專利名稱：一種復(fù)載波調(diào)制方法、裝置及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種調(diào)制方法，具體地說(shuō)，是一種復(fù)載波調(diào)制方法、裝置及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
根據(jù)香農(nóng)公式C =妒.log^WW,其中C是信道容量，W是信道帶寬，S是信號(hào)功率， N是噪聲功率，可以看出信道容量與帶寬成正比，因此提高信道容量的最有效的辦法就是增加帶寬，另外也可以看出，增加信號(hào)功率也可以提高信道容量。在當(dāng)前通訊系統(tǒng)中，人們使用載波調(diào)制技術(shù)將不同的信息載波到不同的頻帶上傳輸，其實(shí)質(zhì)就是為了充分利用帶寬資源來(lái)提高信道容量。目前常用載波調(diào)制原理如圖1所示，基帶復(fù)信號(hào)的實(shí)部和虛部分別與載波COS(COt)及Sin(COt)相乘，最后累加發(fā)送出去， 這個(gè)過(guò)程可以用公式表示如下sBP(t) = RelApa)^^,其中sBP(t)是載波調(diào)制信號(hào)，eiut 是復(fù)載波信號(hào)，％>(t)是基帶復(fù)信號(hào)，Re是取實(shí)部。這個(gè)公式的原理就是時(shí)域信號(hào)的相乘等價(jià)與頻域信號(hào)的卷積，通過(guò)載波頻率信號(hào)與基帶信號(hào)的卷積過(guò)程將基帶信號(hào)搬移到載波頻帶。顯然在目前的載波調(diào)制方法中，雖然基帶信號(hào)是復(fù)數(shù)，載波信號(hào)也是復(fù)數(shù)，但是最終發(fā)送的載波調(diào)制信號(hào)卻只取實(shí)部，因此發(fā)送的是實(shí)信號(hào)，本文稱之為實(shí)載波調(diào)制。目前使用的實(shí)載波調(diào)制方法事實(shí)上造成了頻譜資源的成倍的浪費(fèi)及信號(hào)能量的成倍的損失，其原因主要是沒(méi)有正確的認(rèn)識(shí)和使用負(fù)頻率。首先，負(fù)頻率是存在的。如圖2所示，定義逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的角度為+ θ，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)
的角度為-θ，那么根據(jù)角頻率的定義《 =—,可以知道，負(fù)角頻率-ω = 一^^并不是由
atat
“負(fù)的時(shí)間”產(chǎn)生的，而是由于“負(fù)的角度”產(chǎn)生的，因此正負(fù)頻率實(shí)際上只是代表平面上存
在著兩種不同方向上的旋轉(zhuǎn)，存在正負(fù)兩種旋轉(zhuǎn)本質(zhì)上是由于平面是有兩個(gè)面的。本文把
旋轉(zhuǎn)方向符合右手法則的正頻率定義為右旋頻率，簡(jiǎn)稱右頻率，把旋轉(zhuǎn)方向符合左手法則
的負(fù)頻率可以定義為左旋頻率，簡(jiǎn)稱左頻率。除非特別引用，本文后續(xù)將采用左右頻率、左
右頻帶及左右頻譜等術(shù)語(yǔ)替代現(xiàn)有技術(shù)中所述的正負(fù)頻率、正負(fù)頻帶及正負(fù)頻譜等。到目前為止，無(wú)論是教材還是工程實(shí)現(xiàn)，人們定義的可用帶寬都是處于帶正號(hào)的右頻譜范圍，而左頻譜就是因?yàn)閿?shù)學(xué)表達(dá)上帶負(fù)號(hào)被選擇性地拋棄了，如圖3所示，這是目前最前沿的LTE通訊協(xié)議中的頻帶劃分，完全無(wú)視帶負(fù)號(hào)的頻譜資源。理解了左頻率的自然存在，那么如何區(qū)分左右頻率，或者說(shuō)如何描述平面上的這兩種旋轉(zhuǎn)呢？這就是歐拉公式e±iut = (^( 0士化化(0^)，如圖4所示，e_iut與eiut 分別代表著順時(shí)針與逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)的兩條曲線，對(duì)應(yīng)著左右兩種頻率的信號(hào)。雖然在“時(shí)間-復(fù)數(shù)”空間中很容易區(qū)分出左右頻率信號(hào)，但顯然左右頻率信號(hào)在“時(shí)間-實(shí)部”平面上的投影都是實(shí)信號(hào)cos (ω t)，即Re {e_iut} = Re {e+iMt} = cos (ω t)，因此當(dāng)我們看到一個(gè)實(shí)信號(hào)時(shí)，就無(wú)法區(qū)分它是左頻率信號(hào)還是右頻率信號(hào)的投影，從概率上講，該信號(hào)是左頻率還是右頻率的概率是相等的，都是1/2，即Cos(COt) = (e_iut+e+i，/2。因此，只含有一個(gè)自由度的實(shí)信號(hào)是不完備的，要想對(duì)一個(gè)頻率信號(hào)進(jìn)行無(wú)歧義描述至少需要使用兩個(gè)自由度的復(fù)信號(hào)。或者說(shuō)，一個(gè)頻率信號(hào)的完備的描述一定是一個(gè)復(fù)數(shù)形式，在完備描述下復(fù)數(shù)形式的左右頻率6]吣與^吣是兩個(gè)可以區(qū)分的完全獨(dú)立的頻率，因此可以承載完全獨(dú)立的信息。