專利名稱：一種分?jǐn)?shù)傅立葉變換域多址的信號(hào)產(chǎn)生與接收方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是無(wú)線通信中的多址技術(shù)，具體涉及一種多址信號(hào)產(chǎn)生及 接收方法。
背景技術(shù)：
多址技術(shù)是指把處于不同地點(diǎn)的多個(gè)用戶接入到一個(gè)公共傳輸媒質(zhì)中以 實(shí)現(xiàn)各用戶之間通信的技術(shù)。多址技術(shù)廣泛應(yīng)用于無(wú)線通信，主要有頻分多址(FDMA)，時(shí)分多址(TDMA)，碼分多址(CDMA),空分多址(SDMA)等方 式.其中頻分多址是以頻率來(lái)區(qū)分信道，使用簡(jiǎn)單，技術(shù)成熟，但是多頻道 信號(hào)互調(diào)干擾嚴(yán)重，頻率利用率低，容量??；時(shí)分多址是在一個(gè)無(wú)線頻道上 按時(shí)間分割為若干個(gè)時(shí)隙，每個(gè)信道占用一個(gè)時(shí)隙，在規(guī)定的時(shí)隙內(nèi)收發(fā)信 號(hào)，但這個(gè)技術(shù)必須有精確的定時(shí)技術(shù)和同步技術(shù)以保證移動(dòng)終端和基站間 能夠正常通信；碼分多址采用擴(kuò)頻通信技術(shù)，每個(gè)用戶具有特定的地址碼， 利用地址碼相互之間的疋交性(或準(zhǔn)正交性)完成信道分離的任務(wù)。CDMA 在頻率、時(shí)間、空間上重疊，它具有系統(tǒng)容量大，抗干擾、抗多徑能力高的 優(yōu)點(diǎn)，當(dāng)今碼分多址技術(shù)己成為3G移動(dòng)通信的主流技術(shù)，但這個(gè)技術(shù)的缺 點(diǎn)在于系統(tǒng)中的用戶數(shù)量受到偽隨機(jī)碼數(shù)量的限制，實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較復(fù)雜。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明是為了解決傳統(tǒng)多址方式中存在的多頻道信號(hào)互調(diào)干擾嚴(yán)重、頻 率利用率低、容量小，系統(tǒng)復(fù)雜、需要精確的定時(shí)和同步技術(shù)，系統(tǒng)用戶數(shù) 受隨機(jī)碼數(shù)量限制等問(wèn)題，從而提出了一種分?jǐn)?shù)傅立葉變換域多址信號(hào)的產(chǎn) 生與接收方法。本方法由以下步驟實(shí)現(xiàn)步驟一、第l信息源l-l、第2信息源2-l，……，第n信息源n-l分別 輸出二進(jìn)制數(shù)字信息c々)、c2(0，……， n為自然數(shù);步驟二、第1切普信號(hào)生成器1-2、第2切普信號(hào)生成器2-2，……，第 n切普信號(hào)生成器n-2分別輸出切普信號(hào)y;(,)、 /2(0，……，/ w;步驟三、在第1用戶的發(fā)射端，將q(/)和/々)送入第1波形生成器1-3 進(jìn)行調(diào)制，當(dāng)",)為1時(shí)，第1波形生成器1-3輸出參數(shù)為&的切普信號(hào)^(,) = 0)3(2^ +Vr。，當(dāng)c々)為0時(shí)，第1波形生成器1-3輸出參數(shù)為、的 切普信號(hào)附々)-cos(2;r/(;-Vrf2);在第2用戶的發(fā)射端，將q(0和/W)送入第2波形生成器2-3進(jìn)行調(diào)制, 當(dāng)c^)為1時(shí)，第2波形生成器2-3輸出參數(shù)為h的切普信號(hào) m2(/) = COS(2;r/。