CN1765092B - 一种多重调制传输方法 - Google Patents

Abstract

一种多重调制传输方法，其将多个独立的正弦波组成一个合成波，该合成波为一个非正交多重调制码元；其中：每个所述的独立的正弦波称为子波，所述的独立的正弦波的幅值、频率、以及相位能够在其取值范围内任意取值，且各个所述的独立的正弦波之间是非正交的；对所述的合成波的做多点采样；将所述的非正交多重调制码元中的各个子波分解出来，以实现数据通信，其可以大大提高频带利用率以及信噪比，进而使传输率可以有较大的提高。

Description

一种多重调制传输方法

技术领域

本发明属于数字通信技术领域；具体的讲是一种多重调制传输方法。

背景技术

如果将基带传输看作零调制，则数字通信的信号均需经过调制才能送到信道上。被调制后信号称为线路码。在载波传输中被调制信号的是正弦类波形。增加波形的种类可以增加调制信号携带的比特数(即信息量)，则传输率提高。正弦类波形的变化取决于幅值、频率和相位三个参数。显然，可同时控制的参数越多，产生的波形种类越多。

在已有的调制方法中，最多同时控制两个参数。如：多载波是将多个正交的不同频率和幅值的正弦波合成一个波，多进制幅相调制(如多进制正交调制一MQAM)是将两组相差90°的多幅值正弦波合成一个波。这些调制方法的一个重要特点是，组成合成波的各个子波必须互相正交。其实正交性是传统的调制技术中必须遵守的原则，否则无法解调。然而，正是这种正交性的要求，限制了对正弦波的三个参数的充分利用，因而也就限制了传输率的进一步的提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多重调制传输方法，其可以大大提高频带利用率以及信噪比，进而使传输率可以有较大的提高。

本发明的技术方案为：

一种多重调制传输方法，其特征在于：将多个独立的正弦波组成一个合成波，该合成波为一个非正交多重调制码元；其中：每个所述的独立的正弦波称为子波，所述的独立的正弦波的幅值、频率、以及相位能够在其取值范围内任意取值，且各个所述的独立的正弦波之间是非正交的；

对所述的合成波的做多点采样；将所述的非正交多重调制码元中的各个子波分解出来，以实现数据通信。

所述的合成波包括：一个周期的合成波是由一些周期相同的单周期的正弦波组成，各正弦波相继移动一个相位，其周期小于合成波的周期，其幅值从规定的量化集合中取一个值，从而实现多重幅相调制基带传输。

所述的非正交多重调制码元需满足如下条件：

$\stackrel{\‾}{g_b}\left(t\right)=\underset{h=1}{\overset{H}{\mathrm{\Σ}}}{g}_{\mathrm{bh}}\left(t\right)=\underset{h=1}{\overset{H}{\mathrm{\Σ}}}{f}_h\left(\frac{2\mathrm{\π}}{T_h}(t-{\mathrm{\τ}}_h)\right)\mathrm{SIN}\frac{2\mathrm{\π}}{T_h}(t-{\mathrm{\τ}}_h);$

其中：一个码元周期的波形为多重幅相调制基带码，简称幅相基带码；一个幅相基带码波形是由一些子波叠加而成的合成波，其周期称为幅相基带码码元周期；

T_h是

内的一段持续期，是子波的有效期，称为子有效期，T_h+1比T_h延时τ_h；

子波为 h＝1，2，...，H；H是内的子波数，a_i是幅值，i＝1，2，，...，m。

所述多重幅相调制基带码要求的带宽是0～W，W＞1/T；推荐W≥2/T；

对所述的多重幅相调制基带码的解码方法是，在重叠周期

内，分别对各子有效期T_h(h＝1，2，...，H)内的波做运算，有：

$F_h<\stackrel{\&OverBar;}{g_b}>={\&Integral;}_{t\&Element;T_h}{\stackrel{\&OverBar;}{g}}_b\left(t\right)\mathrm{SIN}\frac{2\mathrm{\&pi;}}{T_h}(t-{\mathrm{\&tau;}}_h)\mathrm{dt}=G_h;$

当取h＝1，2，...，H时，得一线性方程组：

AX＝G， $A=\left[\begin{array}{cccc}{K}_{11}& K_{12}& \&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;& K_{1H}\\ K_{21}& \&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;& \&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;& K_{2H}\\ \&CenterDot;& & & \&CenterDot;\\ \&CenterDot;& \&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;& K_{\mathrm{hj}}& \&CenterDot;\\ \&CenterDot;& & & \&CenterDot;\\ K_{H1}& \&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;& \&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;& K_{\mathrm{HH}}\end{array}\right],$ $X=\left[\begin{array}{c}{X}_1\\ X_2\\ \&CenterDot;\\ \&CenterDot;\\ \&CenterDot;\\ X_H\end{array}\right],$ $G=\left[\begin{array}{c}{G}_1\\ G_2\\ \&CenterDot;\\ \&CenterDot;\\ \&CenterDot;\\ G_H\end{array}\right]---\left(1\right)$

其中：X_i对应于各子波的幅值，K_hj是系数矩阵的元素，取值范围是实数域；解此方程组即可得到各子波的解，从而实现多重幅相调制基带传输。

将所述的非正交多重调制码元载波到高于基带的某一通带内形成载波信号，在接收端对接收到的信号：先用带通滤波器滤去载波信号，然后进行解码，实现了多重幅相调制基带码的载波传输。

