专利名称：一种不等功率谱密度的分数傅立叶变换域调制解调方法
技术领域：
本发明涉及一种基于分数傅里叶变换域处理信号的频谱复用技术，属于 无线通信中的频带资源复用技术领域。
背景技术：
在传统的通信系统中，由于带宽的限制每一路信道只能传输一定速率的 数据，当要传输的数据速率大于最大数据率时，只能将该路信号分为多路信
号传输。在CDMA通信系统中，因为扩频码具有伪正交性，因此在一路信道 内可以同时传输多路信息，即不同的信息在同一信道内利用不同的扩频码传 输各自信号。但传统的CDMA技术在系统中的频谱资源复用受到伪随机码数 量的限制，不能实现频道资源的复用。
发明内容
本发明为解决传统的CDMA技术在系统中的频谱资源复用受到伪随机 码数量的限制的问题，提出一种不等功率谱密度的分数傅立叶变换域调制解 调方法。本发明包括以下步骤-发射过程
步骤一、将二进制数字信息WO通过串并转换得到"路信号^^)，其中 n表示自然数，~(0表示^0)，..;
步骤二、在发射端产生"路中心频率,相同且带宽不同的切普载波信号， 每路信号带宽为A，调频率、=&/『=万7;
步骤三、将步骤一获得的"路信号、(0与步骤二获得的"路切载波普信 号进行调制，获得"路调制信号&(0，其中^(0表示^(0"2(0...;
步骤四、将步骤三获得的"路调制信号^(0相加，并将获得的相加信号
接收过程
步骤五、将接收到的相加信号S(O分别通过解调获得W路解调信号r"(O， 其中f;(0表示n(f), r2(0...;
步骤六、根据每路解调信号^(o的中心频率y;和调频率&，获得每路解调信号对应的分数阶^和2-凡以及在对应分数阶的分数域峰值位置，并将 峰值位置的窄带截断波形和/2，(")作为接收匹配模板；
步骤七、对每路解调信号^ W分别做&阶和2 - &阶的分数阶傅里叶变 换，并在对应的峰值位置处与接收匹配模板做窄带匹配相关，得到w路解调 信息&W，最后通过并串转换获得高速率解调信息6'(f)。
有益效果本发明通过改变载波切普信号的调频率H直来实现对频谱资 源的复用，由于本发明的基本思想是利用不同调频率的切普信号在相应不同 阶数分数域上有最佳的能量聚集的性质，而其它路信号在该路解调阶数上没 有能量聚集，因此在峰值位置做窄带滤波可有效避免多路信道间的干扰；另 外，由于CDMA的载波信号余弦函数在分数阶傅里叶变换域(频域以外的域) 不会产生能量聚集,通过本发明的方法可以实现与CDMA信号叠加实现频道 资源的复用。
图1为实现本发明方法的发射机结构示意图；图2为实现本发明方法的 接收机结构示意图；图3和图4为采用本发明的方法安排多路信号的频谱图， 图3的横坐标表示频域采样点，纵坐标表示幅度，图4的横坐标表示分数域 采样点，纵坐标表示幅度。
具体实施例方式
具体实施方式
一参见图1至图4，本实施方式由以下步骤组成 发射过程
步骤一、将码速率为"i bit/s的二进制数字信息Z)(O通过串并转换获得" 路信号&W ，每路信号的码速率降为i bit/s，其中"和i 都表示自然数， 表示柳，620)...;
步骤二、在发射端产生M路中心频率y;相同且带宽不同的切普载波信号， 每路信号带宽为A，调频率A,^/r-Ai ;
步骤三、将步骤一获得的《路信号&(o与步骤二获得的"信路切普信号
进行调制，获得"路调制信号^0) = ^005(2"// + 、对2)，其中&(o表示
步骤四、将步骤三获得的"路调制信号s,(/)相加，并将获得的相加信号接收过程
步骤五、将接收到的混合信号S(O分别通过解调获得"路解调信号^(0， 其中^(/)表示r々)，r2(0...;
步骤六、根据每路解调信号^(0的中心频率,、调频率、和码速率i ， 获得每路解调信号对应的分数阶&和2-p 以及在对应的分数阶p 和2-P 的分数域的峰值位置，取载波cos(2;r" + 、W2)在&阶和2 -凡阶峰值主瓣或一 个旁瓣的波形/二(")和/2，(")为作为接收匹配模板；
步骤七、对每路解调信号r (/)分别做&阶和2 -凡阶的分数阶傅里叶变 换，并在对应的峰值位置处与接收匹配模板做窄带匹配相关滤除其它信号的 干扰，得到"路解调信息&(0，最后通过并串转换获得高速率解调信息6'(/)。
本实施方式使用切普信号替代传统的余弦载波信号，利用不同的调频率 *的切普信号在相应的不同分数阶域上有最佳能量聚集的特性，通过产生中 心频率相同、带宽不同的多路信号为载波，利用不同带宽的切普信号在的不 同分数阶产生能量聚集的特性，来减小各路信号之间的相互干扰。具体为将 1路高速率信号分为多路低速率信道可传输的信号，取可用频段的中心频率 为,，每路信号中心频率均设为义，但使用不同的带宽的载波传输，不同的 带宽对应不同的调频率，由于不同调频率的切普信号在不同的分数阶傅里叶 变换域有能量聚集，而其他路载波信号在该阶分数域的波形较为平坦，因此， 解调时对接收信号分别做不同对应阶数的分数傅里叶变换，并在对应的峰值 附近做窄带相关，可有效的减小其他路信号对该路信号的干扰。
