基于tdcs系统差分传输的信号发送方法和信号接收方法
【专利摘要】本发明提供基于TDCS系统差分传输的信号发送和信号接收方法，所述方法包括：利用第一频谱遮罩序列和相互独立的第一随机相位复序列、第二随机相位复序列，分别获得第一频域基础波形矢量和第二频域基础波形矢量；通过对第一频域基础波形矢量和第二频域基础波形矢量进行快速傅里叶逆变换，获得时域的第一路基础调制波形和第二路基础调制波形；将待传送的比特数据取k位后，依照最右位最高位原则获得所述k位待传送的比特数据的十进制映射值；随机获取第一十进制数和第二十进制数；通过移位循环调制，分别获得第一路调制波形和第二路调制波形；将第一路调制波形和第二路调制波形进行合成，获得发射信号，利用正交频分复用发射模块将发射信号进行发射。
【专利说明】基于TDCS系统差分传输的信号发送方法和信号接收方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及变换域通信领域，尤其是涉及基于TDCS系统差分传输的信号发送方 法和信号接收方法。
【背景技术】
[0002] 随着无线通信的快速发展，频谱资源的利用越来越紧张，变换域通信系统 (Transform Domain Communication System, TDCS)作为认知无线电（Cognitive Radio, CR)的一种备选技术，能够实现对频谱资源的合理利用。
[0003] TDCS通过检测当前频段的利用情况，在频域合成相应的基础调制波形 (Fundamental Modulation Waveform, FMW)，再基于FMW加载数据，从而既能够避免影响当 前使用的用户，又能够有效利用当前空闲频段进行通信传输。TDCS中包含两个关键的技术： 伪随机相位匹配技术（Pseudo Phase Mapping, PPM)和循环移位调制技术（Cyclic Code Shift Keying，CCSK)。PPM使本地FMW具有类似嗓声的良好自相关和互相关特性，适合多 用户传输，而CCSK使得调制解调过程只需简单的傅里叶变换，简化了操作，并有效提高了 抗截获性能。
[0004] 在现有技术中，TDCS系统的发送端包括频谱采样估计模块、随机相位匹配模块、 IFFT模块、CCSK调制模块和射频发射模块，而，TDCS系统的接收端包括FFT模块、去随机相 位模块、IFFT模块、信号检测判决与CCSK解调模块。
[0005] 其中，发送端的数据处理过程包括如下步骤：
[0006] 1)频谱采样模块对环境频谱采样，并将采样结果与预设阈值进行比较，高于或等 于阈值时，置1，反之，置〇,从而得到频谱遮罩序列A = [Ad,Αρ --?,Αη]，其中，此序列中的 元素为〇或1，Ν为采样点数，同FMW序列长度。
[0007] 2)同时，随机相位匹配模块产生一组具有伪随机噪声统计特性的N长随机序列 0(如!11序列），〇=[ ￡>%6'...，，?]，将0与六逐项相乘4鞋以长频域基础波形矢量8 =Α* Ω，其中，为逐点相乘运算符，B中第k个元素。
[0008] 3)将Β乘以归一化因子λ，然后通过IFFT模块，从而得到时域基础调制波形 ^^[/^，…，心卜又^⑶义中^力为工附符号，A=^N/N C，Nc为A中取值为1的点 数。将b存储起来，以备后续CCSK调制使用。
[0009] 4)在CCSK调制模块中，每次取k比特数据，其中，k= log2(Me)，M。为调制阶数，不 失一般性，令Με = Ν。再，按照最右位、最高位原则，得到该k比特数据的十进制表示S。由 于CCSK调制实质上是对时域FMW序列进行S个单位的循环移位，因此，其频域对应等效操 作为乘以一个相位因子eH2nSk/N)。
[0010] 5)综上，TDCS系统的发射信号序列x[n]可以表不为：
[0011] x[n] = {Akej"hβΜ2π?,Ν) \ej2MN
[0012] 其中，η = 0, 1，···，N-1。最后，将上述发射信号经过常规射频发射模块进行发射， 从而完成发送端的工作。
[0013] 而，接收端的数据处理过程包括如下步骤：
[0014] 1)首先，将接收信号r经过一个FFT模块，得到频域接收信号F(r)。
[0015] 2)频谱采样模块和去随机相位模块进行与发送端相同的工作，得到并存储与发送 端相同的频域矢量B，再对其取共轭，并与F(r)逐项相乘，完成随机相位去除。