/ + V^)，當(dāng)&(0為0時(shí)，第2波形生成器2-3輸出參數(shù)為-h的 切普信號(hào)m20) = cos(2;r/(/ - hW2);在第n用戶的發(fā)射端，將"W和/"W送入第n波形生成器n-3進(jìn)行調(diào)制， 當(dāng)"(0為1時(shí)，第n波形生成器n-3輸出參數(shù)為h的切普信號(hào) mnW-cosPTT/^ + Vrf2),當(dāng)&(0為0時(shí)，第n波形生成器n-3輸出參數(shù)為-fc 的切普信號(hào)附"(/)-cos(2;r/e/-Vr );其中，& 、 h、 ......、 h是互不相等的自然數(shù)；步驟四、第l用戶發(fā)送端天線l-4、第2用戶發(fā)送端天線2-4、……、第 n發(fā)送端天線n-4分別將m^)、 m2W、……、m々)發(fā)射出去；步驟五、第l接收端天線l-5、第2接收端天線2-5、……、第n接收端 天線n-5分別將接收到的信號(hào)m(f)經(jīng)第1濾波器1-6、第2濾波器2-6、……、 第n濾波器n-6濾波后送入第l采樣器l-7、第2采樣器2-7、……、第n采 樣器n-7禧到離散采樣值；其中》<0 =附1(0+附2(0 +……+附 0);步驟六、將步驟五得到的離散采樣值通過(guò)a階分?jǐn)?shù)傅立葉變換器1-8、 /72 階分?jǐn)?shù)傅立葉變換器2-8、……、a階分?jǐn)?shù)傅立葉變換器n-8分別進(jìn)行離散a 階分?jǐn)?shù)傅立葉變換、離散a階分?jǐn)?shù)傅立葉變換、……、離散;^階分?jǐn)?shù)傅立葉 變換，變換結(jié)果分別記為/p,")、 /P2(")、……、/p>)，其中M p2 #……化5步驟七、第1峰值位置判決器l-9在a階分?jǐn)?shù)傅立葉域上判斷人(")的波形峰值位置，當(dāng)峰值位置出現(xiàn)在分?jǐn)?shù)域的前半段時(shí)對(duì)應(yīng)的峰值位置判決器輸出1，當(dāng)峰值位置出現(xiàn)在分?jǐn)?shù)域的后半段時(shí)對(duì)應(yīng)的峰值位置判決器輸出O;第2峰值位置判決器2-9、在a階分?jǐn)?shù)傅立葉域上判斷/j")的波形峰值 位置，當(dāng)峰值位置出現(xiàn)在分?jǐn)?shù)域的前半段時(shí)對(duì)應(yīng)的峰值位置判決器輸出1， 當(dāng)峰值位置出現(xiàn)在分?jǐn)?shù)域的后半段時(shí)對(duì)應(yīng)的峰值位置判決器輸出0，第n峰值位置判決器n-9在p"階分?jǐn)?shù)傅立葉域上判斷/, (")的波形峰值位 置，當(dāng)峰值位置出現(xiàn)在分?jǐn)?shù)域的前半段時(shí)對(duì)應(yīng)的峰值位置判決器輸出1，當(dāng) 峰值位置出現(xiàn)在分?jǐn)?shù)域的后半段時(shí)對(duì)應(yīng)的峰值位置判決器輸出0。有益效果本發(fā)明通過(guò)改變切普信號(hào)參數(shù)H直來(lái)完成多址過(guò)程，不需要 構(gòu)造傳統(tǒng)碼分多址系統(tǒng)中復(fù)雜的具有正交或準(zhǔn)正交性的地址碼， 一方面系統(tǒng) 復(fù)雜度降低，另一方面用戶數(shù)量也不受偽隨機(jī)碼的數(shù)量的限制。本方法在接 收端加入離散分?jǐn)?shù)傅立葉變換運(yùn)算，直接通過(guò)峰值位置(即切普信號(hào)的能量 聚集位置)來(lái)解調(diào)，而不需要相應(yīng)分?jǐn)?shù)傅立葉逆變換，因此運(yùn)算量和快速傅 立葉變換相同，僅為AHog(A0，因此運(yùn)算量也相應(yīng)降低50%。由于本發(fā)明的 基本思想是利用了不同參數(shù)A的切普信號(hào)在相應(yīng)的不同階數(shù)分?jǐn)?shù)域上有最佳 的能量聚集的性質(zhì)，所以其他發(fā)射端的信號(hào)在該接收端沒(méi)有能量聚集，因此 不會(huì)影響對(duì)峰值的判決，從而有效避免了傳統(tǒng)碼分多址系統(tǒng)因碼序列的非正 交性引起的多址干擾。同時(shí)，本方法具有精確的定時(shí)和同步技術(shù)，推廣使用 能力強(qiáng)。


