

图7为本发明实施例提供的一种频分复用信号生成装置的示意性结构图；

图8为本发明实施例提供的一种接收图6所示的生成装置产生的信号的装置的示意性结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例及技术方案，都应属于本发明保护的范围。

频分复用的目的在于提高频带利用率。通常，在通信系统中，信道所能提供的带宽往往要比传送一路信号所需的带宽宽得多。因此，一个信道只传输一路信号是非常浪费的。为了充分利用信道的带宽，因而提出了信道的频分复用问题。

实施例1

图1为本发明实施例的一种频分复用信号生成方法的示意性流程图。参照图1，频分复用信号生成方法包括：根据预发送的信源信息生成一组不同中心频率的频分复用信号；所述相邻不同频率的频分复用信号中心频率间隔为Δf，满足0＜Δf＜B_min/2，其中B_min为相邻两个频分复用信号带宽较小信号的带宽，具体包括以下步骤：

步骤110.将预发送的信源信息转换为基带复信号。

其中，转换方式包括：串并转换、编码、映射等数字处理方法。具体而言，对来自数据接口的1路200Mbps的高速数据，经过串并转换变为10路20Mbps的低速数据，再按照4QAM(Quadrature Amplitude Modulation，正交幅度调制)数字映射的方式，将10路20Mbps的低速数据映射成为10路10M波特(Baud)的低速基带复信号。

步骤120.将基带复信号映射为不同频率的频分复用信号。

使用不同中心频率的正弦波或余弦波，对基带复信号进行4QAM数字调制，将信号转换为多路并行的频分复用信号。

具体而言：使用中心频率分别为10MHz、15MHz、20MHz、25MHz、30MHz、35MHz、40MHz、45MHz、50MHz、55MHz的正弦载波或余弦信号，将10路10M波特的低速基带复信号进行4QAM调制处理，得到10路并行的不同中心频率的频分复用信号。

步骤130.不同频率的频分复用信号做正交上变频处理，形成射频频分复用信号并输出。

对上述10路并行的不同中心频率的频分复用信号在时域进行叠加，并进一步使用中心频率为1GHz的正、余弦载波，对叠加后的信号进行正交上变频，得到射频频分复用信号S_RF(t)。

其中，由信号分析理论可知：步骤110生成的10路复基带信号，每1路信号的主瓣带宽B₁＝20MHz；步骤120使用的不同中心频率的载波，相邻载波之间的中心频率间隔Δf＝5MHz；叠加上变频后，形成的射频频分复用信号，频域相邻信号的中心频率间隔仍为5MHz，Δf＝B₁/4，满足Δf≤B₁/2的约束条件。

具体的，在该实施例中，还可以参见附图2所示的信号流程图。图2中，预发送的信源信息，首先，经过串并转换和4QAM映射，转换为10路并行低速的基带复信号；其次，使用不同中心频率的正、余弦载波，对基带复信号进行4QAM数字调制，将信号转换为10路并行频分复用信号；然后，对10路并行的频分复用信号在时域进行叠加，得到1路和信号；最后再对和信号进行上变频，将其变换到合适的频率输出。

此外，需要说明的是：

本实施例步骤110中生成的一组带宽相同的基带信号、步骤120中使用的一组中心频率间隔相同的正、余弦载波信号、以及步骤130中对全部信号进行叠加运算得到最终的射频频分复用信号，都仅仅是一种特例，并不是对发明所述的方法进行限制。

如：步骤110中生成的一组基带复信号，带宽的具体值可以任意不同的数值；步骤120中使用的载波信号，中心频率可以不设置为等间隔，仅需满足前述的带宽和相邻信号中心频率间隔的约束条件；步骤130中可不对步骤120形成的频分复用信号进行叠加等。

此外，本领域技术人员应该熟知，对于完整通信信号生成方法而言，本实施例所述步骤的仅为其中的一部分，完整通信系统信号生成方法还可包括但不局限于：信源编码、信道编码、交织、加密、扩频调制等处理，为了描述的简洁性，在此不再赘述。基于此对该实施例进行的扩展、修改、完善都属于本发明保护的范围。

进一步，本领域技术人员应该熟知，基于本实施例提供的技术方案，通过修改、扩展，可应用到雷达系统、有线通信系统、导航系统、电子对抗系统、声学系统、光学系统等，这些扩展和修改都属于本发明保护的范围。

