专利名称：分数傅立叶域和频域联合跳频信号的发射和接收方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种无线通信中的跳频技术，具体涉及一种分数域和频域联合 跳频信号的发射及接收方法及装置。
技术背景跳频通信系统是指一个用户的载波频率按某种跳频图案在很宽频带范围 内跳变(用户不同跳频图案不同)的通信系统。信息信号经波形变换(信息调 制)后，送人载波调制。载波由跳频序列(伪随机序列)控制跳变频率合成器 来产生，其频率随跳频序列的序列值的改变而改变，因此，载波首先被跳频序 列调制，称作跳频调制。跳变频率合成器受跳频序列控制，当跳频序列值改变 一次时，则载波频率跳变一次。伪随机跳频序列控制跳变频率发生器，使它的 输出频率在很宽的频带范围内跳变，又称跳频图案。信息信号经载波调制后形 成跳频信号，经射频滤波器等放大发射，被接收机接收。接收机首先从发送来 的跳频信号中提取跳频同步信号，使接收机本地伪随机序列控制的频率跳变与 接收到的跳频信号的频率跳变同步，发射与发射机频率完全同步一致的本地载 波，这个过程，称为解跳。再用本地载波与接收信号作解调，可获得携带有信 息的信号，从而得到发射机发送来的信息，实现跳频通信。跳频通信系统具有 较好的抗干扰性和保密性，但是其主要缺点是频谱的利用率不高。发明内容本发明解决了现有跳频通信系统频谱利用率低的缺点，提供了一种分数傅 立叶域和频域联合跳频信号的发射和接收方法及装置，即将分数域跳频方式和 传统载波跳频方式进行组合，并行传输两路跳频信号，得到一种联合跳频通信 系统。本发明大大提高了频谱利用率，实现了信道的复用。本发明中的分数域和频域联合跳频信号的发射方法为信号生成的步骤信号源产生发送信号c(O,并将所述发送信号c")通过串 /并转换获得两路二进制数字信号，所述两路二进制数字信号分别为第一路发 送信号q(/)和第二路发送信号c,W ;对第一路发送信号c，(,)进行分数域跳频的步骤发送分数域跳频序列生成 器产生跳频序列，由所述跳频序列的序列值产生跳频图案，切普信号生成器根6据所述跳频图案实时输出具有不同参数*的切普信号，并与接收到的第一路发
送信号c々)进行调制得分数域跳频信号WO;
对第二路发送信号c^)进行频域跳频调制的步骤由发送载波跳频序列生
成器产生载波跳频序列，由载波跳频序列的序列值决定跳频图案，频率合成器 根据跳频图案实时输出具有不同频率的载波信号。将第二路发送信号6(/)经调 制器调制后和发送频率合成器产生的载波信号进行混频，产生频域跳频信号
信后叠加及信号发送的步骤将上述步骤中获得的分数域跳频信号^/)和 频域跳频信号相加得到联合跳频发送信号，所述联合跳频发送信号力) 经发射端天线发射出去。
本发明的联合跳频发送信号W)的接收方法为
信号接收的步骤:通过接收天线接收信号并经滤波、采样后形成接收信号;
分数域解跳步骤接收端的接收分数域跳频序列生成器产生与发射端相同 的分数域跳频序列，控制分数傅立叶变换器对接收信号进行离散p阶分数傅立 叶变换得到/7阶分数傅立叶变换信号/p(")， p值与发射端的W值一一对应，随 跳频序列的序列值的改变而改变。峰值位置判决器在阶分数傅立叶域上判断 /p(")|2的波形峰值位置，进而获得分数域解跳接收信号/;(");
频域解调步骤对在分数域解跳步骤中获得的p阶傅立叶变换信号力(")进 行滤波，滤去峰值部分信号，然后对信号进行离散2-2p阶分数傅立叶变换， 并对变换后的信号在2-2/7阶分数域滤去峰值部分信号，之后再对信号进行离 散p-2阶分数傅立叶变换，得到在时域去除分数域解跳接收信号"")后的接收
信号V(")，然后用接收端的接收载波跳频序列生成器产生与发送端相同的载波 跳频序列，按照跳频图案，频率合成器实时输出与接收信号载波跳变同步的载 波信号，预调滤波器根据跳频图案滤出相应频段的信号，载波信号与通过预调 滤波器的信号相乘，得到频域解跳信号<("),再经解调器解调出信号^00;