圖l是本發(fā)明的發(fā)射結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的接收結(jié)構(gòu)示意圖；圖 3是一號(hào)用戶發(fā)射的參數(shù)^=0.25時(shí)切普信號(hào)經(jīng); 1階分?jǐn)?shù)傅立葉變換后的波 形；圖4是一號(hào)用戶發(fā)^"的參數(shù)*1=-0.25時(shí)切普信號(hào)經(jīng)/ 1階分?jǐn)?shù)傅立葉變換 后的波形；圖5、圖6是一號(hào)用戶接收端接收的m(O經(jīng)濾波采樣離散后進(jìn)行A 階分?jǐn)?shù)傅立葉變換后的波形。
具體實(shí)施方式
具體實(shí)施方式
一下面結(jié)合圖1~圖5具體說(shuō)明本實(shí)施方式。本實(shí)施方式 的一種分?jǐn)?shù)傅立葉變換域多址的信號(hào)產(chǎn)生與接收方法的方法步驟為步驟一、第1信息源1-1、第2信息源2-1，……，第n信息源n-l分別 輸出二進(jìn)制數(shù)字信息q(O、 c2(0，……，"W， n為自然數(shù)；步驟二、第1切普信號(hào)生成器l-2、第2切普信號(hào)生成器2-2，……，第 n切普信號(hào)生成器n-2分別輸出切普信號(hào)y;(,)、 /2(0，……，步驟三、在第i用戶的發(fā)射端，將c^)和y;w送入第1波形生成器1-3進(jìn)行調(diào)制，當(dāng)q( )為1時(shí)，第1波形生成器1-3輸出參數(shù)為^的切普信號(hào)m々)-cos(2W + Vr。，當(dāng)q(/)為0時(shí)，第1波形生成器1-3輸出參數(shù)為的 切普信號(hào)/ 1(0 = 。03(2;2://-^^2);在第2用戶的發(fā)射端，將qW和/2(/)送入第2波形生成器2-3進(jìn)行調(diào)制， 當(dāng)q(/)為1時(shí)，第2波形生成器2-3輸出參數(shù)為h的切普信號(hào) m2W = COS(2;r/。"Vr,2)，當(dāng)&(0為0時(shí)，第2波形生成器2-3輸出參數(shù)為-h的 切普信號(hào)附2 (0 = cos(2;r/of — te2);在第n用戶的發(fā)射端，將c"(/)和/"W送入第n波形生成器n-3進(jìn)行調(diào)制， 當(dāng)&W為1時(shí)，第n波形生成器n-3輸出參數(shù)為L(zhǎng)的切普信號(hào) 腸(/)-cos(2W + Vr,2)，當(dāng)c々)為0時(shí)，第n波形生成器n-3輸出參數(shù)為-fc的 切普信號(hào).mn(0-cos(2;r/。卜V^);其中，&、 h、……、h是互不相等的自然 數(shù)；步驟四、第1用戶發(fā)送端天線1-4、第2用戶發(fā)送端天線2-4、……、第 n發(fā)送端天線n-4分別將m々)、m2(/)、……、^(/)發(fā)射出去；步驟五、第l接收端天線l-5、第2接收端天線2-5、……、第n接收端 天線n-5分別將接收到的信號(hào)m(0經(jīng)第1濾波器1-6、第2濾波器2-6、……、 第n濾波器n-6濾波后送入第l采樣器l-7、第2采樣器2-7、……、第n采 樣器n-7得到離散采樣值；其中巧(/) +附2(,) +……+ m (,);步驟六、將步驟五得到的離散采樣值通過(guò)a階分?jǐn)?shù)傅立葉變換器1-8、 a 階分?jǐn)?shù)傅:立葉變換器2-8、……、^階分?jǐn)?shù)傅立葉變換器n-8分別進(jìn)行離散A 階分?jǐn)?shù)傅立葉變換、離散A階分?jǐn)?shù)傅立葉變換、……、離散^階分?jǐn)?shù)傅立葉 