[0016] 3)将上述结构通过一个IFFT模块，得到时域的周期相关函数（Periodic Correlation Function, PCF)矢量y，用于检测判决，y可以表示为：
[0017]
【权利要求】
1. 基于TDCS系统差分传输的信号发送方法，应用于所述系统的发射端，其特征在于， 所述方法包括： 利用基于对第一环境频谱采样而获得的第一频谱遮罩序列，以及具有伪随机噪声统计 特性的相互独立的第一随机相位复序列和第二随机相位复序列，分别获得第一频域基础波 形矢量和第二频域基础波形矢量； 通过对第一频域基础波形矢量和第二频域基础波形矢量进行快速傅里叶逆变换，获得 时域的第一路基础调制波形和第二路基础调制波形； 将待传送的比特数据取k位后，再依照最右位最高位原则，获得所述k位待传送的比特 数据的十进制映射值，其中，k为大于等于1的整数； 在所述基础调制波形的序列长度内，随机获取第一十进制数和第二十进制数，其中，第 一十进制数和第二十进制数在所述序列长度内的循环差需等于所述十进制映射值； 通过移位循环调制，分别将第一十进制数和第二十进制数调制在第一路基础调制波形 和第二路基础调制波形上，获得第一路调制波形和第二路调制波形； 将第一路调制波形和第二路调制波形进行合成，获得发射信号，并，利用正交频分复用 发射模块将发射信号进行发射。
2. 如权利要求1所述的基于TDCS系统差分传输的信号发送方法，其特征在于，获得第 一频谱遮罩序列，具体为： 通过对第一环境频谱采样，并将采样结果与预设阈值比较，获得第一频谱遮罩序列。
3. 如权利要求1所述的基于TDCS系统差分传输的信号发送方法，其特征在于，分别获 得第一频域基础波形矢量和第二频域基础波形矢量，具体为： 将所述第一频谱遮罩序列的各项和所述第一随机相位复序列的各项逐点相乘，获得第 一频域基础波形矢量； 将所述第一频谱遮罩序列的各项和所述第二随机相位复序列的各项逐点相乘，获得第 二频域基础波形矢量。
4. 如权利要求1所述的基于TDCS系统差分传输的信号发送方法，其特征在于，获得时 域的第一路基础调制波形和第二路基础调制波形，具体包括： 对所述第一频域基础波形矢量和所述第二频域基础波形矢量分别归一化； 对归一化的第一频域基础波形矢量和第二频域基础波形矢量分别进行快速傅里叶逆 变换，获得时域的第一路基础调制波形和第二路基础调制波形。
5. 基于TDCS系统差分传输的信号接收方法，应用于所述系统的接收端，其特征在于， 所述方法包括： 利用正交频分复用接收模块进行信号的接收，获得接收信号； 通过快速傅里叶变换，将接收信号变换到频域，获得第一频域接收信号； 利用最小均方误差均衡器消除第一频域接收信号的码间干扰，获得第二频域接收信 号； 将获得的第三频域基础波形矢量和第四频域基础波形矢量的共轭分别与第二频域接 收信号逐项相乘，去除第三频域基础波形矢量和第四频域基础波形矢量的随机相位； 通过快速傅里叶逆变换，将去除随机相位的第三频域基础波形矢量和第四频域基础波 形矢量变换到时域，获得第一周期相关函数矢量和第二周期相关函数矢量； 利用解调检测模块，分别获取第一周期相关函数矢量的绝对值和第二周期相关函数矢 量的虚部，并获取所述绝对值中最大值对应的第一序列号，以及所述虚部中最大值对应的 第二序列号； 获取所述第一序列号和所述第二序列号之间的循环差，并，将所述循环差反映射成比 特数据，从而完成解调。
6. 如权利要求5所述的基于TDCS系统差分传输的信号接收方法，其特征在于，在去除 第三频域基础波形矢量和第四频域基础波形矢量的随机相位之前，所述方法还包括： 利用基于对第二环境频谱采样而获得的第三频谱遮罩序列，以及具有伪随机噪声统计 特性的相互独立的第三随机相位复序列和第四随机相位复序列，分别获得第三频域基础波 形矢量和第四频域基础波形矢量。
7. 如权利要求5所述的基于TDCS系统差分传输的信号接收方法，其特征在于，所述第 三频域基础波形矢量与所述系统的发射端的第一频域基础波形矢量相同，所述第四频域基 础波形矢量与所述系统的发射端的第二频域基础波形矢量相同。
【文档编号】H04L27/26GK104104642SQ201410370804
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年7月31日 优先权日:2014年7月31日
【发明者】胡苏 , 柯英豪, 李少谦 申请人:电子科技大学