将所述的多重幅相调制基带码载波到高于基带的某一通带内形成载波信号，其需满足如下条件：

$g_c\left(t\right)={\stackrel{\&OverBar;}{g}}_b\&times;\cos \frac{2\mathrm{\&pi;}}{T_0}t=\left[\underset{h=1}{\overset{H}{\mathrm{\&Sigma;}}}{g}_{\mathrm{bh}}\left(t\right)\right]\&times;\cos \frac{2\mathrm{\&pi;}}{T_0}t=\left[\underset{h=1}{\overset{H}{\mathrm{\&Sigma;}}}{f}_{\mathrm{hh}}\left(t\right)\mathrm{SIN}\frac{2\mathrm{\&pi;}}{T_h}{t}_h\right]\&times;\cos \frac{2\mathrm{\&pi;}}{T_0}t;$

推荐 $\frac{1}{T_0}>2\frac{2}{T};$

在接收端，首先用带通滤波器滤去载波信号然后进行解码。

解码时，在重叠周期

内，分别对各子有效期T_h(h＝1，2，...，H)内的波做运算，有：

$F_h<\stackrel{\&OverBar;}{g_b}>={\&Integral;}_{t\&Element;T_h}{\stackrel{\&OverBar;}{g}}_b\left(t\right)\mathrm{SIN}\frac{2\mathrm{\&pi;}}{T_h}(t-{\mathrm{\&tau;}}_h)\mathrm{dt}=G_h;$

当取h＝1，2，...，H时，得一线性方程组：

AX＝G， $A=\left[\begin{array}{cccc}{K}_{11}& K_{12}& \&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;& K_{1H}\\ K_{21}& \&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;& \&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;& K_{2H}\\ \&CenterDot;& & & \&CenterDot;\\ \&CenterDot;& \&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;& K_{\mathrm{hj}}& \&CenterDot;\\ \&CenterDot;& & & \&CenterDot;\\ K_{H1}& \&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;& \&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;& K_{\mathrm{HH}}\end{array}\right],$ $X=\left[\begin{array}{c}{X}_1\\ X_2\\ \&CenterDot;\\ \&CenterDot;\\ \&CenterDot;\\ X_H\end{array}\right],$ $G=\left[\begin{array}{c}{G}_1\\ G_2\\ \&CenterDot;\\ \&CenterDot;\\ \&CenterDot;\\ G_H\end{array}\right]---\left(1\right)$

其中：X_i对应于各子波的幅值，K_hj是系数矩阵的元素，取值范围是实数域；解此方程组即可得到各子波的解，实现了多重幅相调制基带码的载波传输。

所述的合成波包括：一个周期的合成波是由一些有效期相同的正弦波组成，有效期的长度是正弦波半个周期的整数倍，且小于合成波的周期，各正弦波相继移动一个相位，其幅值从规定的量化集合中取一个值；实现了多重幅相调制直接载波传输。

所述的多重幅相调制直接载波传输需满足如下条件：

$\stackrel{\&OverBar;}{g_{\mathrm{cb}}}\left(t\right)=\underset{h=1}{\overset{H}{\mathrm{\&Sigma;}}}{g}_{\mathrm{cbh}}\left(t\right)=\underset{h=1}{\overset{H}{\mathrm{\&Sigma;}}}{f}_h\left(\frac{2\mathrm{\&pi;}}{T_h}(t-{\mathrm{\&tau;}}_h)\right)\mathrm{SIN}\frac{2\mathrm{\&pi;}}{T_0}(t-{\mathrm{\&tau;}}_h);$

其中：码元周期为，T_h是

内的一段持续期，是子波的有效期，称为子有效期，

，T_h+1比T_h延时τ_h；

子波为

h＝1，2，...，H；H是

内的子波数，α_i是幅值，i＝1，2，...，m；

T₀是正弦载波的周期，T＝nT₀/2+ξ，

表示取下整数(去掉小数部分，只保留整数部分)，n∈Z(整数域)。

多重幅相调制直接载波传输要求带宽超过(1/T₀-1/T～1/T₀+1/T)；

在解码时首先取出当前周期

中的一个码元，然后对其做如下运算：

$F_h<{\stackrel{\&OverBar;}{g}}_{\mathrm{cb}}\left(t\right)>={\&Integral;}_{{\mathrm{\&tau;}}_h}^{{\mathrm{nT}}_0-{\mathrm{\&tau;}}_h}{\stackrel{\&OverBar;}{g}}_{\mathrm{cb}}\left(t\right)\mathrm{SIN}\frac{2\mathrm{\&pi;}}{T_0}(t-{\mathrm{\&tau;}}_h)\mathrm{dt}=G_h;$

当取h＝1，2，...，H时，得一线性方程组，AX＝G，其含意与式(1)相同；解此方程组即可得到各子波的解；实现了多重幅相调制直接载波传输。

所述的合成波包括：一个周期的合成波是由一些有效期不相同的正弦波组成，有效期的长度是正弦波半个周期的整数倍，最长的有效期等于合成波的周期，其它的有效期相继减少一个值，其幅值从规定的量化集合中取一个值；实现了多重幅频调制直接载波传输。

所述的多重幅频调制直接载波传输需满足如下条件：

$\stackrel{\&OverBar;}{g_{\mathrm{cf}}}\left(t\right)=\underset{j=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{g}_{\mathrm{cfj}}\left(t\right)=\underset{j=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{f}_j\left(\frac{2\mathrm{\&pi;}}{T_j}t\right)\mathrm{SIN}\frac{2\mathrm{\&pi;}}{T_{j0}}t;$

其中：码元周期

，T_j＞T_j+1，T_j＝nT_j0/2+ξ，

表示取下整数(去掉小数部分，只保留整数部分)， $\mathrm{\&xi;}=\left\{\begin{array}{cc}|T_j-n{T}_{j0}/2|,& T_j<n{T}_{j0}/2\\ -|T_j-n{T}_{j0}/2|,& T_j\&GreaterEqual;{\mathrm{nT}}_{j0}/2\end{array}\right..$

