一种重叠频分复用调制方法、装置及系统制造方法及图纸

本申请提出一种重叠频分复用调制方法、装置和系统，所述方法包括：根据设计参数生成一个频域内波形平滑的初始包络波形；根据重叠复用次数将所述初始包络波形在频域上按预定的频谱间隔进行移位，得到各子载波包络波形；将输入的数字信号序列转换成正负符号序列；将所述正负符号序列中的符号与各自对应的子载波包络波形相乘，得到各子载波的调制包络波形；将所述各子载波的调制包络波形在频域上进行叠加，得到频域上的复调制包络波形；将所述频域上的复调制包络波形进行变换，得到时域上的复调制包络波形。所得到的复调制包络波形，在频域上波形平滑，时域上能量集中且持续时间短，因此频谱利用和信号传输速率高，传输功率和误码率低。

【技术实现步骤摘要】
一种重叠频分复用调制方法、装置及系统
本专利技术涉及通信领域，具体涉及一种重叠频分复用调制方法、装置及重叠频分复用系统。
技术介绍
频分复用FDM(FrequencyDivisionMultiplexing)是一种让多个占据较窄带宽的信号共享一个较宽带宽的技术。如图1所示，各被利用的信号带宽分别为B1，B2，B3，B4，….，当然它们也可以占据相同带宽，△B为最小保护带宽，实际保护带宽可以宽裕一些。△B应大于所使用的解复用滤波器的过渡带宽加上系统的最大频率漂移及信道的最大频率扩散量。这是最常见的频分复用技术，现有的绝大多数的广播系统、通信系统和雷达系统等都采用的是这种技术。这种技术的最大特点是被利用的信号频谱之间是相互隔离的，不会存在相互干扰。因此，传统的观点是相邻信道之间在频率域上不重叠，以避免相邻信道之间产生干扰，但这种技术制约了频谱效率的提高。现有技术的频分复用技术的观点是各信道之间不但不需要相互隔离，而且可以有很强的相互重叠，如图2所示，现有技术将信道之间的重叠视为一种新的编码约束关系，并根据该约束关系提出了相应的调制和解调技术，因此称之为重叠频分复用，这种技术使得频谱效率随重叠次数K成比例的增加，其中图2中是K＝3的情况。理论上，当采用重叠频分复用技术进行数据传输时，重叠次数K可无限地增加，因此频谱效率也可无限地增加，但在实验室研究阶段却发现随着重叠次数K的增加，虽然频谱效率得到增加，但是传输功率随之也增长，而传输功率的增长反过来在一定程度上也限制了重叠次数K的增加，从而也限制了频谱效率的增加。
技术实现思路
本申请提供一种重叠频分复用调制方法、装置及系统。根据第一方面，一种实施例中提供一种重叠频分复用调制方法，包括以下步骤：根据设计参数生成一个频域内波形平滑的初始包络波形，其中所述初始包络波形为纳托尔窗包络波形或其演变窗函数的包络波形；根据重叠复用次数将所述初始包络波形在频域上按预定的频谱间隔进行移位，得到各子载波包络波形；将输入的数字信号序列转换成正负符号序列；将所述正负符号序列中的符号与各自对应的子载波包络波形相乘，得到各子载波的调制包络波形；将所述各子载波的调制包络波形在频域上进行叠加，得到频域上的复调制包络波形；将所述频域上的复调制包络波形进行变换，得到时域上的复调制包络波形。根据第二方面，一种实施例中提供一种重叠频分复用调制装置，包括：波形生成模块，用于生成一个频域内波形平滑的初始包络波形，其中所述波形生成模块生成的初始包络波形为纳托尔窗包络波形或其演变窗函数的包络波形；移位模块，用于根据重叠复用次数将所述初始包络波形在频域上按预定的频谱间隔进行移位，得到各子载波包络波形；转换模块，用于将输入的数字信号序列转换成正负符号序列；乘法模块，用于将所述正负符号序列中的符号与各自对应的子载波包络波形相乘，得到各子载波的调制包络波形；叠加模块，用于将所述各子载波的调制包络波形在频域上进行叠加，得到频域上的复调制包络波形；变换模块，用于将所述频域上的复调制包络波形进行变换，得到时域上的复调制包络波形。根据第三方面，一种实施例中提供一种重叠频分复用系统，包括发射机和接收机；所述发射机包括：上述的重叠频分复用调制装置，用于调制生成携带输出信号序列的复调制包络波形；发射装置，用于将所述复调制包络波形发射到接收机；所述接收机包括：接收装置，用于接收所述复调制包络波形；重叠频分复用解调装置，用于对接收的复调制包络波形进行解调，最终经过译码得到最终的输入比特序列。依据上述实施例的重叠频分复用调制方法、装置及系统，由于生成的初始包络波形为纳托尔窗包络波形或其演变窗函数的包络波形，其在频域内波形平滑，相应地，其在时域内能量集中且持续时间较短，因此经过其调制形成的复调调包络波形在时域能量集中且持续时间较短，因此其频谱利用率高，信号传输速率也高，并且只需要较低的传输功率，被解调时具有较低的误码率。附图说明图1为传统频分复用技术中各信号共享一个较宽带宽的波形示意图；图2为现有重叠频分技术中各信道之间重叠后形成的编码约束关系示意图；图3为本申请一种实施例中重叠频分复用系统的结构示意图；图4为本申请一种实施例中重叠频分复用调制装置的结构示意图；图5为本申请一种实施例中接收装置的结构示意图；图6为本申请一种实施例中重叠频分复用解调装置的结构示意图；图7为本申请一种实施例中重叠频分复用调制方法的流程示意图；图8为本申请一种实施例中输出信号序列确定方法的流程示意图；图9为本申请一种实施例中K路波形复用的叠加原理示意图；图10为本申请一种实施例中纳托尔窗包络波形的频域图；图11为本申请一种实施例中以纳托尔窗包络波形作为初始包络波形调制得到的各子载波包络波形和复调制包络波形的频域图；图12为本申请一种实施例中以纳托尔窗包络波形作为初始包络波形调制得到的复调制包络波形的时域图；图13为本申请一种实施例中3路波形复用的叠加原理示意图；图14为本申请一种实施例中矩形窗包络波形的频域图；图15为本申请一种实施例中以矩形窗包络波形作为初始包络波形调制得到的复调制包络波形的时域图；图16为本申请一种实施例中以矩形窗包络波形作为初始包络波形调制得到的复调制包络波形的时域图；图17为本申请一种实施例中输入-输出关系图；图18为本申请一种实施例中节点状态转移图；图19为本申请一种实施例中以纳托尔窗一阶导包络波形作为初始包络波形调制得到的复调制包络波形的频域图；图20为本申请一种实施例中以纳托尔窗一阶导包络波形作为初始包络波形调制得到的各子载波包络波形和复调制包络波形的频域图图21为本申请一种实施例中以纳托尔窗一阶导包络波形作为初始包络波形调制得到的复调制包络波形的时域图。具体实施方式下面通过具体实施方式结合附图对本专利技术作进一步详细说明。在对重叠频分复用技术研究中，专利技术人发现传输功率的增长主要跟被复用信号(即调制窗函数)的频谱有关，并非如理论上所设想的对复用信号频谱的形状、带宽没有任何要求。虽然现有技术中存在很多窗函数，理论上可自由采用各种窗函数对传输的正负符号序列进行调制，但由于矩形窗相较于其它窗函数在产生、设计和应用上更容易、成本更低，因此目前在进行信号调制时优先采用矩形窗，而矩形波的频谱波形在两侧较陡峭，从而其在时间域上能量不集中，持续时间过长，因此复用波形系统性能很差，导致所需的传输功率和误码率都很高。基于上述发现，在本专利技术实施例中，在应用重叠频分复用技术时采用一种优于矩形波的窗函数对传输的正负符号序列进行调制。请参考图3，重叠频分复用系统包括发射机1和接收机2。发射机1包括重叠频分复用调制装置10和发射装置20，其中，重叠频分复用调制装置10用于调制生成携带输出信号序列的复调制包络波形，发射装置20用于将上述复调制包络波形发射到接收机2。请参考图4，重叠频分复用调制装置10包括波形生成模块11、移位模块12、转换模块13、乘法模块14、叠加模块15和变换模块16。波形生成模块11用于根据设计参数生成一个频域内波形平滑的初始包络波形。在一实施例中，设计参数至少包括初始包络波形的带宽宽度。移位模块12用于根据重叠复用次数将初始包络波形在频域上按预定的频谱间隔进行移位，得到各子载波包络波形。在一实施例中，频谱间隔为子载波频谱间隔△B，其本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种重叠频分复用调制方法,其特征在于，包括以下步骤：生成一个频域内波形平滑的初始包络波形，其中所述初始包络波形为纳托尔窗包络波形或其演变窗函数的包络波形；根据重叠复用次数将所述初始包络波形在频域上按预定的频谱间隔进行移位，得到各子载波包络波形；将输入的数字信号序列转换成正负符号序列；将所述正负符号序列中的符号与各自对应的子载波包络波形相乘，得到各子载波的调制包络波形；将所述各子载波的调制包络波形在频域上进行叠加，得到频域上的复调制包络波形；将所述频域上的复调制包络波形变换为时域上的复调制包络波形。

