专利名称：基于频域与分数傅立叶域正交基函数的波形协同信号调制与解调方法
技术领域：
本发明涉及一种信号调制与解调方法，具体涉及一种基于频域与分数傅立叶域正交基函数的波形协同的调制与解调方法。
背景技术：
普通的正交相移键控(QPSK)信号调制过程中，基带信号经过串/并转换后，分为I路和Q路两路信号，每一路分别加上正交的载波信号，一般用正弦信号和余弦信号作为载波信号分别调制一路基带信号，合成之后发射出去。分数傅里叶变换的正交基函数，也可以称作线性调频信号(chirp信号)，可以表示为，在实际中，经常采用实部c0S(wt+kt2)表示，其中w是角频率，k称作调频率。该 信号的频率是基于余弦的频率不断增长的信号，频率增长的快慢由调频率k确定。这种信号和传统的正弦余弦信号的相关性，可以通过调节调频率k变化。但是目前，正交相移键控(QPSK)信号调制与解调方法的效率较低。
发明内容
本发明是为了解决现有的正交相移键控(QPSK)信号调制与解调方法效率低的问题，从而提供一种基于频域与分数傅立叶域正交基函数的波形协同信号调制与解调方法。基于频域与分数傅立叶域正交基函数的波形协同信号调制与解调方法，其特征是它的信号调制方法由以下步骤实现步骤一、将基带信号进行串/并转换变成四路并行的码元，即第a路码元、第b路码元、第c路码元和第d路码元；步骤二、将第a路码元进行余弦载波调制，获得调制后的第a路信号；将第b路码元进行chirp信号调制，获得调制后的第b路信号；将调制后的第a路信号和调制后的第b路信号进行合成，获得第一路合成信号；将第c路码元进行正弦载波调制，获得调制后的第c路信号；将第d路码元进行chirp信号调制，获得调制后的第d路信号；将调制后的第c路信号和调制后的第d路信号进行合成，获得第二路合成信号；步骤三、将步骤二获得的第一路合成信号与第一路相干载波进行混频处理，获得第一路混频信号；将步骤二获得的第二路合成信号与第二路相干载波进行混频处理，获得第二路混频信号；将所述第一路混频信号和第二路混频信号进行合成，获得基带信号的调制信号，完成基于频域与分数傅立叶域正交基函数的波形协同信号调制；它的信号解调方法由以下步骤实现步骤四、将步骤三中基带信号的调制信号同时采用第三路相干载波和第四路相干载波进行解调，获得第一路解调后信号和第二路解调后信号；所述第三路相干载波与步骤三中的第一路相干载波为一段相同的信号；第四路相干载波与步骤三中的第二路相干载波为一段相同的信号；步骤五、将步骤四中的第一路解调后信号同时采用四路积为器进行积分，获得四路积分结果；并采用比较器对四路积分结果进行比较，获得四路积分结果中的最大值；并用该最大值进行判决，获得第一路判决结果；将步骤四中的第二路解调后信号同时采用四路积为器进行积分，获得四路积分结果；并采用比较器对四路积分结果进行比较，获得四路积分结果中的最大值；并用该最大值进行判决，获得第二路判决结果；步骤六、将步骤五中获得的第一路判决结果和第二路判决结果进行并/串转换，获得基带信号的解调结果，完成基带信号的调制信号，完成基于频域与分数傅立叶域正交基函数的波形协同信号解调。步骤一所述将基带信号进行串/并转换变成四路并行的码元中，每个码元的持续时间是基带信号中码元持续时间的4倍。 步骤二所述将第a路码元进行余弦载波调制中，采用的余弦载波为C0SWlt，式中W1是瞬时频率，t为时间。步骤二所述将第b路码元进行chirp信号调制中，采用的chirp信号为cos [ (Wf2 n /T) t+k:t2]，式中=W1是瞬时频率，T是码兀持续时间，k:是调频率，t为时间。步骤二所述将第c路码元进行正弦载波调制中，采用的正弦载波为sin Wlt，式中W1是瞬时频率，t为时间。步骤二所述将第d路码元进行chirp信号调制中，采用的chirp信号为cos [ (w-2 n /T) t+k2t2]，式中=W1是瞬时频率，T是码兀持续时间，k2是调频率，t为时间。