多重幅频调制直接载波传输要求带宽超过(1/T₁₀-1/T₁～1/T_N0+1/T_N)；

在解码时首先取出当前周期中的一个码元，然后对其做如下运算：

$F_j<{\stackrel{\&OverBar;}{g}}_{\mathrm{cf}}\left(t\right)>={\&Integral;}_0^{T_j}{\stackrel{\&OverBar;}{g}}_{\mathrm{cf}}\left(t\right)\mathrm{SIN}\frac{2\mathrm{\&pi;}}{T_{j0}}(t-{\mathrm{\&tau;}}_j)\mathrm{dt}=G_j;$

当取h＝1，2，...，H时，得一线性方程组，AX＝G，其含意与式(1)相同；解此方程组即可得到各子波的解；实现了多重幅频调制直接载波传输。

所述的合成波包括：

一个周期的合成波可由一些有效期相同的正弦波组成，有效期的长度是正弦波半个周期的整数倍，且小于合成波的周期，各正弦波相继移动一个相位，其幅值从规定的量化集合中取一个值，实现了多重幅相调制直接载波传输；

一个周期的合成波也可由一些有效期不相同的正弦波组成，有效期的长度是正弦波半个周期的整数倍，最长的有效期等于合成波的周期，其它的有效期相继减少一个值，其幅值从规定的量化集合中取一个值，实现了多重幅频调制直接载波传输；

将所述的多重幅相调制直接载波传输和多重幅频调制直接载波传输相结合，从而可同时控制正弦波的幅值、频率和相位三个参数，实现了多重幅频相调制直接载波传输。

所述的多重幅频相调制直接载波传输需满足如下条件：

$\stackrel{\&OverBar;}{g_{\mathrm{fp}}}\left(t\right)=\underset{h=1}{\overset{H}{\mathrm{\&Sigma;}}}{g}_{\mathrm{fph}}\left(t\right)=\underset{h=1}{\overset{H}{\mathrm{\&Sigma;}}}\underset{j=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{f}_{\mathrm{hj}}\left(\frac{2\mathrm{\&pi;}}{T_{\mathrm{hj}}}(t-{\mathrm{\&tau;}}_h)\right)\mathrm{SIN}\frac{2\mathrm{\&pi;}}{T_{\mathrm{hj}0}}(t-{\mathrm{\&tau;}}_h);$

码元周期为

，T_hj是

内的一段持续期，是子波的有效期，称为子有效期，

，T_(h+1)j比T_hj延时τ_h，

h＝1，2，...，H；a_i是幅值，i＝1，2，，...，m，T_hj＝nT_hj0/2+ξ，

表示取下整数(去掉小数部分，只保留整数部分)，

n∈Z(整数域)。T_hj＞T_h(j+1)，

T_h1＜2T_h(j+1)，T_hj＝nT_hj0/2，n∈Z。

多重幅频相调制直接载波传输要求带宽超过：

(1/T₁₁₀-1/T₁₁～1/T_1N0+1/T_1N)；

对多重幅频相调制直接载波的解码方法是，首先取出当前周期中的一个码元，然后对其做如下运算：

$F_{\mathrm{hj}}<{\stackrel{\&OverBar;}{g}}_{\mathrm{cf}}\left(t\right)>={\&Integral;}_{{\mathrm{\&tau;}}_h}^{T_{\mathrm{hj}}+{\mathrm{\&tau;}}_h}{\&Integral;}_0^{T_j}{\stackrel{\&OverBar;}{g}}_{\mathrm{cf}}\left(t\right)\mathrm{SIN}\frac{2\mathrm{\&pi;}}{T_{j0}}(t-{\mathrm{\&tau;}}_j){\mathrm{dt}}_j{\mathrm{dt}}_h=G_{\mathrm{hj}}$

当取h＝1，2，...，H，j＝1，2，...，N时，得一线性方程组，AX＝G，其含意与式(1)相同；实现了多重幅频相调制直接载波传输。

本发明的有益效果在于，通过提供一种多重调制传输方法，可以大大提高频带利用率以及信噪比，进而使传输率可以有较大的提高。其中：所述的多重幅相调制基带传输的积极效果是：比传统的基带传输方法有高的多的频带利用率；

所述的多重幅相调制基带码的载波传输的积极效果是：继承了所述基带传输的多重幅相调制基带码的高频带利用率的优点；

所述的多重幅相调制直接载波传输的积极效果是：一方面与“多重幅相调制基带传输”一样，有高的频带利用率，另一方面可以直接用于载波传输，而不必像基于多重幅相调制基带码的载波传输那样；

所述的多重幅频调制直接载波传输的积极效果是：与目前已作为ADSL的国际标准的离散多音频(DMT)方法相比，所要求的带宽减少；这是因为，相邻子波之间的频率差小于DMT相邻子波之间的频率差；

所述的多重幅频相调制直接载波传输的积极效果是：用足了正弦波的参数，具有更高的频带利用率。

附图说明

图1a为一个码元波形的各子波的波形，其中：H＝8；

图1b为一个码元波形的合成波的波形，其中：H＝8；

图2a为一个码元波形的各子波的波形，其中：H＝4；

图2b为一个码元波形的合成波的波形，其中：H＝4；

图3a为一个码元波形的各子波的波形，其中：N＝4；

图3b为一个码元波形的合成波的波形，其中：N＝4；

图4a为一个码元波形的各子波的波形，其中：H＝2，N＝4；

图4b为一个码元波形的合成波的波形，其中：H＝2，N＝4。

具体实施方式

下面结合附图说明本发明的具体实施方式：

(一)多重幅相调制基带传输：

其特征由下式描述： $\stackrel{\&OverBar;}{g_b}\left(t\right)=\underset{h=1}{\overset{H}{\mathrm{\&Sigma;}}}{g}_b\left(t_h\right)=\underset{h=1}{\overset{H}{\mathrm{\&Sigma;}}}{f}_h\left(\frac{2\mathrm{\&pi;}}{T_h}(t-{\mathrm{\&tau;}}_h)\right)\mathrm{SIN}\frac{2\mathrm{\&pi;}}{T_h}(t-{\mathrm{\&tau;}}_h);$