实施例2

图3为本发明实施例提供一种频分复用信号生成方法的信号频谱示意图。参照图3，一种频分复用方法的接收处理方法，所述频分复用信号接收处理方法包括：接收生成的频分复用信号，对接收的频分复用信号进行分离提取，恢复得到信宿信息，具体包括以下步骤：

步骤210.对接收到的射频频分复用信号进行下变频，得到接收频分复用信号。

具体而言，使用中心频率为1GHz正、余弦载波，对接收到的射频频分复用信号S_RF(t)进行进行低噪声放大和正交下变频，得到接收频分复用信号r(t)。

步骤220.从接收频分复用信号中分离提取出不同中心频率的频分复用信号。

从接收频分复用信号r(t)中，逐一分离提取出中心频率分别为10MHz、15MHz、20MHz、25MHz、30MHz、35MHz、40MHz、45MHz、50MHz、55MHz的10路4QAM频分复用信号r_i(t)，i＝1,2,...,10。

对于分离提取每1路频分复用信号，可以采用多次微分迭代对消的分离提取方法或其他的分离提取方法方法。

多次微分迭代对消的分离提取方法，如下：

处理流程一：对消消除接收频分复用信号r(t)中的最低中心频率的频分复用信号r₁(t)，得到剩余接收信号r_2～N(t)；

或，对消消除接收频分复用信号r(t)中的最高中心频率的频分复用信号r_N(t)，得到剩余接收信号r_1～N-1(t)；

处理流程二：由中心频率由低到高，依次对消消除接收频分复用信号中的其他频分复用信号r₂(t)、r₃(t)、...、r_N-1(t)，得到剩余信号r_3～N(t)、r_4～N(t)、...、r_N-1～N(t)，直至仅剩最后1路最高中心频率的频分复用信号r_N(t)；

或，由中心频率由高到低，依次对消消除接收频分复用信号中的其他频分复用信号r_N-1(t)、r_N-2(t)、...、r₂(t)，得到剩余信号r_1～N-2(t)、r_1～N-3(t)、...、r_1～2(t)，直至仅剩最后1路最最低中心频率的频分复用信号r₁(t)；

处理流程三：将第N路最高中心频率的频分复用信号r_N(t)，反向带入处理流程二中的剩余信号r_N-1～N(t)，得到第N-1路频分复用信号r_N-1(t)；

或，将第1路最低中心频率的频分复用信号r₁(t)，反向带入处理流程二中的剩余信号r_1～2(t)，得到第2路频分复用信号r₂(t)；

处理流程四：重复处理流程三，依次将已得到的频分复用信号带入到r_N-2～N(t)、r_N-3～N(t)、...、r_2～N(t)、r(t)，直至得到全部频分复用信号r_i(t)，i＝1,...,N；

或，重复处理流程三，依次将已得到的频分复用信号带入到r_1～3(t)、r_1～4(t)、...、r_1～N-1(t)、r(t)，直至得到全部频分复用信号r_i(t)，i＝1,...,N。

在一些实施例中，采用多次微分迭代对消的分离提取方法，具体包括以下步骤：

步骤一：对接收频分复用信号r(t)进行2次微分变换，得到r”(t)；

步骤二：将r(t)与r”(t)叠加，得到消除第1路频分信号后的剩余信号r_2～10(t)；

步骤三：对r_i～10(t)，i＝2,...,9，的系数进行处理，使得其中第i路频分复用信号r_i(t)前的系数为1，重复步骤一、二8次，依次消除第2、...、N-2路频分复用信号，得到剩余信号r_3～10(t)、r_4～10(t)、...、r_9～10(t)，并进行迭代对消，直至得到仅剩第10路频分复用信号的信号r₁₀(t)；

步骤四：由得到的r₁₀(t)信号，反向带入到r_9～10(t)信号中，得到第9路频分复用信号r₉(t)；

步骤五：重复步骤四8次，依次将r₉(t)r₁₀(t)、r₈(t)r₉(t)r₁₀(t)、...、r₂(t)...r₉(t)r₁₀(t)带入到r_8～10(t)、r_7～10(t)、...、r(t)中，依次分离提取出第8、7、...、1路频分复用信号r₈(t)、r₇(t)、...、r₁(t)。

至此，即分离提取得到了所有10路频分复用信号的r_i(t)，i＝1,...,10。

由于频分复用信号的中心频率不同，无论不同频分复用信号在时域、频域是否重叠或交叠，都可逐一分离提取出所有的频分复用信号。

步骤230.对不同中心频率的频分复用信号进行解调检测处理，得到多路并行的二进制数据，再对其进行转换处理，恢复成发送端发送的数据流并输出。

具体而言，分别对分离提取得到的10路不同频率的频分复用信号，进行解调检测处理，恢复每1路信号携带的信息(20Mbps)，并将10路20Mbps的数据并串转换为1路200Mbps的数据，即将多路的低速数据并串转换为高速数据，恢复得到信宿信息。

