JP6888076B2

JP6888076B2 - 信号変調方法及び装置

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Publication number: JP6888076B2
Application number: JP2019503269A
Authority: JP
Inventors: ルオポンリョウ; チュンリンチー; チャンウェイルー; シャーシャーチャン
Original assignee: シェンジェンクアンチーホージョンテクノロジーリミテッド
Priority date: 2016-07-25
Filing date: 2017-07-06
Publication date: 2021-06-16
Anticipated expiration: 2037-07-06
Also published as: CN107659520A; JP2019526200A; US20190158323A1; WO2018019108A1; EP3490205A4; US10742456B2; KR20190030742A; KR102151514B1; EP3490205A1; CN107659520B

Description

本発明は通信分野であり、特に信号変調方法及び装置に関わっている。

通信システムでは、コード間（又は符号）干渉（ＩｎｔｅｒｓｙｍｂｏｌＩｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ，ＩＳＩ）はシステム性能を影響する肝心な要素の一つである。コード間干渉を避けるために、通信分野でＩＳＩを避けるナイキスト準則を提示し、そしてナイキスト準則を満足するレイズドコサインフィルタを提示している。現在、ＩＳＩ伝送無しのナイキスト準則は、通信システム設計の指導的準則の一つとなっている。

ナイキスト準則が有効的にＩＳＩコード間干渉を避け、テスト複雑度を下げるが、ナイキストシステムでは、ナイキスト準則を満足するために、過剰帯域幅を導入せざるを得ず、スペクトル効率を下げてしまう、且つ、現在良く使われている通信変調方法では、符号ごとに単独送信する時に、ＩＳＩコード間干渉がないが、伝送されるコードの間はエンコード制約関係がないため、信号のノイズ対抗と減衰対抗の能力向上にはとても不利である。

本発明の目的は、信号変調方法和装置を提供することで、現有技術の信号変調方法での過剰帯域幅導入により、スペクトル効率が下がり、信号のノイズ対抗と減衰対抗の能力向上に対する不利な問題を解決する。

第一方面としては、本発明の実施例は信号変調方法を提供している。前記方法は下記を含む：
送信信号のパルス波形を生成し、前記パルス波形の広さは

、各パルス波形はｎ個の符号と関連し、且つｎ＞１、各符号の広さは

であって，

、
送信待ち符号ストリームの中の各連続ｎ個符号と前記パルス波形を所定の演算方法で演算し、符号と前記パルス波形の関連信号を生成する。

第一方面と結び合わせ、第一方面の第一種類の実現可能な方法の中では、前記所定の演算方法は畳み込み演算で、前記送信待ち符号ストリームの中の各連続ｎ個符号と前記パルス波形を所定の演算方法で演算し、符号と前記パルス波形の関連信号を生成するステップは、下記を含み、
畳み込み計算式

により、前記送信待ち符号ストリームの中の各連続ｎ個符号と前記パルス波形の生成した関連信号を取得する。前記

はｉ番目の符号、ｉは整数、前記

はパルス波形関数であり、

と示されてもいい。ｎは関連の符号個数で、各符号の間隔は

。

第一方面と結び合わせ、第一方面の第二種類の実現可能な方法の中では、前記所定の演算方法は乗法演算で、前記送信待ち符号ストリームの中の各連続ｎ個符号と前記パルス波形を所定の演算方法で演算し、符号と前記パルス波形の関連信号を生成するステップは、下記を含み、
乗法計算式

により、前記送信待ち符号ストリームの中の各連続ｎ個符号と前記パルス波形の生成した関連信号を取得する。その中：前記

はｉ番目の符号、前記

はパルス波形関数であり、

と示されてもいい。ｎは関連の符号個数である。

第一方面の第二種類の実現可能な方法と結び合わせ、第一方面の第三種類の実現可能な方法の中では、前記符号

は

、

は振幅値、

は角周波数、ｔは時間、

は位相である。前記符号ストリームの中の各連続ｎ個符号と前記パルス波形の生成した関連信号は

、

は関連信号の振幅値を示す。

第一方面と結び合わせ、第一方面の第四種類の実現可能な方法の中では、前記所定の演算方法は加算演算、減算演算、乗法演算又は所定の関数関係の演算を含む。

第二方面としては、本発明の実施例は信号変調装置を提供している。前記装置は下記を含み、
パルス波形生成ユニットは、送信信号のパルス波形を生成することに使われる。前記パルス波形の広さは