變換，變換結(jié)果分別記為A(")、 /P2(")、……、/J"),其中步驟七、第1峰值位置判決器1-9在A階分?jǐn)?shù)傅立葉域上判斷的波 形峰值位置，當(dāng)峰值位置出現(xiàn)在分?jǐn)?shù)域的前半段時(shí)對(duì)應(yīng)的峰值位置判決器輸 出1，當(dāng)峰值位置出現(xiàn)在分?jǐn)?shù)域的后半段時(shí)對(duì)應(yīng)的峰值位置判決器輸出o;第2峰值位置判決器2-9、在^階分?jǐn)?shù)傅立葉域上判斷4(")的波形峰值 位置，當(dāng)峰值位置出現(xiàn)在分?jǐn)?shù)域的前半段時(shí)對(duì)應(yīng)的峰值位置判決器輸出i， 當(dāng)峰值位置出現(xiàn)在分?jǐn)?shù)域的后半段時(shí)對(duì)應(yīng)的峰值位置判決器輸出0，1說(shuō)明書(shū)第5/6頁(yè)第n峰值位置判決器n-9在盧階分?jǐn)?shù)傅立葉域上判斷/, (")的波形峰值位 置，當(dāng)峰值位置出現(xiàn)在分?jǐn)?shù)域的前半段時(shí)對(duì)應(yīng)的峰值位置判決器輸出1，當(dāng) 峰值位置出現(xiàn)在分?jǐn)?shù)域的后半段時(shí)對(duì)應(yīng)的峰值位置判決器輸出0;將n路信 息分別通過(guò)第1信息輸出器1-10、第2信息輸出器2-10、……第n信息輸出 其n-10輸出。本發(fā)明的基本思想是不同參數(shù)A的切普信號(hào)在相應(yīng)的不同階數(shù)分?jǐn)?shù)域上 有最佳的能量聚集特性。在每個(gè)用戶的發(fā)射端，用二進(jìn)制信源信息對(duì)切普信 號(hào)進(jìn)行調(diào)制，當(dāng)二進(jìn)制信源信息為l時(shí)，輸出時(shí)域?qū)挾葹閞，參數(shù)yk的切普信 號(hào)；二進(jìn)制信源信息為O時(shí)，輸出時(shí)域?qū)挾葹閞，參數(shù)-A的切普信號(hào)，不同 用戶使用不同的參數(shù)"在每個(gè)用戶的接收端將接收到的信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)^階 的分?jǐn)?shù)傅立葉變換。每個(gè)發(fā)射端使用不同參數(shù)it的切普信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，每個(gè) 接收端使用相應(yīng)P階的分?jǐn)?shù)傅立葉變換進(jìn)行解調(diào)。對(duì)于相應(yīng)的發(fā)端，解調(diào)后 的切普信號(hào)能量聚集，表現(xiàn)為一個(gè)沖擊函數(shù)，對(duì)于接收到的其他用戶的信號(hào), 不會(huì)產(chǎn)生同樣的能量聚集特性。最后對(duì)峰值位置進(jìn)行判決，當(dāng)峰值位置在分 數(shù)域的前半段時(shí)輸出1，當(dāng)峰值位置在分?jǐn)?shù)域的后半段時(shí)輸出0，解調(diào)出相應(yīng) 用戶的信息。在圖2和圖3中&值為0.25與-0.25時(shí)，在相應(yīng)的分?jǐn)?shù)傅立葉域上，其峰 值位置與比較平坦部分的位置完全相反。當(dāng)^為正時(shí)，峰值出現(xiàn)在分?jǐn)?shù)域的 前半段，當(dāng)&為負(fù)，峰值出現(xiàn)在分?jǐn)?shù)域的后半段，參見(jiàn)下式 c(O = (exp[/(2;r/j + ;r V2)] + exp[-/(2;r+ r)]} / 2當(dāng) & 為正時(shí)，切普信號(hào)表達(dá)式為 = {exp[/(27r/" + "fe2)] + exp[-/(2;r/(/ + d,2)]} / 2 ，其中exp[/(2;r/j + d/2 )〗在對(duì)應(yīng)分 數(shù)傅立葉變換域上為能量聚集部分，expH(2;r/^ + ;^2)]在對(duì)應(yīng)分?jǐn)?shù)傅立葉變 換域上為比較平坦部分；當(dāng)&為負(fù)時(shí)，切普信號(hào)表達(dá)式為 c(O = {exp[/(2;r/J-;r"2)] + exp[《-2;ry^ + ;r&2)]}/2 ，其中exp[/(2;r/0/ -"&2)]在對(duì)應(yīng)分 數(shù)傅立葉域上為比較平坦部分，exp[/(-h/。