如上所分析，實(shí)載波調(diào)制產(chǎn)生的實(shí)信號(hào)實(shí)際上造成了左右頻率的混淆，導(dǎo)致了左右頻帶都被占用而且左右頻帶上的信息是共軛對(duì)稱的，不是獨(dú)立的信息。實(shí)載波調(diào)制的頻譜搬移如圖5所示。順便說(shuō)一句，由于實(shí)載波調(diào)制方式是從不完備的一維實(shí)信號(hào)里觀察二維復(fù)信號(hào)，因此人們經(jīng)常會(huì)對(duì)實(shí)載波調(diào)制方式引出的左頻帶產(chǎn)生了極大的困惑，在不知道它的意義和作用時(shí)，可能會(huì)誤認(rèn)為左頻帶只是一個(gè)鏡像，不是真實(shí)存在的，更嚴(yán)重的觀點(diǎn)是認(rèn)為左頻帶的信號(hào)是有害的，因此出現(xiàn)了很多諸如“鏡像抑制”等方法。目前在解調(diào)時(shí)也認(rèn)為接收的是實(shí)信號(hào)，因此也只對(duì)實(shí)信號(hào)進(jìn)行了乘法，即頻帶搬移，一般做法是將右頻帶搬移到基帶，因此左頻帶被搬移到遠(yuǎn)離基帶2倍的位置，通過(guò)基帶濾波后左頻帶的信息被全部抹掉了。雖然左頻帶的鏡像信息是冗余的，但直接丟掉實(shí)際上造成了信號(hào)能量的成倍損失。實(shí)載波解調(diào)的頻譜搬移如圖6所示。信號(hào)從發(fā)送到接收的過(guò)程的能量損失如圖7所示，完整的復(fù)信號(hào)是左旋或右旋的平面信號(hào)(a)，經(jīng)過(guò)實(shí)載波調(diào)制的光柵效應(yīng)(b)，再經(jīng)過(guò)接收天線的投影效應(yīng)(c)，實(shí)際接收的信號(hào)能量損失可能是4倍以上。幸運(yùn)的是，采用這種不完備的實(shí)載波解調(diào)，正是因?yàn)樽笥翌l率上攜帶的信息是共軛鏡像的，因此解調(diào)端即使是搞混了左右頻率，接收到了左頻率上的信息也是一樣的，這時(shí)只需要將I、Q數(shù)據(jù)交換就可以把信息鏡像回來(lái)，這也是很多儀器上有一個(gè)對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行I、Q交換的選項(xiàng)的原因。通過(guò)上面所述的調(diào)制解調(diào)中的頻帶搬移過(guò)程，我們也可以看出頻率實(shí)際上是一個(gè)相對(duì)值，隨著參考頻率變化而變化，這里參考頻率是調(diào)制及解調(diào)頻率，只有頻率間的距離即頻帶才有絕對(duì)意義，這也從另一個(gè)角度證實(shí)了 “負(fù)頻率”的真實(shí)存在。綜上所述，由于對(duì)左頻率的天生偏見(jiàn)，在目前所有的通訊系統(tǒng)中，包括無(wú)線、有線、 光纖及雷達(dá)等所有的帶寬定義都忽視了左頻率的頻譜資源，造成了一半的頻譜資源被浪費(fèi)。同時(shí)，目前實(shí)載波調(diào)制也使左右頻帶都被占用，實(shí)載波解調(diào)也使左右頻帶信號(hào)能量有一個(gè)被拋棄。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提出一種復(fù)載波調(diào)制方法、裝置及系統(tǒng)。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種復(fù)載波調(diào)制方法，采用復(fù)信號(hào)作為載波信號(hào)對(duì)待載波信號(hào)％>(t)進(jìn)行調(diào)制，得到復(fù)載波調(diào)制信號(hào)，所述復(fù)載波信號(hào)為e_iut或
i ω t
e ο進(jìn)一步的，所述復(fù)載波調(diào)制信號(hào)為復(fù)信號(hào)，包括實(shí)部信號(hào)和虛部信號(hào)；進(jìn)一步的， 所述實(shí)部信號(hào)與虛部信號(hào)在傳輸介質(zhì)的空間中保持垂直發(fā)送；進(jìn)一步的，采用復(fù)載波信號(hào)對(duì)待載波信號(hào)進(jìn)行調(diào)制的步驟中采用公式％>(t) = ^⑴一吣，其中sBP(t)是復(fù)載波調(diào)制信號(hào)，％>(t)是待載波信號(hào)，是左旋復(fù)載波信號(hào)，頻率-ω的取值范圍是0到-⑴；進(jìn)一步的，所述左旋復(fù)載波信號(hào)的旋轉(zhuǎn)方向符合左手法則；進(jìn)一步的，采用復(fù)載波信號(hào)對(duì)待載波信號(hào)進(jìn)行調(diào)制的步驟中采用公式sBP(t)，其中sBP(t)是復(fù)載波調(diào)制信號(hào)，
