基于四项加权分数傅立叶变换域离散多电平cpm调制的信号发射和接收方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及无线通信和变换域通信领域，具体涉及变换域离散多电平连续相位调制技术。
【背景技术】
[0002]随着时代的发展，人们对通信速率的要求越来越高，与此同时，通信环境变得越来越复杂，这就对通信技术的发展提出了更高的要求。在无线信道中，存在着两种常见的衰落形式，一种是由于信号传播的多径效应造成的频域选择性衰落，而另一种是由移动终端的高速移动所产生的多普勒效应带来的时间选择性衰落，在这两种衰落的共同影响下，传统的单载波传输方式和OFDM传输方式都难以去的较好的效果，而基于加权分数傅里叶变换的变换域信号处理方式则可以很好的解决这一问题。然而由于变换域信号是一个复信号，而传统的调频方式只能对实信号进行调制，导致变换域信号无法直接采用调频的方式进行传输。
【发明内容】
[0003]本发明是为了解决基于加权分数傅里叶变换的变换域信号无法直接采用调频方式发送的问题，从而提供一种基于四项加权分数傅立叶变换域离散多电平CPM调制的信号发射和接收方法。
[0004]基于四项加权分数傅立叶变换域离散多电平CPM调制的信号发射和接收方法，它的信号发射方法:
[0005]步骤一、对长度为N的原始基带二进制实序列进行串/并转换，变换成二进制复序列；所述原始基带二进制实序列的码元周期为Tb ；
[0006]步骤二、对步骤一获得的二进制复序列进行4项加权分数傅里叶变换，获得变换域信号数据序列，并作为一个通信序列符号；所述变换域信号数据序列含有实部和虚部；
[0007]其中:实数序列为Srt (η)，复序列为Sit (η)，各自具有N/2点数据，n =
为正整数；
[0008]步骤三、分别计算变换域信号数据序列的平均值μ和方差σ，设定μ +3 σ为信号最大值，大于该最大值的部分使用该最大值代替；设定μ_3σ为信号最小值，小于该最小值部分使用该最小值代替；
[0009]步骤四、选择对应实部和虚部的副载波频率:fr = l/2Tb和对应虚部的副载波频率fi = 3/2Tb，将N/2点数据在不同副载波上建立信号电平和副载波频率的对应关系；
[0010]步骤五、依据每点数据的幅度与频率的对应关系计算出每点的对应频率，同时计算频点切换时的相位，用于决定不同电平的切换点波形切换形式；
[0011]步骤六、依据步骤五计算出的频率对信号进行调制，通过D/A变换将数据点输出副载波信号，信号频带宽度为O-2/Tb ;
[0012]步骤七、对副载波信号进行上变频处理，并采用ftx平衡乘法器将频谱搬移到射频，获得抑制载波的信号，并经天线发射至信道；
[0013]它的信号接收方法:
[0014]步骤八、接收端接收发射端发射的信号，并采用非相干接收方式，将接收到的信号进行ftx下变频处理，并进行A/D采样；
[0015]步骤九、将采样信号分为实部信号和虚部信号，其中实部信号经过带宽为l/2Tb的低通滤波器后送入鉴频器鉴频，获得离散多电平实部信号序列；虚部信号经过副载波fl=l/2Tb下变频，再经过带宽为l/2Tb的低通滤波器滤波和鉴频器鉴频，得到离散多电平虚部信号序列；而后将离散多电平实部信号序列与离散多电平虚部信号序列组合，得到基带复序列信号；
[0016]步骤十、将步骤九获得的基带复序列信号进行WFRFT反变换，得到输入复序列，经过并/串变换后，回复原始基带序列并输出。
[0017]步骤四中，将N/2点数据在不同副载波上建立信号电平和副载波频率的对应关系的方法是:实部序列在信号最大和最小信号之间对应频率在o-1/Tb，虚部信号对应的频率在 l/Tb-2/Tbo
[0018]有益效果:本发明提出了一种四项加权分数傅立叶变换域离散多电平连续相位调制方法，即解决了变换域信号无法直接采用调频的方式进行传输的问题，同时使得调制后的信号相位连续，获得连续相位信号包络恒定，功率谱密度集中等效果。
【附图说明】
[0019]图1是为四项加权分数傅立叶变换域离散多电平CPM调制发送端示意图；
[0020]图2为四项加权分数傅立叶变换域离散多电平CPM调制接收端示意图；
[0021]图3为虚部序列⑶F曲线与μ ±3 σ之间的关系仿真示意图；其中:曲线31为μ -3 σ曲线；曲线32为虚部序列曲线；曲线33为μ+3 σ曲线；
[0022]图4为实部序列⑶F曲线与μ ±3 σ之间的关系仿真示意图；其中:曲线41为μ -3 σ曲线；曲线32为实部序列曲线；曲线33为μ+3 σ曲线；
[0023]图5给出了调制后信号的功率谱仿真示意图；其中曲线51为实部信号，曲线52为虚部信号。
【具体实施方式】
[0024]【具体实施方式】一、结合图1和图2说明本【具体实施方式】，基于四项加权分数傅立叶变换域离散多电平CPM调制的信号发射和接收方法，它由以下步骤实现:
[0025]步骤一、对原始基带二进制实序列(码元周期Tb)进行串并转换，变换成二进制复序列；
[0026]步骤二、根据4项加权理论对上述二进制复序列进行4项加权分数傅里叶变换，得到变换域信号数据序列(含有实部和虚部)，作为一个通信序列符号，其中实数序列为Srt (η)，复序列为Sit (η)，各自具有Ν/2点数据，这里η = I...2^；