在本实施例中，参见附图4所示的信号流程图。图4中，由传感器接收到的信号，经下变频处理后，进行信号分离提取处理：将每一个不同中心频率(分别为10MHz、15MHz、20MHz、25MHz、30MHz、35MHz、40MHz、45MHz、50MHz、55MHz)的频分复用信号中接收信号中分离提取出来，得到10路并行的4QAM频分复用信号；然后，对10路并行的4QAM信号进行解调检测处理，得到10路并行的信息；最后，再对10路并行信息，进行并串转换处理，恢复得到信宿信息。

需要说明的是：

与实施例1类似，本实施例中的参数、波形设置、以及多次微分迭代对消分离提取的方法，都仅是一种特例，而不是对发明所述的方法进行进一步的限制。采用类似思路、方法，针对本发明生成的频分复用信号，实现不同中心频率的频分复用信号分离提取的方法，都属于本发明的保护范畴。

同时，本领域技术人员应该熟知，完整通信系统信号接收处理过程与方法还可包括但不局限于：低噪声放大、解扩、均衡、解码、解交织、解密等处理，为了描述的简洁性，在此不再赘述。基于此对该实施例进行的扩展、修改、完善都属于本发明保护的范围。

实施例3

图6为本发明实施例提供的一种接收附图1所示的生成方法生成的信号的分离提取频分复用信号的过程示意图。参照图6，一种频分复用信号生成装置300，包括：数据格式转换及编码映射模块320、数字调制模块330、上变频模块340、发射器350。

数据接口310，用于接收预发送的信源信息。

数据格式转换及编码映射模块320，用于将预发送的信源信息转换为基带复信号，包括但不局限于信源编码、信道编码、交织、加密、码型变换。具体的，用于数据接口预发送的信源信息进行格式转换，如串并转换、编码、映射等常规的数字处理，生成10路并行的用于4QAM数字调制的基带复信号。

数字调制模块330，用于将基带复信号映射为不同频率的频分复用信号，所述不同中心频率的频分复用信号，频域相邻信号的中心频率间隔Δf，满足0＜Δf＜B_min/2，其中B_min为相邻两个频分复用信号带宽较小信号的带宽。具体的，使用中心频率分别为10MHz、15MHz、20MHz、25MHz、30MHz、35MHz、40MHz、45MHz、50MHz、55MHz的正弦载波或余弦信号，将10路10M波特的低速基带复信号进行4QAM调制处理，得到10路并行的不同中心频率的频分复用信号。

上变频模块340，用于将不同频率的频分复用信号做正交上变频处理，形成待发射的频分复用信号并输出。具体的，将10路并行的不同中心频率的频分复用信号在时域进行叠加处理，并对叠加后的信号做正交上变频处理，得到适合于发射、传播的射频频分复用信号，并将该信号送至放大器和天线，辐射输出。

发射器350，用于发射输出射频频分复用信号，所述发射器包括但不局限于：电声转换器、天线、电光转换器、激光器、放大器。

需要说明的是：本实施例仅给出了频分复用信号生成系统的部分必要模块，并未完整给出信号生成装置所涉及到的全部模块或功能单元，如：加密模块、交织模块、扩频模块、成型处理模块、预失真处理模块等，为了描述的简洁性，在此不再赘述，对此实施例进行的扩展、修改、完善都属于本发明保护的范畴。

应理解，在本发明实施例中，根据本发明实施例的生成系统，可对应于根据本发明实施例的生成方法的执行主体，并且该生成系统的上述和其它操作和/或功能分别为了实现图1和图2中的各个方法的相应流程，为了简洁，在此不再赘述。

实施例4

图7为本发明实施例提供的一种频分复用信号生成装置的示意性结构图。参照图7，一种频分复用信号接收处理装置，接收处理实施例3所述的生成装置产生的信号，所述接收装置包括接收传感模块410、下变频模块420、频分复用信号分离提取模块430、解调检测模块440、映射解码及数据格式转换模块450。

接收传感模块410，用于接收发射装置发射的频分复用信号，并将其转化为电信号，所述接收传感模块包括但不局限于：天线、声换能器、光电转换器、放大器。

下变频模块420，用于对传感模块接收的频分复用信号进行下变频处理，并下变频处理，得到低频的接收频分复用信号。在一些实施例中，在下变频处理之前对该信号进行低噪声放大处理。