是待載波信號(hào)，是右旋復(fù)載波信號(hào)，其中頻率+ ω的取值范圍是0到+ c ；進(jìn)一步的，所述右旋復(fù)載波信號(hào)的旋轉(zhuǎn)方向符合右手法則；進(jìn)一步的，采用廠―'對(duì)第一待載波信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，采用乂 對(duì)第二待載波信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，其中Q1 = ω2，其中第一待載波信號(hào)與第二待載波信號(hào)為獨(dú)立信息。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種復(fù)載波調(diào)制裝置，用于采用復(fù)信號(hào)作為載波信號(hào)對(duì)待載波信號(hào)％>(t)進(jìn)行調(diào)制，得到復(fù)載波調(diào)制信號(hào)，所述復(fù)載波信號(hào)為e_iut 或廣。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種復(fù)載波調(diào)制/解調(diào)系統(tǒng)，包括復(fù)載波調(diào)制裝置和復(fù)載波解調(diào)裝置，其中，復(fù)載波調(diào)制裝置，用于采用復(fù)信號(hào)作為載波信號(hào)對(duì)待載波信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，得到復(fù)載波調(diào)制信號(hào)，所述復(fù)載波信號(hào)為e_iut或eiut。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種復(fù)載波解調(diào)裝置，用于采用復(fù)信號(hào)作為載波信號(hào)對(duì)已調(diào)制信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，得到復(fù)載波解調(diào)信號(hào)，所述復(fù)載波信號(hào)為或eiut。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種復(fù)載波解調(diào)裝置，用于采用復(fù)信號(hào)作為載波信號(hào)對(duì)已調(diào)制信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，得到復(fù)載波解調(diào)信號(hào)，所述復(fù)載波信號(hào)為或eiut。 具體包括復(fù)載波解調(diào)信號(hào)實(shí)部調(diào)制單元和復(fù)載波解調(diào)信號(hào)虛部調(diào)制單元。進(jìn)一步的，當(dāng)調(diào)制端采用右旋復(fù)載波，則解調(diào)裝置采用是左旋復(fù)載波解調(diào)，實(shí)部調(diào)制單元包括第一乘法器，第二乘法器和第一累加器，所述第一乘法器用于將待載波信號(hào)的實(shí)部與COS(COt)相乘，所述第二乘法器用于待載波信號(hào)的虛部與-Sin(Ot)相乘，并在第一累加器進(jìn)行累加；所述虛部調(diào)制單元包括第三乘法器，第四乘法器和第二累加器，所述第三乘法器用于將待載波信號(hào)的實(shí)部與Sin(Qt)相乘，所述第二乘法器用于待載波信號(hào)的虛部與COS(COt)相乘，并在累加器進(jìn)行累加；進(jìn)一步的，當(dāng)調(diào)制端采用左旋復(fù)載波，則解調(diào)裝置采用是右旋復(fù)載波解調(diào)，實(shí)部調(diào)制單元包括第一乘法器，第二乘法器和第一累加器，所述第一乘法器用于將待載波信號(hào)的實(shí)部與COS(Ot)相乘，所述第二乘法器用于待載波信號(hào)的虛部與Sin(Ot)相乘，并在第一累加器進(jìn)行累加；所述虛部調(diào)制單元包括第三乘法器，第四乘法器和第二累加器，所述第三乘法器用于將待載波信號(hào)的實(shí)部與-sin (ω t)相乘，所述第二乘法器用于待載波信號(hào)的虛部與COS(Ot)相乘，并在累加器進(jìn)行累加。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種復(fù)載波調(diào)制/解調(diào)系統(tǒng)，包括復(fù)載波調(diào)制裝置和實(shí)載波解調(diào)裝置，其中，復(fù)載波調(diào)制裝置用于采用復(fù)信號(hào)作為載波信號(hào)對(duì)待載波信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，得到復(fù)載波調(diào)制信號(hào)，所述復(fù)載波信號(hào)為e_iut或eiut。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種復(fù)載波調(diào)制/解調(diào)系統(tǒng)，包括實(shí)載波調(diào)制裝置和復(fù)載波解調(diào)裝置，其中，所述復(fù)載波解調(diào)裝置用于采用復(fù)信號(hào)作為載波信號(hào)對(duì)已調(diào)制信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，得到復(fù)載波解調(diào)信號(hào)，所述復(fù)載波信號(hào)為e_iut或eiut。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種復(fù)載波調(diào)制信號(hào)發(fā)送裝置，包括實(shí)部信號(hào)發(fā)送單元和虛部信號(hào)發(fā)送單元，所述實(shí)部信號(hào)發(fā)送單元用于發(fā)送復(fù)載波調(diào)制信號(hào)中的實(shí)部信號(hào)，所述虛部信號(hào)發(fā)送單元用于發(fā)送復(fù)載波調(diào)制信號(hào)中的虛部信號(hào)，且實(shí)部信號(hào)與虛部信號(hào)空間上垂直。