信号混合步骤将上述步骤中获得的分数域解跳信号/",(")和频域解跳信号 r2(")通过并/串转换获得到原始发送的用户信号；
在分数域解跳步骤中，^值随跳频序列的序列值的改变而改变，当跳频序 列值改变一次时，p值跳变一次，p值与发射端的;t值一一对应。峰值位置判决器判断所述P阶傅立叶变换信号力(")的波形峰值位置的具体过程为当峰值 位置出现在分数域能量谱的前半段时输出1，当峰值位置出现在分数域能量谱 的后半段时输出0，对应每一个&值都能判决出一个1或0，数据判决器将得 到的1和0的个数进行比较，在1比特信息码元的持续时间内若得到1的个数 大于0的个数则认为传输的数据为1 ，反之为0，从而得到分数域解跳信号n(")。
本发明的基本思想是当切普信号的M取不同值时，在相应的不同分数域上 有最佳的能量聚集特性。用户在发射端将信号分成二路调制，然后在同一个频 段内传输这二路信号达到资源复用和增强隐蔽性的目的。
本发明所述的分数域和频域联合跳频信号发射装置由数据源、串/并转换 器、发送分数域跳频序列生成器、切普信号生成器、波形成形器、载波振荡器、 调制器、发送时钟、发送载波跳频序列生成器、发送频域合成器、乘法器、高 通滤波器、加法器和发射天线组成。数据源的信号输出端和串/并转换器的信 号输入端连接，所述串/并转换器的两个信号输出端分别和波形成形器的信号 输入端、调制器的信号输入端连接，发送分数域跳频序列生成器的信号输出端 与切普信号生成器的信号输入端连接，所述切普信号生成器的信号输出端与波 形成形器的切普信号输入端连接，载波振荡器的信号输出端和调制器的载波信 号输入端连接，发送载波跳频序列生成器的信号输入端和输出端分别连接发送 时钟的输出端和发送频域合成器的输入端，乘法器的两个信号输入端分别连接 发送频域合成器的输出端和调制器的信号输出端，乘法器的信号输出端连接高 通滤波器的信号输入端，加法器的信号输入端分别连接高通滤波器的信号输出 端和波形成形器的信号输出端，加法器的信号输出端连接发射天线。
本发明所述的分数域和频域联合跳频信号的接收装置由接收天线、滤波 器、采样器、p阶分数傅立叶变换器、峰值位置判决器、数据判决器、接收分
数域跳频序列生成器、第一分数傅立叶变换域滤波器、2-2P阶分数傅立叶变 换器、第二分数傅立叶变换域滤波器、P-2阶分数傅立叶变换器、接收时钟、 接收载波跳频序列生成器、接收频域合成器、预调滤波器、乘法器、中频滤波 器、解调器、并/串转换器和信息输出器组成；接收天线连接滤波器的信号输 入端，滤波器的的信号输出端连接采样器的信号输入端，P阶分数傅立叶变换 器的两个信号输入端分别连接采样器的信号输出端和接收分数域跳频序列生成器的第一信号输出端，接收分数域跳频序列生成器的第二信号输出端分别连
接P阶分数傅立叶变换器的调频信号输入端和P-2阶分数傅立叶变换器的调频 信号输入端，所述P阶分数傅立叶变换器的两个信号输出端分别和峰值位置判 决器的信号输入端和第一分数傅立叶变换域滤波器的信号输入端连接，所述峰 值位置判决器的信号输出端连接数据判决器的输入端，所述第一分数傅立叶变 换域滤波器的信号输出端和2-2P阶分数傅立叶变换器的信号输入端连接，所 述2-2P阶分数傅立叶变换器的信号输出端和第二分数傅立叶变换域滤波器的 信号输入端连接，所述第二分数傅立叶变换域滤波器的信号输出端和P-2阶分 数傅立叶变换器的信号输入端连接，所述P-2阶分数傅立叶变换器的信号输出 端和预调滤波器的接收信号输入端连接，接收接收时钟的输出端和接收载波跳 频序列生成器的输入端连接，所述接收载波跳频序列生成器的两个输出端分别 连接接收频域合成器的输入端和预调滤波器的载波信号输入端连接，乘法器的 两个输入端分别连接预调滤波器的信号输出端和接收频域合成器的信号输出 端，所述乘法器的信号输出端连接中频滤波器的信号输入端，所述中频滤波器 的信号输出端连接解调器的信号输入端，所述解调器的信号输出端和数据判决 器的信号输出端分别连接并/串转换器的两个信号输入端，所述并/串转换器的 信号输出端连接信息输出器的信号输入端。 本发明的有益效果