称一个码元周期的波形为多重幅相调制基带码，简称幅相基带码。一个幅相基带码波形是由一些子波叠加而成的合成波，其周期称为幅相基带码码元周期，T_h是内的一段持续期，是子波的有效期，称为子有效期，

T_h+1比T_h延时τ_h。子波为 h＝1，2，...，H；H是

内的子波数，a_j是幅值，i＝1，2，...，m。

图1a和图1b是一个码元波形的例子。其中：H＝8，图1a是各子波，图1b是合成波。由图可见，一个周期的合成波是由一些周期相同的单周期的正弦波组成，各正弦波相继移动一个相位，其周期小于合成波的周期，其幅值从规定的量化集合中取一个值。

对多重幅相调制基带码的解码方法是，在重叠周期内，分别对各子有效期T_h(h＝1，2，...，H)内的波做运算 $F_h<\stackrel{\&OverBar;}{g_b}>={\&Integral;}_{t\&Element;T_h}{\stackrel{\&OverBar;}{g}}_b\left(t\right)\mathrm{SIN}\frac{2\mathrm{\&pi;}}{T_h}(t-{\mathrm{\&tau;}}_h)\mathrm{dt}=G_h.$

当取h＝1，2，...，H时，得一线性方程组，

AX＝G， $A=\left[\begin{array}{cccc}{K}_{11}& K_{12}& \&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;& K_{1H}\\ K_{21}& \&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;& \&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;& K_{2H}\\ \&CenterDot;& & & \&CenterDot;\\ \&CenterDot;& \&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;& K_{\mathrm{hj}}& \&CenterDot;\\ \&CenterDot;& & & \&CenterDot;\\ K_{H1}& \&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;& \&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;& K_{\mathrm{HH}}\end{array}\right],$ $X=\left[\begin{array}{c}{X}_1\\ X_2\\ \&CenterDot;\\ \&CenterDot;\\ \&CenterDot;\\ X_H\end{array}\right],$ $G=\left[\begin{array}{c}{G}_1\\ G_2\\ \&CenterDot;\\ \&CenterDot;\\ \&CenterDot;\\ G_H\end{array}\right]---\left(1\right)$

X_i对应于各子波的幅值，K_hj是系数矩阵的元素，取值范围是实数域。解此方程组即可得到各子波的解。

多重幅相调制基带码要求的带宽是0～W，W＞1/T，推荐W≥2/T。

这种传输方法比传统的基带传输方法有高的多的频带利用率。

(二)多重幅相调制基带码的载波传输：

其特征由下式描述：

$g_c\left(t\right)={\stackrel{\&OverBar;}{g}}_b\left(t\right)\&times;\cos \frac{2\mathrm{\&pi;}}{T_0}t=\left[\underset{h=1}{\overset{H}{\mathrm{\&Sigma;}}}{g}_{\mathrm{bh}}\left(t\right)\right]\&times;\cos \frac{2\mathrm{\&pi;}}{T_0}t=\left[\underset{h=1}{\overset{H}{\mathrm{\&Sigma;}}}{f}_{\mathrm{hh}}\left(t\right)\mathrm{SIN}\frac{2\mathrm{\&pi;}}{T_h}{t}_h\right]\&times;\cos \frac{2\mathrm{\&pi;}}{T_0}t;$

推荐实际上是将多重幅相调制基带码载波到高于基带的某一通带内的方法。

在接收端，首先用带通滤波器滤去载波信号

然后，按照多重幅相调制基带码的解码方法就可完成最后的解码。这种方法继承了基带传输的多重幅相调制基带码的高频带利用率的优点。

(三)多重幅相调制直接载波传输：

其特征由下式描述： $\stackrel{\&OverBar;}{g_{\mathrm{cb}}}\left(t\right)=\underset{h=1}{\overset{H}{\mathrm{\&Sigma;}}}{g}_{\mathrm{cbh}}\left(t\right)=\underset{h=1}{\overset{H}{\mathrm{\&Sigma;}}}{f}_h\left(\frac{2\mathrm{\&pi;}}{T_h}(t-{\mathrm{\&tau;}}_h)\right)\mathrm{SIN}\frac{2\mathrm{\&pi;}}{T_0}(t-{\mathrm{\&tau;}}_h);$

码元周期为，T_h是

内的一段持续期，是子波的有效期，称为子有效期，，T_h+1比T_h延时τ_h。

子波为 h＝1，2，...，H；H是内的子波数，a_i是幅值，i＝1，2，...，m，T₀是正弦载波的周期，T＝nT₀/2+ξ， 表示取下整(去掉小数部分，只保留整数部分)，n∈Z(整数域)。

显然，当T₀＝T时，多重幅相调制直接载波传输就变成多重幅相调制基带传输了。

多重幅相调制直接载波传输要求带宽超过(1/T₀-1/T～1/T₀+1/T)；

图2a和图2b是一个码元波形的例子，其中：H＝4，图2a是各子波，图2b是合成波。由图可见，一个周期的合成波是由一些有效期相同的正弦波组成，有效期的长度是正弦波半个周期的整数倍且小于合成波的周期，各正弦波相继移动一个相位，其幅值从规定的量化集合中取一个值。

对多重幅相调制直接载波的解码方法是，首先取出当前周期

中的一个码元，然后对其做如下运算：

$F_h<{\stackrel{\&OverBar;}{g}}_{\mathrm{cb}}\left(t\right)>={\&Integral;}_{{\mathrm{\&tau;}}_h}^{{\mathrm{nT}}_0-{\mathrm{\&tau;}}_h}{\stackrel{\&OverBar;}{g}}_{\mathrm{cb}}\left(t\right)\mathrm{SIN}\frac{2\mathrm{\&pi;}}{T_0}(t-{\mathrm{\&tau;}}_h)\mathrm{dt}=G_h;$