進(jìn)一步的，實(shí)部信號(hào)發(fā)送單元和虛部信號(hào)發(fā)送單元為空間上相互垂直的線極化天線；或者實(shí)部信號(hào)發(fā)送單元和虛部信號(hào)發(fā)送單元為圓極化天線；進(jìn)一步的，一種復(fù)載波調(diào)制信號(hào)接收裝置，包括實(shí)部信號(hào)接收單元和虛部信號(hào)接收單元，所述實(shí)部信號(hào)接收單元用于接收復(fù)載波調(diào)制信號(hào)中的實(shí)部信號(hào)，所述虛部信號(hào)接收單元用于接收復(fù)載波調(diào)制信號(hào)中的虛部信號(hào)，且實(shí)部信號(hào)與虛部信號(hào)空間上垂直；進(jìn)一步的，所述實(shí)部信號(hào)接收單元和虛部信號(hào)接收單元為空間上相互垂直的線極化天線；或者實(shí)部信號(hào)接收單元和虛部信號(hào)接收單元為圓極化天線。首先，與實(shí)載波調(diào)制相比，復(fù)載波調(diào)制使用完備描述的復(fù)信號(hào)e±iut作為載波信號(hào)對(duì)待載波信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，因此左右頻帶可以獨(dú)立的承載信息，充分發(fā)揮了頻譜資源；其次， 由于復(fù)載波調(diào)制傳輸?shù)氖切D(zhuǎn)的復(fù)信號(hào)，信號(hào)的強(qiáng)度即復(fù)數(shù)的模是一個(gè)定值，因此避免了信號(hào)能量的損失；最后，與實(shí)載波解調(diào)相比，復(fù)載波解調(diào)采用完備描述的復(fù)信號(hào)作為載波信號(hào)對(duì)已調(diào)制信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，可以將左右頻帶上的信息獨(dú)立解調(diào)出來(lái)。因此使用本發(fā)明所述復(fù)載波調(diào)制及解調(diào)方法，頻譜利用率是實(shí)載波調(diào)制及解調(diào)方法的兩倍，并且信號(hào)能量得到了更好的保持。綜上所述，本發(fā)明提出的一種復(fù)載波調(diào)制及解調(diào)方法能夠充分利用了左右頻譜資源，信號(hào)能量損失小，因此極大的提高了信道的容量。


此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中圖1 現(xiàn)有技術(shù)中的調(diào)制原理；圖2 復(fù)平面上角度的定義；圖3 =LTE通訊協(xié)議中帶寬的劃分；圖4 空間中的兩種旋轉(zhuǎn)e_iut與eiut ；圖5 實(shí)載波調(diào)制頻譜搬移過(guò)程；圖6 實(shí)載波解調(diào)頻譜搬移過(guò)程；圖7 實(shí)載波信號(hào)能量損失示意圖；圖8 左旋復(fù)載波調(diào)制的原理；圖9 左旋復(fù)載波調(diào)制結(jié)構(gòu)圖；圖10 左旋復(fù)載波調(diào)制頻譜搬移過(guò)程；圖11 右旋復(fù)載波調(diào)制的原理；圖12 右旋復(fù)載波調(diào)制結(jié)構(gòu)圖；圖13 右旋復(fù)載波調(diào)制頻譜搬移過(guò)程；圖14 右旋復(fù)載波解調(diào)的原理；圖15 右旋復(fù)載波解調(diào)頻譜搬移過(guò)程；圖16 左旋復(fù)載波解調(diào)的原理；圖17 左旋復(fù)載波解調(diào)頻譜搬移過(guò)程；圖18 左右旋復(fù)載波調(diào)制不同信息；圖19 左右旋復(fù)載波解調(diào)不同信息；圖20 右旋復(fù)載波調(diào)制中頻信息；圖21 左旋復(fù)載波解調(diào)中頻信息；圖22 右旋復(fù)載波調(diào)制中頻實(shí)信號(hào)；圖23 右旋復(fù)載波二次調(diào)制；
圖24 兩種旋轉(zhuǎn)方向的電磁波。
具體實(shí)施例方式下文中將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。本發(fā)明基于以下原理一個(gè)頻率信號(hào)的完備描述是復(fù)數(shù)形式的，即e_iut或eiut形式，完備描述下，e_iut與eiut是兩個(gè)可以區(qū)分的頻率，因此可以承載獨(dú)立的信息。根據(jù)該原理，本發(fā)明采用e_iut或eiut作為載波信號(hào)，并稱e_iut為左旋復(fù)載波信號(hào)，稱eiut為右旋復(fù)載波信號(hào)。一種復(fù)載波調(diào)制方法，采用復(fù)信號(hào)作為載波信號(hào)對(duì)待載波信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，得到復(fù)載波調(diào)制信號(hào)，所述復(fù)載波信號(hào)為ω t或^ ω t。使用左旋復(fù)載波信號(hào)調(diào)制的公式如下sBP(t)= ⑴一吣，其中sBP(t)是復(fù)載波調(diào)制信號(hào)，％>(t)是基帶復(fù)信號(hào)，e_iut是左旋復(fù)載波信號(hào)。