、その中、各パルス波形はｎ個の符号（ｎ＞１）と関連し、各符号の広さは

，

、
演算ユニットは、送信待ち符号ストリームの中の各連続ｎ個符号と前記パルス波形を所定の演算方法で演算し、符号と前記パルス波形の関連信号を生成することに使われる。

第二方面と結び合わせ、第二方面の第一種類の実現可能な方法では、前記所定の演算方法は畳み込み演算である。前記演算ユニットは具体的に下記に使われ、
畳み込み計算式

はｉ番目の符号、前記

はパルス波形関数で、

と示されてもいい。ｎは関連する符号の個数を示す。

第二方面と結び合わせ、第二方面の第二種類の実現可能な方法では、前記所定の演算方法は乗法演算である。前記演算ユニットは具体的に下記に使われ、
乗法計算式

により前記送信待ち符号ストリームの中の各連続ｎ個符号と前記パルス波形の生成した関連信号を取得する。その中：前記

はｉ番目の符号、前記

はパルス波形関数で、

と示されてもいい。ｎは関連する符号の個数を示す。

第二方面の第二種類の実現可能な方法と結び合わせ、第二方面の第三種類の実現可能な方法では、前記符号

は

である。

は振幅値、

は角周波数、

、

は関連信号の振幅値を示す。

第二方面と結び合わせ、第二方面の第四種類の実現可能な方法では、前記所定の演算方法は、加算演算、減算演算、乗法演算又は所定の関数関係の演算を含む。

本発明では、ｎ個符号の広さを含むパルス波形を生成することで、前記パルス波形と連続ｎ個符号を所定の演算方法で演算することにより、生成した関連信号では、符号広さごとの符号がｎ個符号の情報を含み、符号広さごとの時間内に伝送される符号数を増やし、システムのスペクトル効率を上げることに役立ち、そして符号間の相関性により相互制約を生成し、情報符号を多数の符号に拡散し、信号のノイズ対抗と減衰対抗の能力向上に役立つ。

図１は、本発明の実施例により提供される信号変調方法の実現フローチャートである。図２は、本発明の実施例での前記パルス波形の概略図である。図３は、現有技術での変調後ＩＳＩ無しの信号波形の概略図である。図４は、本発明の第一実施例により提供される信号変調方法の実現フローチャートである。図５は、本発明の第一実施例により提供される畳み込み演算モデルの概略図である。図６は、本発明の第一実施例により提供される畳み込み演算後の信号波形図である。図７は、本発明の第二実施例により提供される信号変調方法の実現フローチャートである。図８は、本発明の第二実施例により提供される乗法演算のモデル図である。図９は、本発明の第三実施例により提供される信号変調装置の構成概略図である。

本発明の目的、技術案及びメリットが分かるように、下記から附図と実施例と結び合わせ、本発明に対し詳しい説明を行う。ここで説明される具体的な実施例は本発明の説明のみであり、本発明を限定するものではないと理解すべきである。

本発明の目的は、信号変調方法和装置を提供することで、現有技術で信号を変調する時に、システム伝送の正確率を上げるために、コード間干渉を避けることのシステム伝送に対する影響を解決することである。通常はナイキスト準則を使い、ナイキスト準則を満足するレイズドコサインフィルタの方法と結び合わせる。ナイキスト準則を使い、ナイキスト準則を満足するレイズドコサインフィルタの方法と結び合わせることは、有効的にコード間干渉ＩＳＩを避け、テスト複雑度を下げることができるが、当該準則の使用は下記のような問題が存在している：
まず、ナイキストシステムは、スペクトル効率を損失することが最大の欠陥である。いかなる物理的に実現できるパルス波形でも、ナイキスト準則を満足するために、過剰な帯域幅を導入せざるを得ず、スペクトル効率を下げてしまう。