本发明利用不同参数问的切普信号在相应的不同阶分数域上有最佳的能 量聚集的性质，把分数域和频域跳频技术进行组合，产生联合跳频信号并进行 相应方式的解跳和解调，实现了在同样的频带范围内并行传输两路数据，从而 大大提高了通信系统的系统容量。
图1是本发明的分数域和频域联合跳频信号的发射装置结构示意图；图2 是分数域和频域联合跳频信号的接收装置结构示意图；图3是切普信号
cos(hxS0" + S对2)经A-0.1S阶分数傅立叶变换后的能量谱波形；图4是切普 信号cos(2;r x 30x f + 5加2)与频域跳频信号信号cos(2;r x 40/) 、 cos(2;r x 35f)、 cos(hx250 、 cos(^x^)相加后经A =0.13阶分数傅立叶变换后的能量谱波形； 图S是频域跳频信号cos(2;rx400、 cos(2;r x 35,) 、 cos(2;rx250、 cos(2 rx200经傅 立叶变换后的能量谱波形。图6是cos(2;rx40f)、 cos(2;rx35f) 、 cos(2;rx250 、cos(2;rx200与cos(2;rx30xf + 5对2)相加后经傅立叶变换后的能量谱波形。
具体实施例方式
具体实施方式
一结合图1和图2说明本实施方式；
本实施方式中的分数域和频域联合跳频信号的发射方法为
信号生成的步骤信号源产生发送信号c(/)，并将所述发送信号c(,)通过串 /并转换获得两路二进制数字信号，所述两路二进制数字信号分别为第一路发 送信号c^)和第二路发送信号q(/);
对第一路发送信号c々)进行分数域跳频的步骤发送分数域跳频序列生成 器产生跳频序列，由所述跳频序列的序列值产生跳频图案，切普信号生成器根 据所述跳频图案实时输出具有不同参数A的切普信号，并与接收到的第一路发 送信号c^)进行混频获得分数域跳频信号WO ;
对第二路发送信号c^)进行频域跳频的步骤由发送载波跳频序列生成器 产生载波跳频序列，由载波跳频序列的序列值决定跳频图案，频率合成器根据 跳频图案实时输出具有不同频率的载波信号。将第二路发送信号&(')经调制器 调制后和发送频率合成器产生的载波信号进行混频，产生频域跳频信号& 。
信后叠加及信号发送的步骤将上述步骤中获得的分数域跳频信号^0和 频域跳频信号^(f)相加得到联合跳频发送信号，所述联合跳频发送信号力) 经发射端天线发射出去。
在所述对第一路发送信号&(/)进行分数域跳频的步骤中，所述切普信号生 成器参数k的正负设定方法为根据第一路发送信号c力)的码元情况产生切普 信号，当信息码元为1时生成信号为参数*均满足*>0的一组若干个切普信号，
当信息码元为0时生成信号为参数/t均满足;^o的一组若干个切普信号。
本实施方式中的分数域和频域联合跳频信号的接收方法为 信号接收的步骤:通过接收天线接收信号并经滤波、采样后形成接收信号; 分数域解跳步骤接收端的接收分数域跳频序列生成器产生与发射端相同 的分数域跳频序列，控制分数傅立叶变换器对接收信号进行离散p阶分数傅立 叶变换得到p阶分数傅立叶变换信号/p(")， p值与发射端的lJkl值一一对应，随 跳频序列的序列值的改变而改变。峰值位置判决器在p阶分数傅立叶域上判断 力(")f的波形峰值位置，进而获得分数域解跳接收信号"")；频域解调步骤对在分数域解跳步骤中获得的P阶傅立叶变换信号力(")进 行滤波，滤去峰值部分信号，然后对信号进行离散2-2p阶分数傅立叶变换， 并对变换后的信号在2-2p阶分数域滤去峰值部分信号，之后再对信号进行离 散p-2阶分数傅立叶变换，得到在时域去除分数域解跳接收信号n(")后的接收