频分复用信号分离提取模块430，用于从接收频分复用信号中分离提取出不同中心频率的频分复用信号。具体而言，从接收频分复用信号r(t)中，逐一分离提取出中心频率分别为10MHz、15MHz、20MHz、25MHz、30MHz、35MHz、40MHz、45MHz、50MHz、55MHz的10路4QAM频分复用信号r_i(t)，i＝1,2,...,10。

解调检测模块440，对不同中心频率的频分复用信号进行解调检测处理，得到多路并行二进制数据。具体而言，接收频分复用信号分离提取模块430分离提取得到的10路并行频分复用信号，并分别对这10路信号其进行4QAM解调检测处理，得到10路并行的二进制数据。

映射解码及数据格式转换模块450，接收多路并行二进制数据，恢复出信宿信息，包括但不局限于：解密、解交织、信道解码、信源解码、信息解算。具体而言，接收解调检测模块440输出的10路并行的二进制数据，并对其进行并串转换处理，恢复成发送端发送的数据流，并将其输出至必要的数据接口460。

需要说明的是：本实施例仅给出了频分复用信号接收处理系统的部分必要模块，并未完整给出接收处理系统所涉及到的全部模块或功能单元，如：均衡模块、解扩模块、解交织模块、解密模块等，为了描述的简洁性，在此不再赘述，对此实施例进行的扩展、修改、完善都属于本发明保护的范畴。

应理解，在本发明实施例中，根据本发明实施例的接收系统，可对应于根据本发明实施例的接收处理方法的执行主体，并且该接收系统的上述和其它操作和/或功能分别为了实现图3和图4中的各个方法的流程，为了简洁，在此不再赘述。

本领域的技术人员应当能够认识到：本发明所述频分复用信号的形态，包括但不局限于是：无线电信号、声波信号、光波信号、有线电信号等类型。

本领域的技术人员应当能够认识到：本发明所述频分复用信号的适用领域，应当包括但不局限于：无线通信系统、有线通信系统、雷达系统、导航系统、测控系统、电子对抗系统、声学系统、光学系统等。

本领域的技术人员应当能够认识到：本发明所述频分复用信号的应用领域，并不局限于上述系统，还应当包括这些系统所使用的信号生成、检测、分析、测量、测试技术方法与仪器设备等。

总的来说，对于本发明提供的技术方案，相对于现有技术方案而言，具有如下有益效果：

(1)一种新的频分复用方法，包括信号生成方法和接收处理方法，其生成的一组频分复用信号中，频域相邻信号间的中心频率间隔小于较小信号带宽的1/2；接收处理方法采用先分离提取出所有的频分复用信号，再进行单独或联合解调检测处理的方式；信号生成方法和接收处理方法可有效提高系统的频带利用率；

(2)与信号的带宽(谱分量)、以及信号间的正交性无关，在一定的频率范围内，可以同时传输任意多个携带信息的频分复用信号，信号间的中心频率间隔可以设置为任意小，且这些不同中心频率的频分复用信号可以在接收端被单独、无失真的分离提取出来，从而避免了相互之间的干扰，有效的解决了无线信号抗干扰能力差，易被干扰和截获的问题，提高通信、导航、雷达等系统的抗干扰能力和保密性。

在本发明的实施例中，还提供了一种用于频分复用信号发生、或检测、或分析、或测量、或测试的仪器设备，所述仪器设备包括本发明提供的频分复用信号生成装置，或频分复用信信号接收处理装置。

在本发明的实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质被配置成存储程序，程序被配置成执行上述的实施1和/或实施例2的方法。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本发明中所公开的实施例描述的各示例的模块及方法步骤，能够以模拟电路、数字处理芯片、软件代码或者三者的结合来实现，为了清楚地说明模拟电路、数字处理芯片、软件代码的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以何种方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的方法、装置和系统，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，模块单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块单元或组件可以结合或者可以集成成为另一个模块单元，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口、装置或单元的间接耦合或通信连接，也可以是电的、光的或其它的形式连接。

作为分离部件说明的模块单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块单元来达到本发明实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个模块单元中，也可以是各个模块单元单独物理存在，也可以是两个或两个以上模块单元集成在一个模块单元中。上述集成的模块单元既可以采用模拟或数字硬件电路的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