[0027]步骤三、分别计算序列的平均值μ和方差σ，设定μ ±3 0为信号最大(小)值超出部分使用最大(小)值代替；
[0028]步骤四、选择对应实部和虚部的副载波频率:fr = l/2Tb fi = 3/2Tb，N/2点数据在不同副载波建立信号电平和副载波频率的对应关系。即实部序列在信号最大和最小信号之间对应频率在O-1/Tb，虚部信号对应的频率在l/Tb-2/Tb，这样设定的瞬时频率与BPSK接近；
[0029]步骤五、依据每点的幅度与频率的对应关系计算出每点的对应频率，同时计算频点切换时候的相位，决定不同电平的切换点波形切换形式；
[0030]步骤六、依据计算好的频率对信号进行调制，通过DA将数据点输出副载波信号，信号频带宽度为O-2/Tb ；
[0031]步骤七、对副载波信号经过常规上变频，采用ftx平衡乘法器将频谱搬移到射频，得到抑制载波的信号，由天线进行发射；
[0032]步骤八、在接收端，接收信号采用非相干接收方式，将接收信号经过ftx下变频，进行A/D米样；
[0033]步骤九、采样信号分为两路，其中一路经过带宽为l/2Tb的低通滤波器后送入鉴频器鉴频，得到离散多电平实部信号序列；另外一路经过副载波f I = l/2Tb下变频，再经过带宽为l/2Tb的低通滤波器和鉴频器，得到离散多电平虚部信号序列。而后将实部信号序列与虚部信号序列组合，得到基带复序列信号；
[0034]步骤十、将基带复序列信号进行WFRFT反变换，得到输入复序列，经过并串变换回复原始基带序列，完成基于CPM体制的WFRFT信号的发射与接收。
[0035]图3说明了实部序列⑶F曲线与μ ±3 σ之间的关系；
[0036]图4说明了虚部序列⑶F曲线与μ ±3 σ之间的关系；
[0037]图5调制后信号的功率谱；
[0038]本实施方式提出了一种四项加权分数傅立叶变换域离散多电平连续相位调制方法，即解决了变换域信号无法直接采用调频的方式进行传输的问题，同时使得调制后的信号相位连续，获得连续相位信号包络恒定，功率谱密度集中等特性。
【主权项】
1.基于四项加权分数傅立叶变换域离散多电平CPM调制的信号发射和接收方法，其特征是: 它的信号发射方法: 步骤一、对长度为N的原始基带二进制实序列进行串/并转换，变换成二进制复序列；所述原始基带二进制实序列的码元周期为Tb ； 步骤二、对步骤一获得的二进制复序列进行4项加权分数傅里叶变换，获得变换域信号数据序列，并作为一个通信序列符号；所述变换域信号数据序列含有实部和虚部； 其中:实数序列为Srt (η)，复序列为Sit (η)，各自具有Ν/2点数据，n =为正整数； 步骤三、分别计算变换域信号数据序列的平均值μ和方差σ，设定μ+3σ为信号最大值，大于该最大值的部分使用该最大值代替；设定μ_3σ为信号最小值，小于该最小值部分使用该最小值代替； 步骤四、选择对应实部和虚部的副载波频率:fr = l/2Tb和对应虚部的副载波频率fi=3/2Tb，将N/2点数据在不同副载波上建立信号电平和副载波频率的对应关系； 步骤五、依据每点数据的幅度与频率的对应关系计算出每点的对应频率，同时计算频点切换时的相位，用于决定不同电平的切换点波形切换形式； 步骤六、依据步骤五计算出的频率对信号进行调制，通过D/A变换将数据点输出副载波信号，信号频带宽度为O-2/Tb ； 步骤七、对副载波信号进行上变频处理，并采用ftx平衡乘法器将频谱搬移到射频，获得抑制载波的信号，并经天线发射至信道； 它的信号接收方法: 步骤八、接收端接收发射端发射的信号，并采用非相干接收方式，将接收到的信号进行ftx下变频处理，并进行A/D采样； 步骤九、将采样信号分为实部信号和虚部信号，其中实部信号经过带宽为l/2Tb的低通滤波器后送入鉴频器鉴频，获得离散多电平实部信号序列；虚部信号经过副载波fl =l/2Tb下变频，再经过带宽为l/2Tb的低通滤波器滤波和鉴频器鉴频，得到离散多电平虚部信号序列；而后将离散多电平实部信号序列与离散多电平虚部信号序列组合，得到基带复序列信号； 步骤十、将步骤九获得的基带复序列信号进行WFRFT反变换，得到输入复序列，经过并/串变换后，回复原始基带序列并输出。2.根据权利要求1所述的四项加权分数傅立叶变换域离散多电平CPM调制方法，其特征在于步骤四中，将N/2点数据在不同副载波上建立信号电平和副载波频率的对应关系的方法是:实部序列在?目号最大和最小?目号之间对应频率在O-1/Tb，虚部彳目号对应的频率在l/Tb-2/Tbo
【专利摘要】基于四项加权分数傅立叶变换域离散多电平CPM调制的信号发射和接收方法，涉及无线通信和变换域通信领域，本发明是为了解决基于加权分数傅里叶变换的变换域信号无法直接采用调频方式发送的问题。本发明提出了一种四项加权分数傅立叶变换域离散多电平CPM调制方法，使得性能优异的变换域信号采用调频的方式进行传输。同时经过该方法调制后的信号，相位连续，具有连续相位信号包络恒定，功率谱密度集中的性能。本发明适用于基于四项加权分数傅立叶变换域离散多电平CPM调制的信号发射和接收。
【IPC分类】H04L25/03
【公开号】CN104980381
【申请号】CN201510319836
【发明人】沙学军, 马聪, 房宵杰, 梅林 , 吴宣利, 史军, 吴玮
【申请人】哈尔滨工业大学
【公开日】2015年10月14日
【申请日】2015年6月11日