信号n'(")，然后用接收端的接收载波跳频序列生成器产生与发送端相同的载波 跳频序列，按照跳频图案，频率合成器实时输出与接收信号载波跳变同步的载 波信号，预调滤波器根据跳频图案滤出相应频段的信号，将载波信号与通过预 调滤波器的信号相乘得到频域解跳信号^w)，再经解调器解调出信号W");
信号混合步骤将上述步骤中获得的分数域解跳信号"")和频域解跳信号 ^w)通过并/串转换获得到原始发送的用户信号。
在分数域解跳步骤中，^值随跳频序列的序列值的改变而改变，当跳频序 列值改变一次时，P值跳变一次，p值与发射端的H直一一对应。峰值位置判 决器判断所述/7阶傅立叶变换信号力(")的波形峰值位置的具体过程为当峰值 位置出现在分数域能量谱的前半段时输出1，当峰值位置出现在分数域能量谱 的后半段时输出0，对应每一个M直都能判决出一个1或0，数据判决器将得 到的1和0的个数进行比较，在1比特信息码元的持续时间内若得到1的个数 大于0的个数则认为传输的数据为l，反之为O，从而得到分数域解跳信号"tO。
在频域解调的步骤中，首先对经一次p阶分数傅立叶后的数据进行分数域 滤波，滤除切普信号中exp[《2;r/。";^2)]对应的尖峰部分，然后进行2-2x/7阶 分数傅立叶变换(由于分数傅立叶变换的叠加性，总的效果相当于进行了一次 2-p阶分数傅立叶变换)，再滤除切普信号中exp[-/(2;r/。";rW)]对应的尖峰部 分，经两次分数域滤波后切普信号的能量已经基本滤除，再做一次p-2阶分数 傅立叶变换(即2-p阶分数傅立叶变换的反变换)将信号变换回时域，接下来 从发送来的载波跳频信号中提取载波跳频同步信号，使接收机本地载波跳频序 列控制的载波频率跳变与接收到的跳频信号的载波频率跳变同步，产生与发射 机频率完全同步一致的本地载波，实现频域解跳，随后解调得到原第二路信号；
本实施方式中的分数域和频域联合跳频信号的产生和接收方法，在信号发 送端产生信号的过程是将待发送的信号分成两路分别进行分数域跳频和频域 跳频处理，然后再将获得的分数域跳频信号和频域跳频信号相加后产生联合跳 频的发送信号；在接收端，提取接收信号中携带的同步信号使本地分数域跳频序列发生器产生与接收信号同步的分数域跳频序列，对接收信号进行分数域解 跳进而获得分数域解跳信号，同时，另一路解调电路先从接收信号中滤出分数 域跳频信号，然后利用接收端的载波跳频序列生成器产生与发送端相同的载波 跳频序列，按照跳频图案，产生与接收信号载波跳变同步的载波信号，利用该 载波信号对与预滤波后,的信号进行频域解跳，再解调获得频域解跳信号，最后 将获得的分数域解跳信号和解调信号通过并/串转换得到用户信号。
本发明所述的分数域和频域联合跳频信号发射装置由数据源1-1、串/并转
换器l-2、发送分数域跳频序列生成器1-3、切普信号生成器l-4、.波形成形器 1-5、载波振荡器1-6、调制器1-7、发送时钟1-8、发送载波跳频序列生成器 1-9、发送频域合成器1-10、乘法器l-ll、高通滤波器1-12、加法器1-13和发 射天线1-14组成。数据源1-1的信号输出端和串/并转换器1-2的信号输入端 连接，所述串/并转换器1-2的两个信号输出端分别和波形成形器1-5的信号输 入端、调制器1-7的信号输入端连接，发送分数域跳频序列生成器1-3的信号 输出端与切普信号生成器1-4的信号输入端连接，所述切普信号生成器1-4的 信号输出端与波形成形器1-5的切普信号输入端连接，载波振荡器1-6的信号 输出端和调制器1-7的载波信号输入端连接，发送载波跳频序列生成器1-9的 信号输入端和输出端分别连接发送时钟1-8的输出端和发送频域合成器1-10 的输入端，乘法器1-11的两个信号输入端分别连接发送频域合成器1-10的输 出端和调制器1-7的信号输出端，乘法器1-11的信号输出端连接高通滤波器 1-12的信号输入端，加法器1-13的信号输入端分别连接高通滤波器1-12的信 号输出端和波形成形器1-5的信号输出端，加法器1-13的信号输出端连接发 射天线1-14。