次、ナイキストシステムは、コード間干渉ＩＳＩが設計ターゲットとなることを避けるために、有効的にテスト複雑度を下げたが、各符号は独立送信なので、各符号の間は関連がないことは、信号のノイズ対抗と減衰対抗の能力向上にはとても不利である。

前記問題を解決し、十分にスペクトルソースを利用するために、本発明はすべての通信システムに応用される変調方法を提示している。エンコードと変調を結び合わせ、加算・減算・情報又はその他関数モデルを含める実現できるすべての数学モデルにより、符号間の相互制約を形成することで、形成される通信システムが高い符号伝送レート、狭いシステム帯域幅、高いスペクトル効率の効果を備えるようにする。同時に、符号間自身のエンコード制約関係により、信号のノイズ対抗と減衰対抗の能力が向上される。下記から附図と結び合わせ具体的に説明を行う。

図１は、本発明の実施例により提供される信号変調方法の実現フローチャートである。詳細は下記通り：
ステップＳ１０１では、送信信号のパルス波形を生成し、前記パルス波形の広さは

，

。

本発明の実施例の前記変調方法は、すべてのドメインに適用できる。例えば時間ドメイン、周波数ドメイン、コードドメインなど。

具体的に言えば、図２は本発明の実施例の前記パルス波形の概略図である。図２のように、パルス波形ｈ（ｔ）の広さは

，

、伝統の変調方法では、ｎは１、一つのパルス波形の中で一つの符号しか送信できない。連続する独立の符号は伝送チャンネルで送信される。図３は、現有技術でよく見られる変調後ＩＳＩ無しの信号波形の概略図である。その中、Ｎはデータフレームの含む符号個数である。現有技術での波形変調プロセスでは、ナイキスト準則を満足するために、過剰な帯域幅を導入せざるを得ない。

過剰帯域幅が出ることを避けるために、本発明の実施例は送信信号のパルス波形を生成し、且つ前記パルスの広さが幾つかの符号広さの総和とする。符号の個数はユーザの変調需要により柔軟に選べる。選ばれる符号の個数ｎが大きいほど、同じパルス波形の中で送信される符号の個数も多くなり、スペクトル効率が高くなる。スペクトル効率が高いほど、同じ符号広さに、関連する符号の個数が多い。

ステップＳ１０２では、送信待ち符号ストリームの各連続ｎ個符号と前記パルス波形を、所定の演算方法で演算し、符号と前記パルス波形の関連信号を生成する。

本発明の実施例では、前記所定の演算方法は畳み込み演算、加算演算、減算演算、乗法演算又はその他関数演算の方法を含む。

その中、前記送信待ち符号ストリームの各連続ｎ個符号は、具体的に言えば、送信待ち符号ストリームの中で、符号ストリームの１番目の位置から変調・エンコードを行い、符号ストリームの１番目からｎ番目までの符号とパルス波形を選び変調を行い、２番目からｎ＋１番目までの符号とパルス波形を選び変調関連演算を行う。これにより類推すし、データフレームの最後の符号まで行われる。

連続ｎ個信号とパルス波形を選び変調を行うことで、受信側が信号を復調する時に、連続する符号ストリームデータを得る。

現有技術と異なるのは、本発明がｎ個符号広さを含むパルス波形を選ぶ後、それと相応し各連続ｎ個符号と前記パルス波形を選び変調演算を行い、ｎ個符号情報の関連信号を得ることである。

符号ストリームの中のすべての符号データに対し、符号ストリームにある符号番号により、ｎ個符号ごとに一つのパルス波形と変調し、符号ストリームの中のすべての符号データの変調を完成できる。