, + ;^2)]在對(duì)應(yīng)分?jǐn)?shù)傅立葉域上為 能量聚集部分。因此解調(diào)過(guò)程也是根據(jù)以上的信號(hào)特性來(lái)進(jìn)行峰值位置判決。 圖4與圖:5是接收到的四個(gè)用戶的發(fā)射信號(hào)之和附(,)經(jīng)過(guò)A階分?jǐn)?shù)傅立葉變換后的分?jǐn)?shù)域波形，其中圖4為峰值位置位于分?jǐn)?shù)域前半段，解調(diào)信息為l，圖5峰值位置位于分?jǐn)?shù)域后半段，解調(diào)信息為0。從圖中可以明顯看出，其他用戶的發(fā)送信息沒(méi)有明顯能量聚集，而相應(yīng)用戶的信息能量聚集，可以通 過(guò)峰值位^置判決完成就解調(diào)過(guò)程。
權(quán)利要求
1、一種分?jǐn)?shù)傅立葉變換域多址的信號(hào)產(chǎn)生與接收方法，其特征在于它由以下步驟實(shí)現(xiàn)步驟一、第1信息源(1-1)、第2信息源(2-1)，……，第n信息源(n-1)分別輸出二進(jìn)制數(shù)字信息c1(t)、c2(t)，……，cn(t)，n為自然數(shù)；步驟二、第1切普信號(hào)生成器(1-2)、第2切普信號(hào)生成器(2-2)，……，第n切普信號(hào)生成器(n-2)分別輸出切普信號(hào)f1(t)、f2(t)，……，fn(t)；步驟三、在第1用戶的發(fā)射端，將c1(t)和f1(t)送入第1波形生成器(1-3)進(jìn)行調(diào)制，當(dāng)c1(t)為1時(shí)，第1波形生成器(1-3)輸出參數(shù)為k1的切普信號(hào)m1(t)＝cos(2πf0t+k1πt2)，當(dāng)c1(t)為0時(shí)，第1波形生成器(1-3)輸出參數(shù)為-k1的切普信號(hào)m1(t)＝cos(2πf0t-k1πt2)；在第2用戶的發(fā)射端，將c2(t)和f2(t)送入第2波形生成器(2-3)進(jìn)行調(diào)制，當(dāng)c2(t)為1時(shí)，第2波形生成器(2-3)輸出參數(shù)為k2的切普信號(hào)m2(t)＝cos(2πf0t+k2πt2)，當(dāng)c2(t)為0時(shí)，第2波形生成器(2-3)輸出參數(shù)為-k2的切普信號(hào)m2(t)＝cos(2πf0t-k2πt2)；……在第n用戶的發(fā)射端，將cn(t)和fn(t)送入第n波形生成器(n-3)進(jìn)行調(diào)制，當(dāng)cn(t)為1時(shí)，第n波形生成器(n-3)輸出參數(shù)為kn的切普信號(hào)mn(t)＝cos(2πf0t+knπt2)，當(dāng)cn(t)為0時(shí)，第n波形生成器(n-3)輸出參數(shù)為-kn的切普信號(hào)mn(t)＝cos(2πf0t-knπt2)；其中，k1、k2、……、kn是互不相等的自然數(shù)；步驟四、第1用戶發(fā)送端天線(1-4)、第2用戶發(fā)送端天線(2-4)、……、第n發(fā)送端天線(n-4)分別將m1(t)、m2(t)、……、mn(t)發(fā)射出去；步驟五、第1接收端天線(1-5)、第2接收端天線(2-5)、……、第n接收端天線(n-5)分別將接收到的信號(hào)m(t)經(jīng)第1濾波器(1-6)、第2濾波器(2-6)、……、第n濾波器(n-