本发明所述的分数域和频域联合跳频信号的接收装置由接收天线2-1、滤 波器2-2、采样器2-3、 P阶分数傅立叶变换器2-4、峰值位置判决器2-5、数 据判决器2-6、接收分数域跳频序列生成器2-7、第一分数傅立叶变换域滤波 器2-8、 2-2P阶分数傅立叶变换器2-9、第二分数傅立叶变换域滹波器2-10、 P-2阶分数傅立叶变换器2-11、接收时钟2-12、接收载波跳频序列生成器2-13、 接收频域合成器2-14、预调滤波器2-15、乘法器2-16、中频滤波器2-17、解 调器2-18、并/串转换器2-19和信息输出器2-20组成；接收天线2-1连接滤波器2-2的信号输入端，滤波器2-2的的信号输出端连接采样器2-3的信号输入 端，P阶分数傅立叶变换器2-4的两个信号输入端分别连接采样器2-3的信号 输出端和接收分数域跳频序列生成器2-7的第一信号输出端，接收分数域跳频 序列生成器2-7的第二信号输出端分别连接2-2P阶分数傅立叶变换器2-9的调 频信号输入端和P-2阶分数傅立叶变换器2-11的调频信号输入端，所述P阶 分数傅立叶变换器2-4的两个信号输出端分别和峰值位置判决器2-5的信号输 入端和第一分数傅立叶变换域滤波器2-8的信号输入端连接，所述峰值位置判 决器2-5的信号输出端连接数据判决器2-6的输入端，所述第一分数傅立叶变 换域滤波器2-8的信号输出端和2-2P阶分数傅立叶变换器2-9的信号输入端连 接，所述2-2P阶分数傅立叶变换器2-9的信号输出端和第二分数傅立叶变换 域滤波器2-10的信号输入端连接，所述第二分数傅立叶变换域滤波器2-10的 信号输出端和P-2阶分数傅立叶变换器2-11的信号输入端连接，所述P-2阶分 数傅立叶变换器2-11的信号输出端和预调滤波器2-15的接收信号输入端连 接，接收接收时钟2-12的输出端和接收载波跳频序列生成器2-13的输入端连 接，所述接收载波跳频序列生成器2-13的两个输出端分别连接接收频域合成 器2-14的输入端和预调滤波器2-15的载波信号输入端连接，乘法器2-16的两 个输入端分别连接预调滤波器2-15的信号输出端和接收频域合成器2-14的信 号输出端，所述乘法器2-16的信号输出端连接中频滤波器2-17的信号输入端， 所述中频滤波器2-17的信号输出端连接解调器2-18的信号输入端，所述解调 器2-18的信号输出端和数据判决器2-6的信号输出端分别连接并/串转换器 2-19的两个信号输入端，所述并/串转换器2-19的信号输出端连接信息输出器 2-20的信号输入端。分数傅立叶变换是一种广义的傅立叶变换，信号在分数阶傅立叶域上的表 示，同时包含了信号在时域和频域的信息。分数傅立叶变换的积分形式定义为/<formula>formula see original document page 13</formula>其中/(,)为信号的时域表达形式，/(/)的P阶分数傅立叶变换为 其中w为分数域坐标，"=;^/2。当"="/2时/(")为普通的傅立叶变换。由于 FRFT是信号在一组正交的chirp基上的展开，因此分数傅立叶变换在某个分 数阶傅立叶域中对给定的切普信号具有最好的能量聚集特性。即一个切普信号 在适当的分数阶傅立叶变换域中将表现为一个冲击函数，而对于傅立叶变换来 说，由于基函数为正弦波，所以切普信号在传统的傅立叶变换中不会产生能量 聚集。其中，切普信号的表达式为c(O = ^ exp{/(% + 2"/0, + rf)} (0《"r)参数％、 /。、 A分别表示切普信号的相位，中心频率，和调频率。