当取h＝1，2，...，H时，得一线性方程组，AX＝G，其含意与式(1)相同。解此方程组即可得到各子波的解。

这种方法的积极效果是，一方面与“多重幅相调制基带传输方法”一样，有高的频带利用率，另一方面可以直接用于载波传输，而不必像基于多重幅相调制基带码的载波传输方法那样。

(四)多重幅频调制直接载波传输：

其特征由下式描述： $\stackrel{\&OverBar;}{g_{\mathrm{cf}}}\left(t\right)=\underset{j=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{g}_{\mathrm{cfj}}\left(t\right)=\underset{j=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{f}_j\left(\frac{2\mathrm{\&pi;}}{T_j}t\right)\mathrm{SIN}\frac{2\mathrm{\&pi;}}{T_{j0}}t;$

码元周期T_j＞T_j+1，

T_j＝nT_j0/2+ξ，

表示取下整数(去掉小数部分，只保留整数部分)，n∈Z(整数域)。T_j＞T_j+1，实际上，这是非正交的多载波。

图3a和图3b是一个码元波形的例子，其中：N＝4，图3a是各子波，图3b是合成波。由图可见，一个周期的合成波是由一些有效期不相同的正弦波组成，有效期的长度是正弦波半个周期的整数倍，最长的有效期等于合成波的周期，其它的有效期相继减少一个值，其幅值地从规定的量化集合中取一个值。

多重幅频调制直接载波传输要求带宽超过(1/T₁₀-1/T₁～1/T_N0+1/T_N)。

对多重幅频调制直接载波的解码方法是，首先取出当前周期

中的一个码元，然后对其做如下运算：

$F_j<{\stackrel{\&OverBar;}{g}}_{\mathrm{cf}}\left(t\right)>={\&Integral;}_0^{T_j}{\stackrel{\&OverBar;}{g}}_{\mathrm{cf}}\left(t\right)\mathrm{SIN}\frac{2\mathrm{\&pi;}}{T_{j0}}(t-{\mathrm{\&tau;}}_j)\mathrm{dt}=G_j;$

当取j＝1，2，...，N时，得一线性方程组，AX＝G，其含意与式(1)相同。解此方程组即可得到各子波的解。

多重幅频调制直接载波传输的积极效果是，与目前已作为ADSL的国际标准的离散多音频(DMT)方法相比，所要求的带宽减少。这是因为，相邻子波之间的频率差小于DMT相邻子波之间的频率差。

(五)多重幅频相调制直接载波传输：

其特征由下式描述： $\stackrel{\&OverBar;}{g_{\mathrm{fp}}}\left(t\right)=\underset{h=1}{\overset{H}{\mathrm{\&Sigma;}}}{g}_{\mathrm{fph}}\left(t\right)=\underset{h=1}{\overset{H}{\mathrm{\&Sigma;}}}\underset{j=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{f}_{\mathrm{hj}}\left(\frac{2\mathrm{\&pi;}}{T_{\mathrm{hj}}}(t-{\mathrm{\&tau;}}_h)\right)\mathrm{SIN}\frac{2\mathrm{\&pi;}}{T_{\mathrm{hj}0}}(t-{\mathrm{\&tau;}}_h);$

码元周期为

，T_hj是

内的一段持续期，是子波的有效期，称为子有效期，，T_(h+1)j比T_hj延时τ_h，h＝1，2，...，H；a_i是幅值，i＝1，2，...，m；

T_hj＝nT_hj0/2+ξ， 表示取下整数(去掉小数部分，只保留整数部分)，

n∈Z(整数域)；

T_hj＞T_h(j+1)，T_h1＜2T_h(j+1)，T_hj＝nT_hj0/2，n∈Z；

多重幅频相调制直接载波传输要求带宽超过(1/T₁₁₀-1/T₁₁～1/T_1N0+1/T_1N)；

$F_{\mathrm{hj}}<{\stackrel{\&OverBar;}{g}}_{\mathrm{cf}}\left(t\right)>={\&Integral;}_{{\mathrm{\&tau;}}_h}^{T_{\mathrm{hj}}+{\mathrm{\&tau;}}_h}{\&Integral;}_0^{T_j}{\stackrel{\&OverBar;}{g}}_{\mathrm{cf}}\left(t\right)\mathrm{SIN}\frac{2\mathrm{\&pi;}}{T_{j0}}(t-{\mathrm{\&tau;}}_j){\mathrm{dt}}_j{\mathrm{dt}}_h=G_{\mathrm{hj}};$

当取h＝1，2，...，H，j＝1，2，...，N时，得一线性方程组，AX＝G，其含意与式(1)相同。

图4a和图4b是一个码元波形的例子；其中：H＝2，N＝4，图4a是各子波，图4b是合成波。实际上，多重幅频相调制直接载波传输是多重幅相调制直接载波传输和多重幅频调制直接载波传输两种方法的结合，同时可控制正弦波的三个参数，也就是说，这种方法用足了正弦波的参数，具有更高的频带利用率。

下面是四个实施例，分别用上述方法中的四种对在铜双绞线组成的电话线上传输信号进行了计算机模拟。以下各实施例在相同的环境下实施，即：信道模型为

线规是26AWG，d＝1200ft，ξ＝9×10^-7，噪声为10个对称用户环路(HDSL)的近端串扰(NEXT)和10个非对称用户环路(ADSL)远端串扰(FEXT)。只是占据的信道频带不同。