步骤三中第一路相干载波为C0SW(lt ;第二路相干载波为-sinW(lt，式中:w0是瞬时频率，t为时间。步骤四中获得第一路解调后f目号为Cl1 coswjt+da cos [ (w-2 n /T) t+k:t2]；第_■路解调后f目号为d3sin Wjt+d4 cos [ (w「2 n/T) t+k2t2]；式中(!:、d2、d3和d4均为信道增益系数，W1是瞬时频率，T是码兀持续时间，k:和k2均为调频率，t为时间。步骤五中将步骤四中的第一路解调后信号同时采用四路积为器进行积分，获得的四路积分结果为I I^1 cosco^t+ d2 cos[(w, - 2tt!T)t + k、t2Jj{cosa^t + cos[(W1 - 2kIT)t + k{t2~^dtJ |t/j coso^t+d2 cos[(W1 -2^/r)r + A/2cos[(W1-2 -/r)f+ ijf2 JJrffJ cosa\t + d2 cos[(W1 -/T)r + A/2 JJcos￠2 + cos[( , -2tzIT)t + kf'^dt玉cos o\t + d2 cos [(W1 -2^/T)r +A/2 JJ|-cos cos |^( vij -1n:1 T)t + k^f^dt输出值分别记为v1; v2, V3和V4 ；步骤五中将步骤四中的第二路解调后信号同时采用四路积为器进行积分，获得的四路积分结果为[ jc/3 sino\t + d4 cos[(w, — 2^r/T)Zl+ |sm<ZJjf +Cos^w1 -1nIT)t + k2t 1^dt
权利要求
1.基于频域与分数傅立叶域正交基函数的波形协同信号调制与解调方法，其特征是 它的信号调制方法由以下步骤实现步骤一、将基带信号进行串/并转换变成四路并行的码元，即第a路码元、第b路码元、第c路码元和第d路码元；步骤二、将第a路码元进行余弦载波调制，获得调制后的第a路信号；将第b路码元进行chirp信号调制，获得调制后的第b路信号；将调制后的第a路信号和调制后的第b路信号进行合成，获得第一路合成信号；将第c路码元进行正弦载波调制，获得调制后的第c路信号；将第d路码元进行chirp 信号调制，获得调制后的第d路信号；将调制后的第c路信号和调制后的第d路信号进行合成，获得第二路合成信号；步骤三、将步骤二获得的第一路合成信号与第一路相干载波进行混频处理，获得第一路混频信号；将步骤二获得的第二路合成信号与第二路相干载波进行混频处理，获得第二路混频信号；将所述第一路混频信号和第二路混频信号进行合成，获得基带信号的调制信号，完成基于频域与分数傅立叶域正交基函数的波形协同信号调制；它的信号解调方法由以下步骤实现步骤四、将步骤三中基带信号的调制信号同时采用第三路相干载波和第四路相干载波进行解调，获得第一路解调后信号和第二路解调后信号；所述第三路相干载波与步骤三中的第一路相干载波为一段相同的信号；第四路相干载波与步骤三中的第二路相干载波为一段相同的信号；步骤五、将步骤四中的第一路解调后信号同时采用四路积为器进行积分，获得四路积分结果；并采用比较器对四路积分结果进行比较，获得四路积分结果中的最大值；并用该最大值进行判决，获得第一路判决结果；将步骤四中的第二路解调后信号同时采用四路积为器进行积分，获得四路积分结果； 并采用比较器对四路积分结果进行比较，获得四路积分结果中的最大值；并用该最大值进行判决，获得第二路判决结果；步骤六、将步骤五中获得的第一路判决结果和第二路判决结果进行并/串转换，获得基带信号的解调结果，完成基于频域与分数傅立叶域正交基函数的波形协同信号解调。
2.根据权利要求1所述的基于频域与分数傅立叶域正交基函数的波形协同信号调制与解调方法，其特征在于步骤一所述将基带信号进行串/并转换变成四路并行的码元中， 每个码元的持续时间是基带信号中码元持续时间的4倍。