*与带宽s的关系为s-itr，其中r为切普信号时域宽度。在实际通信系统中，发射 端发射的信号为实函数，取两个共轭切普信号叠加，使其成为余弦函数形式，表达式如下c0) = {exp[/(2;r /0( + ;r"2" + exp[—《2;r /0/ + ;r"2)]} / 2 =cos(2;r+ ;rfe2)对切普信号^) = ^邓{《％+2^ +油2)}进行/7阶的分数傅立叶变换，若在 分数域上其能量聚集，表现为 一 个冲击函数，则切普信号 "0 = ^邵{-一。+2;^/ + ;^2)}经2-/7阶分数傅立叶变换后也表现出能量聚集， 这种特性为在分数域进行信号的解调或滤波提供了帮助。频域跳频信号的四个载波表达式分别为cos(2;r x ) 、 cos(2;r x 3 5f)、 cos(2;rx25/)、 cos(2;rx20/)，由图5可以看到正弦载波信号在分数傅立叶变换域 没有明显的能量聚集，切普信号的解调不会受到正弦信号的影响，即分数域跳 频信号的解调不会受到频域跳频信号的影响。切普信号cos(2;rx30x"5W2)与频域跳频信号cos(2;rx40/) 、 cos(2;rx35^ 、 cos(hx25,) 、 cos(^x^)相加得到的混合信号经分数傅立叶变换后得到的能量 谱如图6所示，可以看到切普信号的频谱与正弦信号的频谱重叠，两路跳频信 号共享频谱，由于频域跳频通信系统有较强的抗宽带干扰特性，而且再解跳前 己进行两次分数域滤波，滤除了大部分切普信号的干扰能量，所以在两路跳频 信号幅度相差不大的条件下，频域跳频信号的解调不会受到分数域跳频信号的 影响。由此可以证明，采用联合跳频方式可实现两路跳频信号的并行传输。
权利要求
1. 一种分数傅立叶域和频域联合跳频信号的发射方法，其特征在于它的具体过程包括信号生成的步骤信号源产生发送信号c(t)，并将所述发送信号c(t)通过串/并转换获得两路二进制数字信号，所述两路二进制数字信号分别为第一路发送信号c1(t)和第二路发送信号c2(t)；对第一路发送信号c1(t)进行分数域跳频的步骤发送分数域跳频序列生成器产生跳频序列，由所述跳频序列的序列值产生跳频图案，切普信号生成器根据所述跳频图案实时输出具有不同参数k的切普信号，并与接收到的第一路发送信号c1(t)进行调制获得分数域跳频信号s1(t)；对第二路发送信号c2(t)进行频域跳频调制的步骤由发送载波跳频序列生成器产生载波跳频序列，由载波跳频序列跳频序列的序列值决定跳频图案，频率合成器根据跳频图案实时输出具有不同频率的载波信号；将第二路发送信号c2(t)经调制器调制后和频率合成器产生的载波信号进行混频，产生频域跳频信号s2(t)；信后叠加及信号发送的步骤将上述步骤中获得的分数域跳频信号s1(t)和频域跳频信号s2(t)相加得到联合跳频发送信号s(t)，所述联合跳频发送信号s(t)经发射端天线发射出去。
2、 根据权利要求1所述的一种分数傅立叶域和频域联合跳频信号的发射 方法，其特征在于在所述对第一路发送信号c^)进行分数域跳频的步骤中，所述切普信号生 成器参数k的正负设定方法为根据第一路发送信号q(O的码元情况产生切普信号，当信息码元为i时，生成信号为参数t均满足;^o的一组若干个切普信号，当信息码元为O时，生成信号为参数*均满足*<0的一组若干个切普信号。
