专利名称：：一种非正弦时域正交带通信号波形产生方法
技术领域：
：本发明涉及无线电通信中的波形产生方法，尤其涉及一种非正弦时域正交带通信号波形的产生方法。
背景技术：
：在无线电通信系统中，设计具有时域正交特性和高能量聚集性的带通信号波形具有非常重要的意义。时域正交特性有利于多路调制和解调，提高频带利用率，高能量聚集性有利于避免带外干扰和提高功率利用率。椭圆球面波函数(prolatespheroidalwavefunctions,PSWF)在时域上具有双正交性，并且已证明是能量聚集性最高的时限带限函数(见文献D.SlepianandH.0.Pollak,Prolatespheroidalwavefunctions,Fourieranalysis,anduncertainty-I[R].BellSyst.Tech.J.,1961,40(1):43_46.)，因此在多种典型的无线电通信系统的波形设计中均有应用，特别是具有带通特性的椭圆球面波函数信号应用更为广泛。目前，在超宽带(UWB)无线通信系统、认知无线电(CognitiveRadio,CR)通信系统以及非正弦时域正交调制通信系统(见专利王红星，赵志勇，刘锡国等，非正弦时域正交调制方法[P]，中国，公开号CN101409697A，2009)等系统中均采用了带通椭圆球面波函数信号作为基本波形。但是，由于椭圆球面波函数没有闭式解析解表达式，求解不易，其波形产生的更加困难。目前已有的椭圆球面波函数方产生法主要有两种。第一种方法是根据椭圆球面波函数的微分方程表达式设计相应的模拟电路，设置不同的参数值，通过脉冲信号驱动电路，产生椭圆球面波函数波形(见文献Reza.S.DiImaghani，Mohammad.Ghavami,BenAllen,etc.NovelUffBpulseshapingusingprolatespheroidalwavefunctions[A],14thIEEEInternationalSymposiumonPersonal,Indoor&MobileRadioCommunicationProceedings,2003:602606.以及文献Reza.S.Dilmaghani,MohammadGhavami,A.HamidAghvami,UffBmultiple-pulsegeneratorandtransmitter[J],IEEE,2004)。这种方法的优点是采用模拟电路，避免了D/A转换；产生单路波形的电路结构简单。但是，该方法需要针对不同参数的椭圆球面波函数求解相应的微分方程对应的特征值，并转换为电路中的元件参数，每组参数对应一个椭圆球面波函数波形，因此若要产生不同的椭圆球面波函数信号，就需要改变硬件参数，不具有灵活性；若要产生多个椭圆球面波函数波形，则需要多组模拟电路，因此增大电路的硬件成本和复杂程度；目前该方法仅用于产生UWB频段的椭圆球面波函数波形，未见可用于其它频段和不同的信号参数的椭圆球面波，因此该方法的应用范围受限。第二种方法是将椭圆球面波函数作为一种特殊函数，采用直接数字信号合成(DirectDigitalSynthesize)的方法产生。首先通过数值计算方法求出待产生的椭圆球面波函数波形一个周期上等间隔采样点的值，转换为与其相位一一对应的数据存储于查找表(lookuptable)中。产生信号时，利用数字逻辑电路的时钟对信号的相位进行累加，通过相位的变化对应查找表中的数据，输出的数字信号由数模转换器件(DAC)转为模拟信号，经权利要求一种无线电通信波形产生方法，是一种非正弦时域正交波形产生方法，其特征是采用基带椭圆球面波函数脉冲分别与正余弦脉冲时域相乘得到带通正交的信号波形。2.根据权利要求1所述的无线电通信波形产生方法，其特征是，所述的基带椭圆球面波函数脉冲及正余弦脉冲的参数为中心频率为f；、频率范围为/。-|~/o+|，带宽为Btl、时间带宽积为Ctl的正交信号波形所对应的基带椭圆球面波函数脉冲的参数为频率范围为0*，带宽为ψ，时间带宽积为$，所对应的正余弦函数的中心频率为&。3.根据权利要求1所述的无线电通信波形产生方法，其特征是，求解得到的基带椭圆球面波函数的个数M为时间带宽积为Ctl的正交信号波形对应的基带椭圆球面波函数的个数M=。ILn_4.根据权利要求1所述的无线电通信波形产生方法，其特征是，与同频正交的正余弦函数的相乘方法是利用模拟乘法器，在时域上将每一个得到的基带椭圆球面波函数模拟信号波形分别与中心频率为fo的正弦信号及同频余弦信号相乘，得到两个带通正交的信号波形，M个基带椭圆球面波信号对应2M个正交波形。全文摘要本发明提供一种无线电通信中的波形产生方法，是一种非正弦时域正交带通信号波形产生方法。该方法硬件结构简单，实现成本低，采用该方法可以在任意频段上产生带内能量聚集性与基带椭圆球面波函数(PSWF)相同的时域正交带通信号波形，并使正交波形的数目比原PSWF波形增加一倍，可以用于提高无线电通信系统的频带利用率和功率利用率。产生方法为根据频谱映射关系及采样定理确定参数，由数值求解方法求解基带椭圆球面波函数(PSWF)数值解，经模数转换和低通滤波后转为模拟信号波形，再分别与相位差为的同频正交正余弦函数进行时域相乘从而得到正交波形。文档编号H04B1/69GK101944917SQ201010216968公开日2011年1月12日申请日期2010年6月23日优先权日2010年6月23日发明者刘锡国,康家方,王红星,舒根春,赵志勇申请人:王红星