【技术特征摘要】
1.一种重叠频分复用调制方法,其特征在于，包括以下步骤：生成一个频域内波形平滑的初始包络波形，其中所述初始包络波形为纳托尔窗包络波形或其演变窗函数的包络波形；根据重叠复用次数将所述初始包络波形在频域上按预定的频谱间隔进行移位，得到各子载波包络波形；将输入的数字信号序列转换成正负符号序列；将所述正负符号序列中的符号与各自对应的子载波包络波形相乘，得到各子载波的调制包络波形；将所述各子载波的调制包络波形在频域上进行叠加，得到频域上的复调制包络波形；将所述频域上的复调制包络波形变换为时域上的复调制包络波形。2.如权利要求1所述的重叠频分复用调制方法，其特征在于，所述频谱间隔为子载波频谱间隔△B，其中子载波频谱间隔△B＝B/K，B为所述初始包络波形的带宽，K为重叠复用次数，取值为非0正数。3.如权利要求2所述的重叠频分复用调制方法，其特征在于，所述子载波频谱间隔△B大于或等于系统采样的倒数。4.如权利要求1所述的重叠频分复用调制方法，其特征在于，将输入的数字信号序列转换成正负符号序列具体为：将输入的数字信号序列中的0转换为+A，1转换为-A，以形成正负符号序列，其中A的取值为非0任意数。5.如权利要求1所述的重叠频分复用调制方法，其特征在于，所述复调制包络波形携带的输出信号序列通过以下步骤确定：当调制包络波形由正符号与子载波包络波形相乘得到时，令该调制包络波形的运算值为+A，当调制包络波形由负符号与子载波包络波形相乘得到时，令该调制包络波形的运算值为-A，其中A的取值为非0任意数；对于每个频谱间隔，将位于该频谱间隔内的调制包络波形的运算值叠加，得出该频谱间隔的输出信号，从而形成输出信号序列。6.一种重叠频分复用调制装置，其特征在于，包括：波形生成模块，用于生成一个频域内波形平滑的初始包络波形，其中所述波形生成模块生成的初始包络波形为纳托尔窗包络波形或其演变窗函数的包络波形；移位模...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：深圳超级数据链技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44