3.根据权利要求1所述的基于频域与分数傅立叶域正交基函数的波形协同信号调制与解调方法，其特征在于步骤二所述将第a路码元进行余弦载波调制中，采用的余弦载波为Cosw11:,式中-W1是瞬时频率，t为时间。
4.根据权利要求1所述的基于频域与分数傅立叶域正交基函数的波形协同信号调制与解调方法，其特征在于步骤二所述将第b路码元进行chirp信号调制中，采用的chirp信号为cos [ (w「2 η /T) t+kj2],式中=W1是瞬时频率，T是码兀持续时间，Ic1是调频率，t为时间。
5.根据权利要求1所述的基于频域与分数傅立叶域正交基函数的波形协同信号调制与解调方法，其特征在于步骤二所述将第c路码元进行正弦载波调制中，采用的正弦载波为sin W11:,式中VN1是瞬时频率，t为时间。
6.根据权利要求1所述的基于频域与分数傅立叶域正交基函数的波形协同信号调制与解调方法，其特征在于步骤二所述将第d路码元进行chirp信号调制中，采用的chirp信号为cos [ (w「2 η /T) t+k2t2],式中=W1是瞬时频率，T是码兀持续时间，k2是调频率，t为时间。
7.根据权利要求1所述的基于频域与分数傅立叶域正交基函数的波形协同信号调制与解调方法，其特征在于步骤三中第一路相干载波为coSW(lt ;第二路相干载波为-sinW(lt， 式中:艰O是瞬时频率，t为时间。
8.根据权利要求1所述的基于频域与分数傅立叶域正交基函数的波形协同信号调制与解调方法，其特征在于步骤四中获得第一路解调后号为屯cos w^+da cos [ (Wf2 π/T) t+kj2]；第二路解调后号为d3 sin Wjt+d4 cos [ (w「2 π/T) t+k2t2]；式中idp d2、d3和d4均为信道增益系数，W1是瞬时频率，T是码兀持续时间，Ic1和k2均为调频率，t为时间。
9.根据权利要求1所述的基于频域与分数傅立叶域正交基函数的波形协同信号调制与解调方法，其特征在于步骤五中将步骤四中的第一路解调后信号同时采用四路积为器进行积分，获得的四路积分结果为
10.根据权利要求1所述的基于频域与分数傅立叶域正交基函数的波形协同信号调制与解调方法，其特征在于步骤五中将步骤四中对第一路解调后信号的四路积分结果最大值进行判决的方法是当输出最大值是V1时，对应判决组合为(1，1);当最大值是V2时，对应判决组合为(1,-1);当输出最大值是V3时，对应判决组合为(-1，I)，当输出最大值是V4时，对应判决组合为(_1，_1)；步骤五 中将步骤四中对第二路解调后信号的四路积分结果最大值进行判决的方法是: 当输出最大值是U1时，对应判决组合为(I，I)，当最大值是U2时，对应判决组合为(1，-1)， 当输出最大值是U3时，对应判决组合为(-1，I)，当输出最大值是U4时，对应判决组合为 (-1, -1)。
全文摘要
基于频域与分数傅立叶域正交基函数的波形协同信号调制与解调方法，涉及一种信号调制与解调方法，它是为了解决现有的正交相移键控信号调制与解调方法效率低的问题。本发明利用了chirp信号和正弦余弦信号波形协同的方式进行调制解调，是一种新的调制解调方式，在原来QPSK信号调制的I路和Q路上分别增加一路chirp信号作为载波调制一路基带信号，可以使原来的两路调制增加到四路调制，并且在解调端，利用频域模版和分数域模版组合匹配滤波，并且设计了八个积分器，最后将滤波结果组合判决信息比特。本发明适用于无线通信领域。
文档编号H04L27/18GK103001903SQ201310006109
公开日2013年3月27日 申请日期2013年1月8日 优先权日2013年1月8日
发明者沙学军, 李勇, 吴宣利, 房宵杰, 李月, 吴玮, 李卓明 申请人:哈尔滨工业大学