一种基于二进制正交频移键控调制的消息驱动跳频通信方法技术

本发明专利技术属于无线通信技术领域，具体涉及提高了频谱利用率和频率跳变的随机性的一种基于二进制正交频移键控调制的消息驱动跳频通信方法，包括如下步骤：(1)由数字化信息源分帧；(2)消息驱动与2QFSK调制；(3)将调制完成的比特作IFFT，加入循环前缀，并串转换；(4)信源信息经步骤1‑3后发送，经过信道到达接收端；(5)串并转换，去除循环前缀，做FFT运算；(6)根据波形所在的一对子信道解调出驱动比特。本发明专利技术提供的基于2QFSK调制和IFFT/FFT的跳频与消息驱动跳频技术相结合，相较于传统跳频技术明显提升了频谱效率，相较于消息驱动跳频技术本发明专利技术具有更简单的解调方法和一定的抗噪性能提升。

A message driven FH communication method based on binary orthogonal FSK modulation

【技术实现步骤摘要】
一种基于二进制正交频移键控调制的消息驱动跳频通信方法
本专利技术属于无线通信
，具体涉及提高了频谱利用率和频率跳变的随机性的一种基于二进制正交频移键控调制的消息驱动跳频通信方法。
技术介绍
为了将消息驱动技术应用到基于IFFT/FFT结构的跳频通信系统中，在现有的二进制频移键控(2FSK)的基础上提出了一种新的映射方式，正交频移键控(QuadratureFrequencyShiftKeying，QFSK)。所谓的正交频移键控是将整个可用频带划分为N个互相重叠50％的子信道，将这些子信道中的前一半发送代表“0”的波形，后一半发送代表“1”的波形。所有子信道中，第i个子信道与第(i+N/2)个子信道称为一对子信道，其中i<N/2。全部子信道可分为N/2对子信道。调制时根据驱动比特的值选择一对子信道，再根据常规比特的值在这一对子信道中选择是用代表“0”的子信道还是代表“1”的子信道传输波形。在选定相应的子信道之后，用N个“0”或“1”代表N个子信道是否被选定的状态，“0”代表不选定此子信道，“1”代表选定此子信道。对于二进制正交频移键控来说，N个子信道中只有一个子信道被选定。再将这N个“0”或“1”去做IFFT即可得到调制后的波形。正交频移键控与频移键控主要有两个方面的差别，一是调制后的波形不同，二是应用场合不同，FSK可广泛用于各种通信体制，QFSK主要用在基于IFFT/FFT结构的通信系统。现有的FI通信技术是将IFFT/FFT技术与跳频技术相结合，由跳频序列生成跳频图案，控制选择子载波传输数据，其他子载波设置为0，信息源比特首先进行映射调制，然后经过串并转换、IFFT操作和并串转换发送数据，经过信道到达接收端，在接收端根据跳频图案确定传输数据的子载波，经过串并转换、FFT、并串转换和逆映射后输出。现有技术的缺点是由于只有部分子载波传输信息，导致频谱利用率不高，频谱效率低，在现今通信系统频谱需求紧张的情况下，在现有技术的基础上增大频谱效率显得极为重要，在未来通信领域有很大发展前景。现有的消息驱动跳频(MDFH)技术是利用消息代替传统跳频系统中的跳频图案，用消息本身来控制跳频的频点，在收端比较全频带能量，即可解调出跳频点携带的消息。消息驱动跳频技术相比于传统跳频系统可以节省大量的同步耗费的硬件资源，同时可以提升频谱效率。但是当收端比较能量出错时会导致大量误码。与传统MPSK/QAM调制的多载波通信系统相比，由于采用2QFSK调制及IFFT/FFT框架来进行调制解调，因此对于多普勒频移具有很好的抵抗效果。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于二进制正交频移键控调制的消息驱动跳频通信方法。本专利技术的目的是这样实现的：一种基于二进制正交频移键控调制的消息驱动跳频通信方法，包括如下步骤：(1)由数字化信息源分帧，每帧有m＝m1+m2位信息比特；其中前m1位作为消息驱动的驱动比特，后m2位作为常规比特，产生m2个2QFSK波形；(2)消息驱动与2QFSK调制；(3)将调制完成的比特作IFFT，加入循环前缀，并串转换；(4)信源信息经步骤1-3后发送，经过信道到达接收端；(5)串并转换，去除循环前缀，做FFT运算；(6)根据波形所在的一对子信道解调出驱动比特，根据波形在这一对子信道中代表“1”的子信道还是“0”的子信道解调出常规比特。本方法步骤(2)所述的消息驱动与2QFSK调制，具体可表述为：将信息按照m＝m1+m2分帧，其中前m1比特信息称为驱动比特，将整个信道划分为N个子信道，N为偶数，驱动比特决定跳频的频点；后m2比特信息称为常规比特，采用2QFSK调制的方式，根据驱动比特和常规比特的值在N个子信道上选择一个子信道传送信息。