集成的模块单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在可读取存储介质中。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，或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或数字处理芯片执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、硬盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、高速缓存存储器、电可编程ROM(EPROM)存储器，电可擦除可编程ROM(EEPROM)存储器、寄存器、快闪存储器、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (12)

1.一种频分复用方法，其特征在于，包括频分复用信号生成方法和频分复用信号接收处理方法，包括以下步骤：

步骤100.所述频分复用信号生成方法包括：根据预发送的信源信息生成一组不同中心频率的频分复用信号；所述相邻不同频率的频分复用信号中心频率间隔为Δf，满足0＜Δf＜B_min/2，其中B_min为相邻两个频分复用信号带宽较小信号的带宽；

步骤200.所述频分复用信号接收处理方法包括：对接收的频分复用信号进行分离提取，得到一组不同中心频率的频分复用信号，解调检测不同中心频率频分复用信号，恢复得到信宿信息。

2.根据权利要求1所述的一种频分复用方法，其特征在于，所述一组不同中心频率频分复用信号，使用的信号波形为正弦波或余弦波。

3.根据权利要求1或2所述的一种频分复用方法，其特征在于，所述的一组不同中心频率的频分复用信号，可属于同一个用户或设备，也可属于多个不同用户或设备，每一用户或设备至少包含该组信号中的1个频率的频分复用信号，不同用户或设备可在时间域复用相同频率的频分复用信号；所述频分复用信号的归属类型，包括但不局限于：射频无线电信号、有线电信号、声信号、光信号。

4.根据权利要求1至3所述的任一项频分复用方法，其特征在于，步骤200中对接收的频分复用信号进行分离提取，得到一组不同中心频率的频分复用信号时，采用多次微分迭代对消处理的分离提取方法，包括以下步骤：

步骤一：对消消除接收到的射频频分复用信号r(t)中的最低中心频率的频分复用信号r₁(t)，得到剩余接收信号r_2～N(t)，所述r_2～N(t)包含了除r₁(t)以外的其它频分复用信号；

或，对消消除接收的射频频分复用信号r(t)中的最高中心频率的频分复用信号r_N(t)，得到剩余接收信号r_1～N-1(t)，所述r_1～N-1(t)包含了除r_N(t)以外的其它频分复用信号；

步骤二：由中心频率由低到高，依次对消消除接收信号中的其他频分复用信号r₂(t)、r₃(t)、...、r_N-1(t)，得到剩余信号r_3～N(t)、r_4～N(t)、...、r_N-1～N(t)，直至仅剩最后1路最高中心频率的频分复用信号r_N(t)；

或，由中心频率由高到低，依次对消消除接收信号中的其他频分复用信号r_N-1(t)、r_N-2(t)、...、r₂(t)，得到剩余信号r_1～N-2(t)、r_1～N-3(t)、...、r_1～2(t)，直至仅剩最后1路最最低中心频率的频分复用信号r₁(t)；

步骤三：将第N路最高中心频率的频分复用信号r_N(t)，反向带入步骤二中的剩余信号r_N-1～N(t)，得到第N-1路频分复用信号r_N-1(t)；

或，将第1路最低中心频率的频分复用信号r₁(t)，反向带入步骤二中的剩余信号r_1～2(t)，得到第2路频分复用信号r₂(t)；

步骤四：重复步骤三，依次将已得到的频分复用信号带入到r_N-2～N(t)、r_N-3～N(t)、...、r_2～N(t)、r(t)，直至得到全部频分复用信号r_i(t)，i＝1,...,N；

或，重复步骤三，依次将已得到的频分复用信号带入到r_1～3(t)、r_1～4(t)、...、r_1～N-1(t)、r(t)，直至得到全部频分复用信号r_i(t)，i＝1,...,N。

5.一种频分复用装置，其特征在于，包括频分复用信号生成装置和频分复用信号接收处理装置；

所述频分复用信号生成装置，用于将预发送的信源信息转换生成一组不同中心频率的频分复用信号；

所述频分复用信号接收处理装置，用于接收处理生成装置生成的频分复用信号，从接收的频分复用信号中分离提取出不同中心频率的频分复用信号，然后对分离提取得到的不同中心频率的频分复用信号进行解调检测处理。

6.根据权利要求5所述的一种频分复用装置，其特征在于，所述频分复用信号生成装置包括：数据格式转换及编码映射模块(320)、数字调制模块(330)、上变频模块(340)、发射器(350)；