左旋復(fù)載波調(diào)制的原理、結(jié)構(gòu)及過(guò)程分別見(jiàn)圖8、圖9及圖10。由圖8可以看出，左旋復(fù)載波調(diào)制信號(hào)的實(shí)部和虛部都在傳輸介質(zhì)中傳輸，因此介質(zhì)中傳輸?shù)氖亲笮膹?fù)信號(hào)。由圖9可以看出，左旋復(fù)載波調(diào)制過(guò)程實(shí)際上是實(shí)部信號(hào)和虛部信號(hào)分別調(diào)制。由圖10可以看出，由于左旋復(fù)信號(hào)是確定的左頻率信號(hào)，所以左旋復(fù)載波調(diào)制信號(hào)只占用了左頻帶。使用右旋復(fù)載波信號(hào)調(diào)制的公式如下％>(t) = Su)(t)eiut，其中％P(t)是復(fù)載波調(diào)制信號(hào)，Su^t)是基帶復(fù)信號(hào)，eiut是右旋復(fù)載波信號(hào)。右旋復(fù)載波調(diào)制的原理、結(jié)構(gòu)及過(guò)程分別見(jiàn)圖11、圖12及圖13。由圖11可以看出，右旋復(fù)載波調(diào)制信號(hào)的實(shí)部和虛部都在傳輸介質(zhì)中傳輸，因此介質(zhì)中傳輸?shù)氖怯倚膹?fù)信號(hào)。由圖12可以看出，右旋復(fù)載波調(diào)制過(guò)程實(shí)際上是實(shí)部信號(hào)和虛部信號(hào)分別調(diào)制。由圖13可以看出，由于右旋復(fù)信號(hào)是確定的右頻率信號(hào)，所以右旋復(fù)載波調(diào)制信號(hào)只占用了右頻帶。復(fù)載波調(diào)制是將待載波信號(hào)搬移到載波頻帶的過(guò)程，同樣復(fù)載波解調(diào)是將已載波信號(hào)從載波頻帶搬移回來(lái)的過(guò)程，從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，都是頻譜搬移，只是搬移方向相反，因此左旋復(fù)載波調(diào)制信號(hào)要用右旋復(fù)載波信號(hào)解調(diào)，同樣右旋復(fù)載波調(diào)制信號(hào)要用左旋復(fù)載波信號(hào)解調(diào)。左旋復(fù)載波調(diào)制信號(hào)使用右旋復(fù)載波信號(hào)解調(diào)，公式如下Sm>(t) = SBP(t)eiut = (8 ρα)β- ω^eiwt = Su)(t)，其中iw(t)是接收的復(fù)信號(hào)，eiut是右旋復(fù)載波信號(hào)，sBP(t)是復(fù)載波調(diào)制信號(hào)，即已調(diào)制信號(hào)。右旋復(fù)載波調(diào)制信號(hào)解調(diào)原理及過(guò)程如圖14和15所示。右旋復(fù)載波調(diào)制信號(hào)使用左旋復(fù)載波信號(hào)解調(diào)，公式如下Sm>(t) = sBP(t)e_iut =( ⑴^，一“ = ^^)，其中Sm)(t)是接收的復(fù)信號(hào)，eiut是左旋復(fù)載波信號(hào)，sBP (t) 是復(fù)載波調(diào)制信號(hào)，即已調(diào)制信號(hào)。左旋復(fù)載波調(diào)制信號(hào)解調(diào)原理及過(guò)程如圖16和17所
7J\ ο由于左右旋復(fù)載波信號(hào)是獨(dú)立的信號(hào)，因此可以獨(dú)立的承載不同的信息，這個(gè)過(guò)
8程如圖18所示，待載波信號(hào)A和B可以各自采用0^和載波到左頻帶及右頻帶。同樣也可以分別解調(diào)下來(lái)，這個(gè)過(guò)程如圖19所示。這樣與現(xiàn)有技術(shù)相比，占用同樣的頻帶，卻可以傳輸兩種獨(dú)立的待載波信號(hào)。載波調(diào)制及解調(diào)的本質(zhì)是頻譜搬移，因此不限定帶載波信號(hào)在頻譜中的位置。待載波信號(hào)可以是基帶信號(hào)，也可以是中頻信號(hào)，甚至可以是已調(diào)制信號(hào)，2次調(diào)制信號(hào)或N 次調(diào)制信號(hào)。如圖20及21所示，該實(shí)施例采用的是右旋復(fù)載波，解調(diào)采用的是左旋復(fù)載波， 該過(guò)程為中頻信號(hào)的復(fù)載波調(diào)制過(guò)程。載波調(diào)制及解調(diào)的本質(zhì)是頻譜搬移，因此不限定帶載波信號(hào)的形式。待載波信號(hào)可以是模擬信號(hào)，也可以是數(shù)字信號(hào)，可以是復(fù)信號(hào)，也可以是實(shí)信號(hào)。如圖22所示，該實(shí)施例過(guò)程為中頻實(shí)信號(hào)的復(fù)載波調(diào)制過(guò)程，這里的調(diào)制采用的是右旋復(fù)載波。載波調(diào)制及解調(diào)的本質(zhì)是頻譜搬移，因此可以看出調(diào)制及解調(diào)滿足“可加性”及 “可交換性”，即復(fù)載波調(diào)制及解調(diào)過(guò)程可以不限定次數(shù)的進(jìn)行，即可以一次調(diào)制，2次調(diào)
制.......，N次調(diào)制，等效于一次累加和調(diào)制，同時(shí)調(diào)制的順序也可以交換不影響累加結(jié)