实施例1：

用多重幅相调制基带传输方法在0～80KHz的频带上实现1.28Mbps的单向传输。

信号： $\stackrel{\&OverBar;}{g_b}\left(t\right)=\underset{h=1}{\overset{H}{\mathrm{\&Sigma;}}}{g}_b\left(t_h\right)=\underset{h=1}{\overset{H}{\mathrm{\&Sigma;}}}{f}_h\left(\frac{2\mathrm{\&pi;}}{T_h}(t-{\mathrm{\&tau;}}_h)\right)\mathrm{SIN}\frac{2\mathrm{\&pi;}}{T_h}(t-{\mathrm{\&tau;}}_h);$

设H＝8，(τ_h-τ_h-1)＝T/8，τ₁＝0，1/T＝40KHz。

实施例2：

用多重幅相调制直接载波传输在240KHz～1.04MHz和1.1MHz～1.9MHz的频带上实现12.8Mbps的双向传输。

信号： $\stackrel{\&OverBar;}{g_{\mathrm{cb}}}\left(t\right)=\underset{h=1}{\overset{H}{\mathrm{\&Sigma;}}}{g}_{\mathrm{cbh}}\left(t\right)=\underset{h=1}{\overset{H}{\mathrm{\&Sigma;}}}{f}_h\left(\frac{2\mathrm{\&pi;}}{T_h}(t-{\mathrm{\&tau;}}_h)\right)\mathrm{SIN}\frac{2\mathrm{\&pi;}}{T_0}(t-{\mathrm{\&tau;}}_h);$

设H＝8，(τ_h-τ_h-1)＝T/8，τ₁＝0，1/T＝400KHz，上行1/T₀＝640KHz，下行1/T₀＝1.5MHz。

实施例3：

用多重幅频调制直接载波传输在100KHz～615MHz和700KHz～1.845MHz的频带上实现6.4Mbps的双向传输。

信号： $\stackrel{\&OverBar;}{g_{\mathrm{cf}}}\left(t\right)=\underset{j=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{g}_{\mathrm{cfj}}\left(t\right)=\underset{j=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{f}_j\left(\frac{2\mathrm{\&pi;}}{T_j}t\right)\mathrm{SIN}\frac{2\mathrm{\&pi;}}{T_{j0}}t;$

上行：

1/T₁＝100KHz，1/T₂＝115KHz，1/T₃＝130KHz，1/T₄＝145KHz，

1/T₅＝160KHz，1/T₆＝175KHz，1/T₇＝190KHz，1/T₈＝205KHz，

1/T₁₀＝200KHz，1/T₂₀＝230KHz，1/T₃₀＝260KHz，1/T₄₀＝290KHz，

1/T₅₀＝320KHz，1/T₆₀＝350KHz，1/T₇₀＝380KHz，1/T₈₀＝410KHz，

N＝8，每个子波8比特。

下行：

1/T₁＝100KHz，1/T₂＝115KHz，1/T₃＝130KHz，1/T₄＝145KHz，

1/T₅＝160KHz，1/T₆＝175KHz，1/T₇＝190KHz，1/T₈＝205KHz，

1/T₁₀＝800KHz，1/T₂₀＝890KHz，1/T₃₀＝1040KHz，1/T₄₀＝1160KHz，

1/T₅₀＝1280KHz，1/T₆₀＝1400KHz，1/T₇₀＝1520KHz，1/T₈₀＝1640KHz，

N＝8，每个子波8比特。

实施例4：

用多重幅频相调制直接载波传输在100KHz～615MHz和700KHz～1.845MHz的频带上实现9.6Mbps的双向传输。

信号： $\stackrel{\&OverBar;}{g_{\mathrm{fp}}}\left(t\right)=\underset{h=1}{\overset{H}{\mathrm{\&Sigma;}}}{g}_{\mathrm{fph}}\left(t\right)=\underset{h=1}{\overset{H}{\mathrm{\&Sigma;}}}\underset{j=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{f}_{\mathrm{hj}}\left(\frac{2\mathrm{\&pi;}}{T_{\mathrm{hj}}}(t-{\mathrm{\&tau;}}_h)\right)\mathrm{SIN}\frac{2\mathrm{\&pi;}}{T_{\mathrm{hj}0}}(t-{\mathrm{\&tau;}}_h);$

设H＝2，j＝8，共16个子波，每个子波8比特，τ₁＝0，τ₂＝1/400KHz，

上行：

1/T₁₁＝100KHz，1/T₁₂＝115KHz，1/T₁₃＝130KHz，1/T₁₄＝145KHz，

1/T₁₅＝160KHz，1/T₁₆＝175KHz，1/T₁₇＝190KHz，1/T₁₈＝205KHz，

1/T₁₁₀＝200KHz，1/T₁₂₀＝230KHz，1/T₁₃₀＝260KHz，1/T₁₄₀＝290KHz，

1/T₁₅₀＝320KHz，1/T₁₆₀＝350KHz，1/T₁₇₀＝380KHz，1/T₁₈₀＝410KHz，

下行：

1/T₂₁＝100KHz，1/T₂₂＝115KHz，1/T₂₃＝130KHz，1/T₂₄＝145KHz，

1/T₂₅＝160KHz，1/T₂₆＝175KHz，1/T₂₇＝190KHz，1/T₂₈＝205KHz，

1/T₂₁₀＝800KHz，1/T₂₂₀＝890KHz，1/T₂₃₀＝1040KHz，1/T₂₄₀＝1160KHz，

1/T₂₅₀＝1280KHz，1/T₂₆₀＝1400KHz，1/T₂₇₀＝1520KHz，1/T₂₈₀＝1640KHz。

本发明的有益效果在于，通过提供一种多重调制传输方法，可以大大提高频带利用率以及信噪比，进而使传输率可以有较大的提高。其中：所述的多重幅相调制基带传输的积极效果是：比传统的基带传输方法有高的多的频带利用率；