数据格式转换及编码映射模块(320)，用于将预发送的信源信息转换为基带复信号，包括但不局限于信源编码、信道编码、交织、加密、码型变换；

数字调制模块(330)，用于将基带复信号调制为不同频率的频分复用信号，所述不同中心频率的频分复用信号，频域相邻信号的中心频率间隔Δf，满足0＜Δf＜B_min/2，其中B_min为相邻两个频分复用信号带宽较小信号的带宽；

上变频模块(340)，用于将不同频率的频分复用信号做上变频处理，形成待发射的频分复用信号并输出；

发射器(350)，用于发射输出射频频分复用信号，所述发射器包括但不局限于：电声转换器、天线、电光转换器、激光器、放大器。

7.根据权利要求5或6所述的一种频分复用装置，其特征在于，所述装置生成一组不同中心频率的频分复用信号过程中，使用的载波形式为正弦或余弦载波，装置内部包含正弦、余弦载波发生器。

8.根据权利要求5至7所述的任一项频分复用装置，其特征在于，生成的一组不同中心频率的频分复用信号，可由1个发射器合成发射、或可由多个发射器协同发射。

9.根据权利要求5所述的一种频分复用装置，其特征在于，所述频分复用信号接收处理装置包括：接收传感模块(410)、下变频模块(420)、频分复用信号分离提取模块(430)、解调检测模块(440)、映射解码及数据格式转换模块(450)；

接收传感模块(410)，用于接收发射装置发射的频分复用信号，并将其转化为电信号，所述接收传感模块包括但不局限于：天线、声换能器、光电转换器、放大器

下变频模块(420)，用于对传感模块接收的频分复用信号进行下变频处理，得到低频的接收频分复用信号；

频分复用信号分离提取模块(430)，用于从接收频分复用信号中分离提取出不同中心频率的频分复用信号；

解调检测模块(440)，对不同中心频率的频分复用信号进行解调检测处理，得到多路并行二进制数据；

映射解码及数据格式转换模块(450)，接收多路并行二进制数据，恢复出信宿信息，包括但不局限于：解密、解交织、信道解码、信源解码、信息解算。

10.根据权利要求9所述的一种频分复用装置，其特征在于，所述接收处理装置中的信号分离提取模块，在分离提取不同中心频率的频分复用信号时，可进一步采用迭代对消的分离提取处理流程，包括以下处理流程：

步骤一：对消消除接收到的射频频分复用信号r(t)中的最低中心频率的频分复用信号r₁(t)，得到剩余接收信号r_2～N(t)，所述r_2～N(t)包含了除r₁(t)以外的其它频分复用信号；

或，对消消除接收的射频频分复用信号r(t)中的最高中心频率的频分复用信号r_N(t)，得到剩余接收信号r_1～N-1(t)，所述r_1～N-1(t)包含了除r_N(t)以外的其它频分复用信号；

步骤二：由中心频率由低到高，依次对消消除接收信号中的其他频分复用信号r₂(t)、r₃(t)、...、r_N-1(t)，得到剩余信号r_3～N(t)、r_4～N(t)、...、r_N-1～N(t)，直至仅剩最后1路最高中心频率的频分复用信号r_N(t)；

或，由中心频率由高到低，依次对消消除接收信号中的其他频分复用信号r_N-1(t)、r_N-2(t)、...、r₂(t)，得到剩余信号r_1～N-2(t)、r_1～N-3(t)、...、r_1～2(t)，直至仅剩最后1路最最低中心频率的频分复用信号r₁(t)；

步骤三：将第N路最高中心频率的频分复用信号r_N(t)，反向带入步骤二中的剩余信号r_N-1～N(t)，得到第N-1路频分复用信号r_N-1(t)；

或，将第1路最低中心频率的频分复用信号r₁(t)，反向带入步骤二中的剩余信号r_1～2(t)，得到第2路频分复用信号r₂(t)；

步骤四：重复步骤三，依次将已得到的频分复用信号带入到r_N-2～N(t)、r_N-3～N(t)、...、r_2～N(t)、r(t)，直至得到全部频分复用信号r_i(t)，i＝1,...,N；

或，重复步骤三，依次将已得到的频分复用信号带入到r_1～3(t)、r_1～4(t)、...、r_1～N-1(t)、r(t)，直至得到全部频分复用信号r_i(t)，i＝1,...,N。

11.一种信号发生、或检测、或分析、或测量、或测试的仪器设备，其特征在于：包括如权利要求5至10所述的任一项频分复用装置。

12.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质被配置成存储程序，所述程序被配置成执行权利要求1至4所述的任一项频分复用方法。

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