より良い一種類の実施方法では、前記方法はさらにステップＳ１０３を含み、伝送チャンネルにより前記関連信号を送信する。

符号ストリームの中の連続ｎ個符号と前記パルス波形を変調する後、ｎ個符号と前記パルス波形の生成する関連信号を取得できる。送信待ち符号ストリームの連続変調により、前記関連信号を受信側に送信し、受信側が各パルス波形の関連信号を復調することで、送信される符号データを取得できる。

本発明は所定の演算モデルにより、送信待ち符号を多数の符号に拡散し（同じパルス波形の中の符号）、これら符号の間に関連と制約関係を発生させることで、信号のノイズ対抗と減衰対抗の能力向上に役立ち、同じパルス波形で多数の符号を送信することで、スペクトルの利用効率向上に役立つ。

実施例一：
図４は、本発明の第一実施例により提供される畳み込み演算モデルによる信号変調方法の実現フローチャートである。詳細は下記通り：
ステップＳ４０１では、送信信号のパルス波形を生成する。前記パルス波形の広さは

、その中、各パルス波形はｎ個符号（ｎ＞１）と関連し、各符号の広さは

，

。

前記パルス波形は図２に示されている。

ステップＳ４０２では、畳み込み計算式

はｉ番目の符号で、前記

はパルス波形関数で、

と示されてもいい。ｎは関連する符号の個数、各符号の間隔は

。

送信待ち符号ストリームＳとパルス波形ｈの畳み込み演算を行う。畳み込み演算のモデルは図５通りであり、各連続ｎ個符号とパルス波形の畳み込みプロセスは下記通りである：

、即ち、加算演算により符号ごとに異なる係数を掛け、符号間を加算し符号間の相関性を実現することで、符号間の畳み込みを本当に完成している。

ステップＳ４０３では、伝送チャンネルにより前記関連信号を送信する。

畳み込み演算後の信号波形図は附図６のようである。その中、Ｎはデータフレームの含む符号個数を示し、各符号広さ

には実際にｎ個符号の情報を含み、即ち符号の相関性を実現している。同時に、各符号広さ

の伝送符号数が多くなるので、システム全体の伝送レートが早くなる。符号間の相互関連はシステムの帯域幅を拡張しないだけでなく、ナイキスト伝送システムと比べ、本発明の実施例の前記符号間の相互関連は過剰帯域幅の問題が存在しない。そのシステムの帯域幅はパルス波形の帯域幅としか関わっていない。また、エンコードの角度から言えば、エンコードの実質は符号の拡散であり、符号間の相関性により相互制約の関係を生成し、情報符号を多数のコード符号に拡散していくことが、信号のノイズ対抗と減衰対抗の能力向上に役立つ。

実施例二：
図７は、本発明の第二実施例により提供される乗法演算モデルによる信号変調方法の実現フローチャートである。詳細は下記通り：
ステップＳ７０１では、送信信号のパルス波形を生成する。前記パルス波形の広さは

、その中、各パルス波形はｎ個符号（ｎは１以上の整数）と関連し、各符号の広さは

，

。

ステップＳ７０２では、乗法計算式

はｉ番目の符号、前記

はパルス波形関数であり、

と示されてもいい。各符号の間隔は

。

送信待ち符号ストリーム

とパルス波形ｈの乗法演算を行う。乗法演算のモデルは図８のようである。各連続ｎ個符号とパルス波形の掛け算プロセスは下記通り：

。仮に各符号は

と示されると、その中、

は振幅値、

は角周波数、

は位相であり、各符号を掛け合わせる後の結果は

と示される。

は関連信号の振幅値で、即ち乗法演算により、符号間の相関性を実現しただけでなく、位相ドメインの相関性をも実現している。

ステップＳ７０３では、伝送チャンネルにより前記関連信号を送信する。

乗法演算後に得た各符号広さ

には実際にｎ個符号の情報を含み、符号間の相関性を実現している。同時に、各符号広さ

に伝送される符号数が多くなるので、システム全体の伝送レートが早くなる。また、エンコードの角度から言えば、エンコードの実質は符号の拡散であり、符号間の相関性により相互制約の関係を生成し、情報符号を多数のコード符号に拡散していくことが、信号のノイズ対抗と減衰対抗の能力向上に役立つ。