本方法步骤(6)所述的消息驱动与2QFSK解调，具体可表述为：对接收到的波形做FFT，选出能量最大的一路，据此解调出驱动比特和所携带的1比特常规比特，重复此过程m2次即可解调出整帧的所有信息。本专利技术的有益效果在于：本专利技术提供的基于2QFSK调制和IFFT/FFT的跳频与消息驱动跳频技术相结合，相较于传统跳频技术明显提升了频谱效率，相较于消息驱动跳频技术本专利技术具有更简单的解调方法和一定的抗噪性能提升。附图说明图1是基于IFFT/FFT的跳频(FI)通信系统的框架图；图2是基于二进制正交频移键控调制的消息驱动跳频通信系统框架图；图3是基于二进制正交频移键控调制的消息驱动跳频通信系统子信道划分示意图；图4是基于二进制正交频移键控调制的消息驱动跳频通信系统调制及解调映射示意图；图5是子信道跳变示意图；图6是2QFSK、BPSK、QPSK三种映射误码率的对比情况图；图7是2QFSK、BPSK、QPSK三种映射误码率的对比情况图；图8是两种跳频系统传输效率对比图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术作进一步清楚、完整地描述，需要提醒的是，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。图1是基于IFFT/FFT的跳频(FI)通信系统的框架图；图2是基于二进制正交频移键控调制的消息驱动跳频通信系统框架图；图3是基于二进制正交频移键控调制的消息驱动跳频通信系统子信道划分示意图；图4是基于二进制正交频移键控调制的消息驱动跳频通信系统调制及解调映射示意图；图5是以N＝8，m2＝3为例的子信道跳变示意图；图6是在无多普勒情况下，2QFSK、BPSK、QPSK三种映射误码率的对比情况；图7是在多普勒频移100Hz的情况下，2QFSK、BPSK、QPSK三种映射误码率的对比情况；图8是在128个频点，64个跳点，单位时间传输2个波形的条件下，在每跳传输符号数不同时，基于2QFSK调制及IFFT/FFT框架的消息驱动跳频通信系统与普通2QFSK跳频通信系统传输相同比特数所花费单位时间的对比。具体的来讲，图1是FI通信系统的框架图，图2是基于二进制正交频移键控调制的消息驱动跳频通信系统框架图，发射端主要包括以下几步：步骤1：确定系统的参数。包括子信道总个数N和常规比特数目m2。由数字化信源分帧，每帧有m＝m1+m2位信息比特，根据公式m1＝log2N计算出驱动比特个数。图3为子信道划分规则，将整个频段分为N个子信道，每个子信道之间重叠50％。其中前N/2个子信道用来传“0”，其中后N/2个子信道用来传“1”。步骤2：消息驱动与2QFSK调制；如图4所示，首先根据驱动比特选定一对子信道，再根据常规比特的值在这一对子信道中选择一个子信道传输信息。选取的子信道用“1”来表示，其他关断子信道用“0”来表示。步骤3：将代表子信道状态的N比特信息做N点IFFT得到时域波形。步骤4：将调制后的波形添加循环前缀、并串转换后经上变频发送到信道中。信源信息根据驱动比特的不同选择不同本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于二进制正交频移键控调制的消息驱动跳频通信方法，其特征在于，包括如下步骤：/n(1)由数字化信息源分帧，每帧有m＝m

【技术特征摘要】
1.一种基于二进制正交频移键控调制的消息驱动跳频通信方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)由数字化信息源分帧，每帧有m＝m1+m2位信息比特；其中前m1位作为消息驱动的驱动比特，后m2位作为常规比特，产生m2个2QFSK波形；
(2)消息驱动与2QFSK调制；
(3)将调制完成的比特作IFFT，加入循环前缀，并串转换；
(4)信源信息经步骤1-3后发送，经过信道到达接收端；
(5)串并转换，去除循环前缀，做FFT运算；
(6)根据波形所在的一对子信道解调出驱动比特，根据波形在这一对子信道中代表“1”的子信道还是“0”的子信道解调出常规比特。


2.根据权利要求1所述的一种基于二进制正交频移键...

【专利技术属性】
技术研发人员：宁晓燕，宁宇，孙志国，孙溶辰，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙;23