3、 一种分数傅立叶域和频域联合跳频信号的接收方法，其特征在于它的 具体过程包括信号接收的步骤:通过接收天线接收信号并经滤波、采样后形成接收信号;分数域解跳步骤接收端的分数域跳频序列生成器产生与发射端相同的分 数域跳频序列，控制分数傅立叶变换器对接收信号进行离散p阶分数傅立叶变 换得到p阶分数傅立叶变换信号力(")，p值与发射端的问值一一对应，随跳频序列的序列值的改变而改变;峰值位置判决器在P阶分数傅立叶域上判断 |/p(")|2的波形峰值位置，进而获得分数域解跳接收信号"")；频域解调步骤对在分数域解跳步骤中获得的P阶傅立叶变换信号/p(")进 行滤波，滤去峰值部分信号，然后对信号进行离散2-2p阶分数傅立叶变换， 并对变换后的信号在2-2P阶分数域滤去峰值部分信号，之后再对信号进行离 散^-2阶分数傅立叶变换，得到在时域去除分数域解跳接收信号"")后的接收 信号/T(")，然后用接收端的接收载波跳频序列生成器产生与发送端相同的载波 跳频序列，按照跳频图案，频率合成器实时输出与接收信号载波跳变同步的载 波信号，预调滤波器根据跳频图案滤出相应频段的信号，载波信号与通过预调 滤波器的信号相乘，得到频域解跳信号/"2'(")，再经解调器解调出信号r"");信号混合步骤将上述步骤中获得的分数域解跳信号A;(")和频域解跳信号 ^")通过并/串转换获得到原始发送的用户信号。
4、 根据权利要求3所述的一种分数傅立叶域和频域联合跳频信号的接收 方法，其特征在于在分数域解跳步骤中，^值随跳频序列的序列值的改变而 改变，当跳频序列值改变一次时，p值跳变一次，p值与发射端的A值一一对 应；峰值位置判决器判断所述p阶傅立叶变换信号的波形峰值位置的具 体过程为当峰值位置出现在分数域能量谱的前半段时输出1，当峰值位置 出现在分数域能量谱的后半段时输出0，对应每一个^值都能判决出一个1或 0，数据判决器将得到的1和0的个数进行比较，在1比特信息码元的持续时 间内若得到1的个数大于0的个数则认为传输的数据为1，反之为0，从而得 到分数域解跳信号
5、 根据权利要求3所述的一种分数傅立叶域和频域联合跳频信号的接收 方法，其特征在于在频域解调步骤中，首先对经一次p阶分数傅立叶后的数 据进行分数域滤波，滤除切普信号中exp[/(2;r/。f + ;rib2)]对应的尖峰部分，然后 进行rhp阶分数傅立叶变换，再滤除切普信号中exp[-"2^ + ^2)]对应的 尖峰部分，经两次分数域滤波后切普信号的能量已经基本滤除，再做一次^一2 阶分数傅立叶变换将信号变换回时域，接下来从发送来的载波跳频信号中提 取载波跳频同步信号，使接收机本地载波跳频序列控制的载波频率跳变与接 收到的跳频信号的载波频率跳变同步，产生与发射机频率完全同步一致的本地载波，实现频域解跳，随后解调得到原第二路信号。
6、 一种分数傅立叶域和频域联合跳频信号的发射装置，它由数据源(l-l)、 串/并转换器(l-2)、发送分数域跳频序列生成器(l-3)、切普信号生成器(l-4)、 波形成形器(l-5)、载波振荡器(l-6)、调制器(l-7)、发送时钟(l-8)、发送载波跳 频序列生成器(l-9)、发送频域合成器(1-10)、乘法器(l-ll)、高通滤波器(1-12)、 加法器(1-13)和发射天线(1-14)组成；其特征在于数据源(1-1)的信号输出端和串 /并转换器(l-2)的信号输入端连接，所述串/并转换器(1-2)的两个信号输出端分 别和波形成形器(l-5)的信号输入端、调制器(l-7)的信号输入端连接，发送分数 域跳频序列生成器(l-3)的信号输出端与切普信号生成器(l-4)的信号输入端连 接，所述切普信号生成器(l-4)的信号输出端与波形成形器(l-5)的切普信号输入 端连接，载波振荡器(l-6)的信号输出端和调制器(l-7)的载波信号输入端连接， 发送载波跳频序列生成器(l-9)的信号输入端和输出端分别连接发送时钟(l-8) 的输出端和发送频域合成器(1-10)的输入端，乘法器(1-11)的两个信号输入端分 别连接发送频域合成器(l-10)的输出端和调制器(l-7)的信号输出端，乘法器 (l-ll)的信号输出端连接高通滤波器(l-12)的信号输入端，加法器(1-13)的信号 输入端分别连接高通滤波器(l-12)的信号输出端和波形成形對l-5)的信号输出 端，加法器(1-13)的信号输出端连接发射天线(1-14)。