余弦形式的切普信号在对应的p阶分数域波形，能量聚集的峰值出现在 分数域的前半段，后半段是较为平坦的部分；而在2-p阶分数域，峰值出现 在分数域的后半段，前半段是较为平坦的部分。原因在于两个共轭的切普信 号exp[/(2;r+ ;rh2)]和exp[-/(2;r+ ;rh2)]变换到分数域后分别为波形的 前半段和后半段，两者分别在p阶和2-p阶分数域产生能量聚集，因此我们 在解调时，要利用切普信号分数傅里叶域的能量聚集特性，就要对信号做P阶 和2-p阶分数傅里叶变换后，分别在前半段和后半段的峰值位置附近做匹配 相关。例如，在发射端，要传输一路信源为OOl的信号，通过串并转换后变为 3路分别为0、 0、 l的信号，三路信号速率相同，均为及bit/s。取可用频谱的 中心频率,为这三路信号的中心频率，设计3路不同的信号带宽分别为4、 52、瑪，根据码速率和带宽确定各路信号的调频率&=5^、 &=&及、&=53/ ， 由此确定三路信号的载波分别为cos(2;r" + ^对2) 、 cos(2;r" + y^;rt2)、 cos(2;r" + ^W2)。用三路载波调制三路为0、 0、 1的信源，得到三路信号 分另'J为一cos(2;r+ ^对2) 、 — cos(2;r+ &对2) 、 cos(2;r+ A:3;zt2)，将这三 路信号混合后由天线发射。在接收端，根据三路载波的参数中心频率A、调 频率^和码速率A可以确定该切普信号对应的能产生能量聚集的分数阶p 、 2-A及在该两阶分数域的峰值位置。将接收到的信号按照三路不同的参数
解调，第一路分别做A阶和2 —A阶分数傅里叶变换A得到/;"i0、 /2—^(w)， 取固(2^//+4对2)在^阶和2-A阶峰值附近的波形厶o)、 yf^o)为模板，
将模板与力x")、 /2—w(w)做匹配相关积分判决后，得到第一路的解调信息， 其它两路信号也按照这样的方式解调。因为不同调频率的切普信号在不同的 分数域产生能量聚集，因此该解调方法可有效的减小其它路信号对该路信号 的影响。
权利要求
1、一种不等功率谱密度的分数傅立叶变换域调制解调方法，其特征在于它包括以下步骤发射过程步骤一、将二进制数字信息b(t)通过串并转换得到n路信号bn(t)，其中n表示自然数，bn(t)表示b1(t)，b2(t)...；步骤二、在发射端产生n路中心频率fc相同且带宽不同的切普载波信号，每路信号带宽为Bn，调频率kn＝Bn/T＝BnR；步骤三、将步骤一获得的n路信号bn(t)与步骤二获得的n路切载波普信号进行调制，获得n路调制信号sn(t)，其中sn(t)表示s1(t)，s2(t)...；步骤四、将步骤三获得的n路调制信号sn(t)相加，并将获得的相加信号s(t)发射；接收过程步骤五、将接收到的相加信号s(t)分别通过解调获得n路解调信号rn(t)，其中rn(t)表示r1(t)，r2(t)...；步骤六、根据每路解调信号rn(t)的中心频率fc和调频率kn，获得每路解调信号对应的分数阶pn和2-pn以及在对应分数阶的分数域峰值位置，并将峰值位置的窄带截断波形和作为接收匹配模板；步骤七、对每路解调信号rn(t)分别做pn阶和2-pn阶的分数阶傅里叶变换，并在对应的峰值位置处与接收匹配模板做窄带匹配相关，得到n路解调信息bn(t)，最后通过并串转换获得高速率解调信息b′(t)。
全文摘要
一种不等功率谱密度的分数傅立叶变换域调制解调方法，它涉及一种同时传输多路不同谱密度、中心频率相同信号的方法，以解决现有CDMA技术在系统中的频谱资源复用受到伪随机码数量的限制的问题。将n路信号与n路切载波普信号进行调制，获得n路调制信号；将n路调制信号相加并发射；将接收到的相加信号分别通过解调获得n路解调信号；根据每路解调信号的中心频率和调频率，获得每路解调信号对应的分数阶和以及在对应分数阶的分数域峰值位置，并将峰值位置的窄带截断波形作为接收匹配模板；对每路解调信号分别做分数阶傅里叶变换，并在对应的峰值位置处与接收匹配模板做窄带匹配相关，得到n路解调信息，最后通过并串转换获得高速率解调信息。
文档编号H04L27/26GK101431496SQ20081020963
公开日2009年5月13日 申请日期2008年12月8日 优先权日2008年12月8日
发明者吴宣利, 吴少川, 张钦宇, 沙学军, 温容慧, 迟永钢, 昕 邱 申请人:哈尔滨工业大学