実施例三：
図９は、本発明の第三実施例により提供される信号変調装置の構成概略図である。詳細は下記通り、
本発明の実施例の前記信号変調装置は、下記を含み、
パルス波形生成ユニット９０１は、送信信号のパルス波形を生成することに使われる。前記パルス波形の広さは

、

、
演算ユニット９０２は、送信待ち符号ストリームの中の各連続ｎ個符号と前記パルス波形を所定の演算方法で演算し、符号と前記パルス波形の関連信号を生成することに使われる；
送信ユニット９０３は、伝送チャンネルにより前記関連信号を送信することに使われる。

より良いやり方とし、前記所定の演算方法は畳み込み演算である。前記演算ユニットは具体的に下記に使われる：
畳み込み計算式

はｉ番目の符号、前記

はパルス波形関数である。

である。

より良いやり方とし、前記所定の演算方法は乗法演算である。前記演算ユニットは具体的に下記に使われる：
乗法計算式

はｉ番目の符号、前記

はパルス波形関数である。

である。

より良いやり方とし、前記符号

は

と示され、その中、

は振幅値、

は角周波数、

、

は関連信号の振幅値である。

より良いやり方とし、前記所定の演算方法は、加算演算、減算演算、乗法演算又は所定の関数関係の演算を含む。

本発明の実施例の前記信号変調装置は、前記信号変調方法と対応する。ここで重複に説明しない。

本発明により提供される幾つかの実施例では、開示される装置と方法がほかの方法で実現できると理解すべきである。例えば、以上に説明される装置の実施例は例示的なものである。例えば、前記ユニットの区分はロジック機能の区分のみで、実際に実現する時はほかの区分方法があってもいい。例えば、多数のユニットか構成部品は組み合わせにするか、もう一個のシステムに集積するか、或いは一部の特徴は無視できるか、実行しないようにするなど。もう一点としては、表示又は検討をしている相互カップリングや直接カップリングや通信接続は、インターフェースや装置、ユニットの間接カップリング又は通信接続によってもいい。電気的、機械的又はほかの形式でもいい。

上記には分離部品として説明されるユニットは、物理的に分離しなくてもいい。ユニットとして表示される部品は、物理的なユニットでなくてもよく、一箇所にあるか、何箇所のネットユニットに分布してもいい。実際の需要によりユニットの中の一部か全部を選び、本実施例方案の目的を実現してもいい。

また、本発明の各実施例では、各機能ユニットは一つの処理ユニットに集中するか、各ユニットは単独の物理存在とするか、或いは二つか二つ以上のユニットは一つのユニットに集積してもいい。前記集積ユニットは、ハードウエアで実現するか、或いはソフトウエア機能ユニットで実現してもいい。

前記集積ユニットはソフトウエア機能ユニットで実現し、独立の製品とし販売か使用をする場合は、パソコン読取可能な保存媒質に保存してもいい。このような理解に基づき、本発明の技術案の実質、或いは現有技術に貢献する部分又は当該技術案の全部や一部は、ソフトウエア製品の形式で体現できる。当該パソコンソフト製品は保存媒質に保存され、若干コマンドを含むことで、コンピュータ設備（パソコン、サーバー又はネット設備等）により本発明の各実施例の前記方法の一部か全部を実行できる。前記保存媒質は、Ｕディスク、モバイルディスク、読取専用メモリ（ＲＯＭ、Ｒｅａｄ−ＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ、ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）、磁気ディスク又はＣＤなどプログラムコードを保存できる媒質を含む。