所述的多重幅相调制基带码的载波传输的积极效果是：继承了所述基带传输的多重幅相调制基带码的高频带利用率的优点；

所述的多重幅相调制直接载波传输的积极效果是：一方面与“多重幅相调制基带传输”一样，有高的频带利用率，另一方面可以直接用于载波传输，而不必像基于多重幅相调制基带码的载波传输那样；

所述的多重幅频调制直接载波传输的积极效果是：与目前已作为ADSL的国际标准的离散多音频(DMT)方法相比，所要求的带宽减少；这是因为，相邻子波之间的频率差小于DMT相邻子波之间的频率差；

所述的多重幅频相调制直接载波传输的积极效果是：用足了正弦波的参数，具有更高的频带利用率。

以上具体实施方式仅用于说明本发明，而非用于限定本发明。

Claims (11)

1.一种多重调制传输方法，其特征在于：将多个独立的正弦波组成一个合成波，该合成波为一个非正交多重调制码元；其中：每个所述的独立的正弦波称为子波，所述的独立的正弦波的幅值、频率、以及相位能够在其取值范围内任意取值，且各个所述的独立的正弦波之间是非正交的；

对所述的合成波做多点采样；将所述的非正交多重调制码元中的各个子波分解出来，以实现数据通信。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的合成波包括：一个周期的合成波是由一些周期相同的单周期的正弦波组成，各正弦波相继移动一个相位，所述各正弦波的周期小于合成波的周期，所述各正弦波的幅值从规定的量化集合中取一个值，从而实现多重幅相调制基带传输。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的非正交多重调制码元需满足如下条件：

$\stackrel{\&OverBar;}{g_b}\left(t\right)=\underset{h=1}{\overset{H}{\mathrm{\&Sigma;}}}{g}_{\mathrm{bh}}\left(t\right)=\underset{h=1}{\overset{H}{\mathrm{\&Sigma;}}}{f}_h\left(\frac{2\mathrm{\&pi;}}{T_h}(t-{\mathrm{\&tau;}}_h)\right)\mathrm{SIN}\frac{2\mathrm{\&pi;}}{T_h}(t-{\mathrm{\&tau;}}_h);$

其中：一个码元周期的波形为多重幅相调制基带码，简称幅相基带码；一个幅相基带码波形是由一些子波叠加而成的合成波，所述合成波的周期称为幅相基带码码元周期

T_h是内的一段持续期，是子波的有效期，称为子有效期，T_h+1比T_h延时τ_h；

子波为

h＝1，2，...，H；H是内的子波数，a_i是幅值，i＝1，2，...，m。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的将非正交多重调制码元中的各个子波分解出来是指：

在重叠周期内，有：

当取h＝1，2，...，H时，得一线性方程组：

$\mathrm{AX}=G,A=\left[\begin{array}{cccc}{K}_{11}& K_{12}& ...& K_{1H}\\ K_{21}& ...& ...& K_{2H}\\ .& & & .\\ .& ...& K_{\mathrm{hj}}& .\\ .& & & .\\ K_{H1}& ...& ...& K_{\mathrm{HH}}\end{array}\right],$ $X=\left[\begin{array}{c}{X}_1\\ X_2\\ .\\ .\\ .\\ X_H\end{array}\right],$ $G=\left[\begin{array}{c}{G}_1\\ G_2\\ .\\ .\\ .\\ G_H\end{array}\right];$

其中：X_i对应于各子波的幅值，K_hj是系数矩阵的元素，取值范围是实数域；解此方程组即可得到各子波的解。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的合成波包括：一个周期的合成波是由一些周期相同的单周期的正弦波组成，各正弦波相继移动一个相位，所述各正弦波的周期小于合成波的周期，所述各正弦波的幅值从规定的量化集合中取一个值；所述的非正交多重调制码元需满足如下条件：

$\stackrel{\&OverBar;}{g_b}\left(t\right)=\underset{h=1}{\overset{H}{\mathrm{\&Sigma;}}}{g}_{\mathrm{bh}}\left(t\right)=\underset{h=1}{\overset{H}{\mathrm{\&Sigma;}}}{f}_h\left(\frac{2\mathrm{\&pi;}}{T_h}(t-{\mathrm{\&tau;}}_h)\right)\mathrm{SIN}\frac{2\mathrm{\&pi;}}{T_h}(t-{\mathrm{\&tau;}}_h);$

其中：一个码元周期的波形为多重幅相调制基带码，简称幅相基带码；一个幅相基带码波形是由一些子波叠加而成的合成波，所述合成波的周期称为幅相基带码码元周期

T_h是

内的一段持续期，是子波的有效期，称为子有效期，T_h+1比T_h延时τ_h；

子波为

h＝1，2，...，H；H是

内的子波数，a_i是幅值，i=1，2，...，m；

所述多重幅相调制基带码要求的带宽是O～w，w＞1/T；

对所述的多重幅相调制基带码的解码方法是，在重叠周期内，分别对各子有效期T_h(h＝1，2，...，H)内的波做运算，有：

$F_h<\stackrel{\&OverBar;}{g_b}>={\&Integral;}_{t\&Element;T_h}{\stackrel{\&OverBar;}{g}}_b\left(t\right)\mathrm{SIN}\frac{2\mathrm{\&pi;}}{T_h}(t-{\mathrm{\&tau;}}_h)\mathrm{dt}=G_h;$

当取h＝1，2，...，H时，得一线性方程组：

$\mathrm{AX}=G,A=\left[\begin{array}{cccc}{K}_{11}& K_{12}& ...& K_{1H}\\ K_{21}& ...& ...& K_{2H}\\ .& & & .\\ .& ...& K_{\mathrm{hj}}& .\\ .& & & .\\ K_{H1}& ...& ...& K_{\mathrm{HH}}\end{array}\right],$ $X=\left[\begin{array}{c}{X}_1\\ X_2\\ .\\ .\\ .\\ X_H\end{array}\right],$ $G=\left[\begin{array}{c}{G}_1\\ G_2\\ .\\ .\\ .\\ G_H\end{array}\right]$