果，公式如下ω。= ωα+ωε2+ωε3+. . . +ω。Ν，如圖23所示，這是一個(gè)2次調(diào)制。本發(fā)明提供了一種復(fù)載波調(diào)制裝置，用于采用復(fù)信號(hào)作為載波信號(hào)對(duì)待載波信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，得到復(fù)載波調(diào)制信號(hào)，所述復(fù)載波信號(hào)為e_iut或etut。本發(fā)明復(fù)載波調(diào)制裝置具體包括復(fù)載波調(diào)制信號(hào)實(shí)部調(diào)制單元和復(fù)載波調(diào)制信號(hào)虛部調(diào)制單元。復(fù)載波調(diào)制裝置實(shí)施例一，如圖9所示，采用左旋復(fù)載波信號(hào)調(diào)制實(shí)部調(diào)制單元包括第一乘法器，第二乘法器和第一累加器，所述第一乘法器用于將待載波信號(hào)的實(shí)部與 COS(Wt)相乘，所述第二乘法器用于待載波信號(hào)的虛部與Sin(Ot)相乘，并在第一累加器進(jìn)行累加得到復(fù)載波調(diào)制信號(hào)的實(shí)部；虛部調(diào)制單元包括第三乘法器，第四乘法器和第二累加器，所述第三乘法器用于將待載波信號(hào)的實(shí)部與-sin (ω t)相乘，所述第二乘法器用于待載波信號(hào)的虛部與COS(Ot)相乘，并在累加器進(jìn)行累加，從而得到完整的復(fù)載波調(diào)制信號(hào)。復(fù)載波調(diào)制裝置實(shí)施例二如圖12所示，采用右旋復(fù)載波信號(hào)調(diào)制實(shí)部調(diào)制單元包括第一乘法器，第二乘法器和第一累加器，所述第一乘法器用于將待載波信號(hào)的實(shí)部與COS(Ot)相乘，所述第二乘法器用于待載波信號(hào)的虛部與-Sin(Qt)相乘，并在第一累加器進(jìn)行累加；虛部調(diào)制單元包括第三乘法器，第四乘法器和第二累加器，所述第三乘法器用于將待載波信號(hào)的實(shí)部與Sin(Qt)相乘，所述第二乘法器用于待載波信號(hào)的虛部與 cos (ω t)相乘，并在累加器進(jìn)行累加，從而得到完整的復(fù)載波調(diào)制信號(hào)。本發(fā)明還提供了一種復(fù)載波解調(diào)裝置，用于采用復(fù)信號(hào)作為載波信號(hào)對(duì)已調(diào)制信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，得到復(fù)載波解調(diào)信號(hào)，所述復(fù)載波信號(hào)為或eiut。具體包括復(fù)載波解調(diào)信號(hào)實(shí)部解調(diào)單元和復(fù)載波解調(diào)信號(hào)虛部解調(diào)單元。實(shí)施例一當(dāng)調(diào)制端采用左旋復(fù)載波調(diào)制，則解調(diào)裝置采用是右旋復(fù)載波解調(diào)，實(shí)部解調(diào)單元包括第一乘法器，第二乘法器和第一累加器，所述第一乘法器用于將待載波信號(hào)的實(shí)部與COS(Ot)相乘，所述第二乘法器用于待載波信號(hào)的虛部與-Sin(Ot)相乘，并在第一累加器進(jìn)行累加；所述虛部解調(diào)單元包括第三乘法器，第四乘法器和第二累加器，所述第三乘法器用于將待載波信號(hào)的實(shí)部與Sin(Ot)相乘，所述第二乘法器用于待載波信號(hào)的虛部與COS(Ot)相乘，并在累加器進(jìn)行累加。具體示意圖與圖9雷同，在此不重復(fù)附圖。實(shí)施例二 當(dāng)調(diào)制端采用右旋復(fù)載波調(diào)制，則解調(diào)裝置采用是左旋復(fù)載波解調(diào)，實(shí)部解調(diào)單元包括第一乘法器，第二乘法器和第一累加器，所述第一乘法器用于將待載波信號(hào)的實(shí)部與Cos(COt)相乘，所述第二乘法器用于待載波信號(hào)的虛部與Sin(Qt)相乘，并在第一累加器進(jìn)行累加；所述虛部解調(diào)單元包括第三乘法器，第四乘法器和第二累加器，所述第三乘法器用于將待載波信號(hào)的實(shí)部與-Sin(Qt)相乘，所述第二乘法器用于待載波信號(hào)的虛部與cos (ω t)相乘，并在累加器進(jìn)行累加。具體示意圖與圖12雷同，在此不重復(fù)附圖。本發(fā)明還提供了一種復(fù)載波調(diào)制/解調(diào)系統(tǒng)，本系統(tǒng)在調(diào)制端為復(fù)載波調(diào)制裝置時(shí)，在解調(diào)端可以為復(fù)載波或?qū)嵼d波調(diào)制裝置；在調(diào)制端為實(shí)載波調(diào)制裝置時(shí)，在解調(diào)端可以為復(fù)載波或?qū)嵼d波調(diào)制裝置。一種復(fù)載波調(diào)制/解調(diào)系統(tǒng)實(shí)施例一，包括復(fù)載波調(diào)制裝置和復(fù)載波解調(diào)裝置， 其中復(fù)載波調(diào)制裝置，用于采用復(fù)信號(hào)作為載波信號(hào)對(duì)待載波信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，得到復(fù)載波調(diào)制信號(hào)，所述復(fù)載波信號(hào)為或eiut ；所述復(fù)載波解調(diào)裝置，用于采用復(fù)信號(hào)作為載波信號(hào)對(duì)已調(diào)制信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，得到復(fù)載波解調(diào)信號(hào)，所述復(fù)載波信號(hào)為或eiut?！