上記は本発明のより良い実施例のみであり、本発明を制限することに使われない。本発明の趣旨と原則内に行われるいかなる修正、同等代替や改善などは、本発明の保護範囲内に含まれるべきである。

Claims

送信信号のパルス波形を生成し、前記パルス波形の幅は

、各パルス波形はｎ個の送信待ち符号と関連し、且つｎ＞１、各符号の幅は

であって，

、
送信待ち符号ストリームの中の各連続ｎ個符号と前記パルス波形を所定の演算方法で演算し、符号と前記パルス波形の関連信号を生成すること、を含むことを特徴とする信号変調方法。
請求項１に記載の前記方法において、
前記所定の演算方法は畳み込み演算であり、送信待ち符号ストリームの中の各連続ｎ個符号と前記パルス波形を所定の演算方法で演算し、符号と前記パルス波形の関連信号を生成するステップは
畳み込み計算式

により、前記送信待ち符号ストリームの中の各連続ｎ個符号と前記パルス波形の生成した関連信号を取得し、前記

はｉ番目の符号を示し、ｉは整数で、前記

は前記パルス波形のパルス波形関数で、前記

を含むことを特徴とする、信号変調方法。
請求項１に記載の前記方法において、
前記所定の演算方法は乗法演算であり、送信待ち符号ストリームの中の連続ｎ個符号と前記パルス波形を所定の演算方法で演算し、符号と前記パルス波形の関連信号を生成するステップは
乗法計算式

により、前記送信待ち符号ストリームの中の連続ｎ個符号と前記パルス波形の生成した関連信号を取得し、前記

はｉ番目の符号を示し、ｉは整数で、前記

は前記パルス波形のパルス波形関数で、前記

を含むことを特徴とする、信号変調方法。
請求項３に記載の前記方法において、
前記符号

は

を示し、

は振幅値、

は角周波数、ｔは時間，

は位相であり、前記符号ストリームの中の各連続ｎ個符号と前記パルス波形の生成した関連信号は

であって、

は関連信号の振幅値を示すことを特徴とする、信号変調方法。
請求項１に記載の前記方法において、
前記所定の演算方法は、加算演算、減算演算、乗法演算又は所定の関数関係の演算を含むことを特徴とする、信号変調方法。
送信信号のパルス波形を生成し、前記パルス波形の幅は

で、各パルス波形はｎ個の送信待ち符号と関連し、且つｎ＞１、各符号の幅は

，

であるパルス波形生成ユニットと、
送信待ち符号ストリームの中の各連続ｎ個符号と前記パルス波形を所定の演算方法で演算し、符号と前記パルス波形の関連信号を生成する演算ユニットと、を含むことを特徴とする信号変調装置。
請求項６に記載の前記装置において、
前記所定の演算方式は畳み込み演算で、前記演算ユニットは具体的に、
畳み込み計算式

により、前記送信待ち符号ストリームの中の各連続ｎ個符号と前記パルス波形の生成した関連信号を取得し、前記

はｉ番目の符号で、ｉは整数、前記

は前記パルス波形のパルス波形関数、前記

に用いられることを特徴とする、信号変調装置。
請求項６に記載の前記装置において、
前記所定の演算方法は乗法演算で、前記演算ユニットは具体的に、
乗法計算式

により、前記送信待ち符号ストリームの中の各連続ｎ個符号と前記パルス波形の生成した関連信号を取得し、前記

はｉ番目の符号で、ｉは整数，前記

は前記パルス波形のパルス波形関数、前記

に用いられることを特徴とする、信号変調装置。
請求項８に記載の前記装置において、
前記符号

は

を示し、

は振幅値、

は角周波数、ｔは時間，

は位相、前記符号ストリームの中の各連続ｎ個符号と前記パルス波形の生成した関連信号は

であって、

は関連信号の振幅値を示すことを特徴とする、信号変調装置。
請求項６に記載の前記装置において、
前記所定の演算方式は加算演算、減算演算、乗法演算或いは所定の関数関係の演算を含むことを特徴とする、信号変調装置。