7、 一种分数傅立叶域和频域联合跳频信号的接收装置，其特征在于它由 接收天线(2-l)、滤波器(2-2)、采样器(2-3)、 P阶分数傅立叶变换器(2-4)、峰值 位置判决器(2-5)、数据判决器(2-6)、接收分数域跳频序列生成器(2-7)、第一分 数傅立叶变换域滤波器(2-8)、 2-2P阶分数傅立叶变换器(2-9)、第二分数傅立 叶变换域滤波器(2-10)、 P-2阶分数傅立叶变换器(2-11)、接收时钟(2-12)、接收 载波跳频序列生成器(2-13)、接收频域合成器(2-14)、预调滤波器(2-15)、乘法 器(2-16)、中频滤波器(2-17)、解调器(2-18)、并/串转换器(2-19)和信息输出器 (2-20)组成；接收天线(2-l)连接滤波器(2-2)的信号输入端，滤波器(2-2)的的信 号输出端连接采样器(2-3)的信号输入端，P阶分数傅立叶变换器(2-4)的两个信 号输入端分别连接采样器(2-3)的信号输出端和接收分数域跳频序列生成器 (2-7)的第一信号输出端，接收分数域跳频序列生成器(2_7)的第二信号输出端分别连接2-2P阶分数傅立叶变换器(2-9)的调频信号输入端和P-2阶分数傅立叶变换器(2-ll)的调频信号输入端，所述P阶分数傅立叶变换器(2-4)的两个信号 输出端分别和峰值位置判决器(2-5)的信号输入端和第一分数傅立叶变换域滤 波器(2-8)的信号输入端连接，所述峰值位置判决器(2-5)的信号输出端连接数据 判决器(2-6)的输入端，所述第一分数傅立叶变换域滤波器(2-8)的信号输出端和 2-2P阶分数傅立叶变换器(2-9)的信号输入端连接，所述2-2P阶分数傅立叶变 换器(2-9)的信号输出端和第二分数傅立叶变换域滤波器(2-10)的信号输入端连 接，所述第二分数傅立叶变换域滤波器(2-10)的信号输出端和P-2阶分数傅立 叶变换器(2-ll)的信号输入端连接，所述P-2阶分数傅立叶变换器(2-ll)的信号 输出端和预调滤波器(2-15)的接收信号输入端连接，接收时钟(2-12)的输出端和 接收载波跳频序列生成器(2-13)的输入端连接，所述接收载波跳频序列生成器 (2-13)的两个输出端分别连接接收频域合成器(2-14)的输入端和预调滤波器 (2-15)的载波信号输入端连接，乘法器(2-16)的两个输入端分别连接预调滤波器 (2-15)的信号输出端和接收频域合成器(2-14)的信号输出端，所述乘法器(2-16) 的信号输出端连接中频滤波器(2-17)的信号输入端，所述中频滤波器(2-17)的信 号输出端连接解调器(2-18)的信号输入端，所述解调器(2-18)的信号输出端和数 据判决器(2-6)的信号输出端分别连接并/串转换器(2-19)的两个信号输入端，所 述并/串转换器(2-19)的信号输出端连接信息输出器(2-20)的信号输入端。
全文摘要
分数傅立叶域和频域联合跳频信号的发射和接收方法及装置，本发明涉及无线通信中的跳频技术，它解决了传统跳频通信系统频谱利用率不高的缺点。在信号发送端由信号源获得两路二进制数字信号，将其中一路调制为分数域跳频信号，另一路调制为传统载波跳频信号，将上述两路信号相加获得混和跳频信号。在接收端首先对接收信号进行分数域解跳，另一路解调电路先从接收信号中滤出分数域跳频信号然后进行频域解跳，再解调获得频域解跳信号，最后将获得的分数域解跳信号和解调信号通过并/串转换得到用户信号。这种联合跳频方式在同样的频带范围内实现了两路数据的传输，大大提高了通信系统的系统容量。
文档编号H04B1/713GK101262249SQ20081006438
公开日2008年9月10日 申请日期2008年4月25日 优先权日2008年4月25日
发明者吴宣利, 吴少川, 珣 唐, 宁晓燕, 林 梅, 沙学军, 迟永钢 申请人:哈尔滨工业大学