N復(fù)載波調(diào)制/解調(diào)系統(tǒng)實(shí)施例二，包括復(fù)載波調(diào)制裝置和實(shí)載波解調(diào)裝置， 其中，所述復(fù)載波調(diào)制裝置用于采用復(fù)信號(hào)作為載波信號(hào)對(duì)待載波信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，得到復(fù)載波調(diào)制信號(hào)，所述復(fù)載波信號(hào)為或eiut。一種復(fù)載波調(diào)制/解調(diào)系統(tǒng)實(shí)施例三，包括實(shí)載波調(diào)制裝置和復(fù)載波解調(diào)裝置， 其中，所述復(fù)載波解調(diào)裝置用于采用復(fù)信號(hào)作為載波信號(hào)對(duì)已調(diào)制信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，得到復(fù)載波解調(diào)信號(hào)，所述復(fù)載波信號(hào)為或eiut。本發(fā)明還提供了一種復(fù)載波調(diào)制信號(hào)發(fā)送裝置，用于發(fā)送按照前述復(fù)載波調(diào)制方法調(diào)制得到的復(fù)載波調(diào)制信號(hào)。一種復(fù)載波調(diào)制信號(hào)發(fā)送裝置實(shí)施例一包括實(shí)部信號(hào)發(fā)送單元和虛部信號(hào)發(fā)送單元，其中實(shí)部信號(hào)發(fā)送單元用于發(fā)送復(fù)載波調(diào)制信號(hào)中的實(shí)部信號(hào)，其中虛部信號(hào)發(fā)送單元用于發(fā)送復(fù)載波調(diào)制信號(hào)中的虛部信號(hào)，且實(shí)部信號(hào)與虛部信號(hào)空間上垂直。優(yōu)選的，所述實(shí)部信號(hào)發(fā)送單元和虛部信號(hào)發(fā)送單元為空間上相互垂直的線極化天線；或者實(shí)部信號(hào)發(fā)送單元和虛部信號(hào)發(fā)送單元為圓極化天線。本發(fā)明還提供了一種復(fù)載波調(diào)制信號(hào)接收裝置，用于接收按照前述復(fù)載波調(diào)制方法調(diào)制得到并發(fā)送出的復(fù)載波調(diào)制信號(hào)。一種復(fù)載波調(diào)制信號(hào)接收裝置實(shí)施例一，包括實(shí)部信號(hào)接收單元和虛部信號(hào)接收單元，所述實(shí)部信號(hào)接收單元用于接收復(fù)載波調(diào)制信號(hào)中的實(shí)部信號(hào)，所述虛部信號(hào)接收單元用于接收復(fù)載波調(diào)制信號(hào)中的虛部信號(hào)，且實(shí)部信號(hào)與虛部信號(hào)空間上垂直。優(yōu)選的，所述實(shí)部信號(hào)接收單元和虛部信號(hào)接收單元為空間上相互垂直的線極化天線；或者實(shí)部信號(hào)接收單元和虛部信號(hào)接收單元為圓極化天線。傳輸介質(zhì)中旋轉(zhuǎn)的復(fù)信號(hào)如圖4所示，根據(jù)歐拉公式= COS(COt) 士 isin(cot)及圖4可以看出i的物理含義就是空間上的垂直，因此只要能在傳輸介質(zhì)中發(fā)送出空間上相互垂直的實(shí)部信號(hào)及虛部信號(hào)，那么根據(jù)電場(chǎng)信號(hào)的矢量疊加原理，自然就構(gòu)成旋轉(zhuǎn)的復(fù)信號(hào)，該旋轉(zhuǎn)的復(fù)信號(hào)就是旋轉(zhuǎn)的電磁信號(hào)，如圖M所示兩種旋轉(zhuǎn)方向的電磁信號(hào)分別對(duì)應(yīng)左右旋復(fù)載波調(diào)制信號(hào)。綜上所述，采用復(fù)載波調(diào)制及解調(diào)方法充分的發(fā)揮了左右頻譜資源，在目前定義的帶寬情況下，得到了雙份頻譜資源，因此比實(shí)載波調(diào)制更有效的利用了頻譜，同時(shí)由于復(fù)載波調(diào)制在介質(zhì)中傳輸?shù)氖切D(zhuǎn)的復(fù)信號(hào)，因此能量損失也比實(shí)載波調(diào)制小。由于復(fù)載波調(diào)制能夠充分利用左右頻譜資源，能量損失小，因此復(fù)載波調(diào)制必將成為下一代通訊的主流。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)載波調(diào)制方法，采用復(fù)信號(hào)作為載波信號(hào)對(duì)待載波信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，得到復(fù)載波調(diào)制信號(hào)，所述復(fù)載波信號(hào)為ω t或^ ω t。