6)濾波后送入第1采樣器(1-7)、第2采樣器(2-7)、……、第n采樣器(n-7)得到離散采樣值；其中m(t)＝m1(t)+m2(t)+……+mn(t)；步驟六、將步驟五得到的離散采樣值通過(guò)p1階分?jǐn)?shù)傅立葉變換器(1-8)、p2階分?jǐn)?shù)傅立葉變換器(2-8)、……、pn階分?jǐn)?shù)傅立葉變換器(n-8)分別進(jìn)行離散p1階分?jǐn)?shù)傅立葉變換、離散p2階分?jǐn)?shù)傅立葉變換、……、離散pn階分?jǐn)?shù)傅立葉變換，變換結(jié)果分別記為fp1(u)、fp2(u)、……、fpn(u)，其中p1≠p2≠……≠pn；步驟七、第1峰值位置判決器(1-9)在p1階分?jǐn)?shù)傅立葉域上判斷fp1(u)的波形峰值位置，當(dāng)峰值位置出現(xiàn)在分?jǐn)?shù)域的前半段時(shí)對(duì)應(yīng)的峰值位置判決器輸出1，當(dāng)峰值位置出現(xiàn)在分?jǐn)?shù)域的后半段時(shí)對(duì)應(yīng)的峰值位置判決器輸出0；第2峰值位置判決器(2-9)、在p2階分?jǐn)?shù)傅立葉域上判斷fp2(u)的波形峰值位置，當(dāng)峰值位置出現(xiàn)在分?jǐn)?shù)域的前半段時(shí)對(duì)應(yīng)的峰值位置判決器輸出1，當(dāng)峰值位置出現(xiàn)在分?jǐn)?shù)域的后半段時(shí)對(duì)應(yīng)的峰值位置判決器輸出0，……第n峰值位置判決器(n-9)在pn階分?jǐn)?shù)傅立葉域上判斷fpn(u)的波形峰值位置，當(dāng)峰值位置出現(xiàn)在分?jǐn)?shù)域的前半段時(shí)對(duì)應(yīng)的峰值位置判決器輸出1，當(dāng)峰值位置出現(xiàn)在分?jǐn)?shù)域的后半段時(shí)對(duì)應(yīng)的峰值位置判決器輸出0。
全文摘要
一種分?jǐn)?shù)傅立葉變換域多址的信號(hào)產(chǎn)生與接收方法，它涉及一種多址信號(hào)產(chǎn)生及接收方法。本發(fā)明是為了解決傳統(tǒng)多址方式中存在的多頻道信號(hào)互調(diào)干擾嚴(yán)重、容量小、需要精確的定時(shí)和同步技術(shù)，系統(tǒng)用戶數(shù)受隨機(jī)碼數(shù)量限制等問(wèn)題。實(shí)現(xiàn)本方法的步驟是在每個(gè)用戶的發(fā)射端，用二進(jìn)制信源信息對(duì)切普信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，當(dāng)信源信息為1時(shí)，輸出時(shí)域?qū)挾葹門，參數(shù)k的切普信號(hào)；信源信息為0時(shí)，輸出時(shí)域?qū)挾葹門，參數(shù)-k的切普信號(hào)，不用用戶使用不同的參數(shù)k。在每個(gè)用戶的接收端將接收到的信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)p階的分?jǐn)?shù)傅立葉變換。最后對(duì)峰值位置進(jìn)行判決，當(dāng)峰值位置在分?jǐn)?shù)域的前半段時(shí)輸出1，當(dāng)峰值位置在分?jǐn)?shù)域的后半段時(shí)輸出0，解調(diào)出相應(yīng)用戶的信息。
文檔編號(hào)H04J7/00GK101247198SQ20081006416
公開(kāi)日2008年8月20日 申請(qǐng)日期2008年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月24日
發(fā)明者吳宣利, 吳少川, 珣 唐, 沙學(xué)軍, 溫容慧, 遲永鋼, 佩 郭 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)