其中：X_i对应于各子波的幅值，K_hi是系数矩阵的元素，取值范围是实数域；解此方程组即可得到各子波的解，从而实现多重幅相调制基带啭输。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述的非正交多重调制码元载波到高于基带的某一通带内形成载波信号，在接收端对接收到的信号：先用带通滤波器滤去载波信号，然后进行解码，实现了多重幅相调制基带码的载波传输。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的合成波包括：一个周期的合成波是由一些有效期相同的正弦波组成，有效期的长度是正弦波半个周期的整数倍，且小于合成波的周期，各正弦波相继移动一个相位，所述各正弦波的幅值从规定的量化集合中取一个值；实现了多重幅相调制直接载波传输。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述的多重幅相调制直接载波传输需满足如下条件：

$\stackrel{\&OverBar;}{g_{\mathrm{cb}}}\left(t\right)=\underset{h=1}{\overset{H}{\mathrm{\&Sigma;}}}{g}_{\mathrm{cbh}}\left(t\right)=\underset{h=1}{\overset{H}{\mathrm{\&Sigma;}}}{f}_h\left(\frac{2\mathrm{\&pi;}}{T_h}(t-{\mathrm{\&tau;}}_h)\right)\mathrm{SIN}\frac{2\mathrm{\&pi;}}{T_0}(t-{\mathrm{\&tau;}}_h);$

其中：码元周期为T_h是内的一段持续期，是子波的有效期，称为子有效期，T_h+1比T_h延时τ_h；

子波为

h＝1，2，...，H；H是内的子波数，a_i是幅值，i＝1，2，...，m；

T₀是正弦载波的周期，T＝nT₀/2+ξ，

表示取下整数，

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的合成波包括：一个周期的合成波是由一些有效期相同的正弦波组成，有效期的长度是正弦波半个周期的整数倍，且小于合成波的周期，各正弦波相继移动一个相位，所述各正弦波的幅值从规定的量化集合中取一个值；其精确描述由下式给出：

$\stackrel{\&OverBar;}{g_{\mathrm{cb}}}\left(t\right)=\underset{h=1}{\overset{H}{\mathrm{\&Sigma;}}}{g}_{\mathrm{cbh}}\left(t\right)=\underset{h=1}{\overset{H}{\mathrm{\&Sigma;}}}{f}_h\left(\frac{2\mathrm{\&pi;}}{T_h}(t-{\mathrm{\&tau;}}_h)\right)\mathrm{SIN}\frac{2\mathrm{\&pi;}}{T_0}(t-{\mathrm{\&tau;}}_h);$

其中：码元周期为T_h是内的一段持续期，是子波的有效期，称为子有效期，T_h+1比T_h延时τ_h；

子波为

h＝1，2，...，H；H是内的子波数，a_i是幅值，i＝1，2，...，m；

T₀是正弦载波的周期，T＝nT₀/2+ξ，表示取下整数，

多重幅相调制直接载波传输要求带宽超过(1/T₀-1/T～1/T₀+1/T)；

在解码时首先取出当前周期中的一个码元，然后对其做如下运算：

$F_h<{\stackrel{\&OverBar;}{g}}_{\mathrm{cb}}\left(t\right)>={\&Integral;}_{{\mathrm{\&tau;}}_h}^{{\mathrm{nT}}_0-{\mathrm{\&tau;}}_h}{\stackrel{\&OverBar;}{g}}_{\mathrm{cb}}\left(t\right)\mathrm{SIN}\frac{2\mathrm{\&pi;}}{T_0}(t-{\mathrm{\&tau;}}_h)\mathrm{dt}=G_h;$

当取h＝1，2，...，H时，得一线性方程组，

$\mathrm{AX}=G,A=\left[\begin{array}{cccc}{K}_{11}& K_{12}& ...& K_{1H}\\ K_{21}& ...& ...& K_{2H}\\ .& & & .\\ .& ...& K_{\mathrm{hj}}& .\\ .& & & .\\ K_{H1}& ...& ...& K_{\mathrm{HH}}\end{array}\right],$ $X=\left[\begin{array}{c}{X}_1\\ X_2\\ .\\ .\\ .\\ X_H\end{array}\right],$ $G=\left[\begin{array}{c}{G}_1\\ G_2\\ .\\ .\\ .\\ G_H\end{array}\right];$

其中：X_i对应于各子波的幅值，K_hj是系数矩阵的元素，取值范围是实数域；解此方程组即可得到各子波的解；实现了多重幅相调制直接载波传输。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的合成波包括：一个周期的合成波是由一些有效期不相同的正弦波组成，有效期的长度是正弦波半个周期的整数倍，最长的有效期等于合成波的周期，其它的有效期相继减少一个值，其幅值从规定的量化集合中取一个值；实现了多重幅频调制直接载波传输。

11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的合成波包括：

一个周期的合成波由一些有效期相同的正弦波和一些有效期不相同的正弦波组成；

有效期相同的正弦波的有效期的长度是正弦波半个周期的整数倍，且小于合成波的周期，各正弦波相继移动一个相位，所述各正弦波的幅值从规定的量化集合中取一个值，实现了多重幅相调制直接载波传输；

有效期不相同的正弦波的有效期的长度是正弦波半个周期的整数倍，最长的有效期等于合成波的周期，其它的有效期相继减少一个值，所述各正弦波的幅值从规定的量化集合中取一个值，实现了多重幅频调制直接载波传输；

将所述的多重幅相调制直接载波传输和多重幅频调制直接载波传输相结合，从而可同时控制正弦波的幅值、频率和相位三个参数，实现了多重幅频相调制直接载波传输。

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