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述復(fù)載波調(diào)制信號(hào)為復(fù)信號(hào)，包括實(shí)部信號(hào)和虛部信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述復(fù)載波調(diào)制信號(hào)的實(shí)部信號(hào)與虛部信號(hào)在傳輸介質(zhì)的空間中保持垂直發(fā)送。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，采用復(fù)載波信號(hào)對(duì)待載波信號(hào)進(jìn)行調(diào)制的步驟中，采用公式^⑴= ⑴一吣，其中是復(fù)載波調(diào)制信號(hào)，、Ρα)是待載波信號(hào)，e_iut是左旋復(fù)載波信號(hào)，頻率- ω的取值范圍是0到-⑴。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述左旋復(fù)載波信號(hào)的旋轉(zhuǎn)方向符合左手法則。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，采用復(fù)載波信號(hào)對(duì)待載波信號(hào)進(jìn)行調(diào)制的步驟中，采用公式=、Ρα)^ω ，其中是復(fù)載波調(diào)制信號(hào)，α)是待載波信號(hào)，eiut是右旋復(fù)載波信號(hào)，其中頻率+ ω的取值范圍是0到+⑴。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述右旋復(fù)載波信號(hào)的旋轉(zhuǎn)方向符合右手法則。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，采用 對(duì)第一待載波信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，采用d 對(duì)第二待載波信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，其中(O1= ω2，其中第一待載波信號(hào)與第二待載波信號(hào)為獨(dú)立信息。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述待載波信號(hào)為模擬信號(hào)，或者為離散的數(shù)字信號(hào)，或者為存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)；所述待載波信號(hào)為實(shí)信號(hào)，或者為復(fù)信號(hào)；所述待載波信號(hào)或者為原始信號(hào)，或者為基帶信號(hào)，或者為中頻信號(hào)，或者為已調(diào)制信號(hào)，或者為N次調(diào)制信號(hào)；所述復(fù)載波信號(hào)為模擬信號(hào)，或者為離散的數(shù)字信號(hào)，或者為存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，當(dāng)復(fù)載波信號(hào)頻率為= ωα+ω。2+ω。3+...+ω。Ν，可采用頻率為ω。的復(fù)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，或者采用頻率為ωα，ωε2, ω03. ... ωεΝ的復(fù)信號(hào)多次進(jìn)行調(diào)制，調(diào)制順序可交換。
11.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述復(fù)載波調(diào)制信號(hào)是在有線、無(wú)線或者光纖傳輸介質(zhì)中傳輸?shù)男D(zhuǎn)的電磁信號(hào)。
12.一種復(fù)載波調(diào)制裝置，用于采用復(fù)信號(hào)作為載波信號(hào)對(duì)待載波信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，得到復(fù)載波調(diào)制信號(hào)，所述復(fù)載波信號(hào)為ω t或^ ω t。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于，具體包括復(fù)載波調(diào)制信號(hào)實(shí)部調(diào)制單元和復(fù)載波調(diào)制信號(hào)虛部調(diào)制單元。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于，所述實(shí)部調(diào)制單元包括第一乘法器，第二乘法器和第一累加器，所述第一乘法器用于將待載波信號(hào)的實(shí)部與COS(Ot)相乘，所述第二乘法器用于待載波信號(hào)的虛部與-Sin(Qt)相乘，并在第一累加器進(jìn)行累加；所述虛部調(diào)制單元包括第三乘法器，第四乘法器和第二累加器，所述第三乘法器用于將待載波信號(hào)的實(shí)部與Sin(Ot)相乘，所述第二乘法器用于待載波信號(hào)的虛部與COS(Qt)相乘，并在累加器進(jìn)行累加。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于，所述實(shí)部調(diào)制單元包括第一乘法器，第二乘法器和第一累加器，所述第一乘法器用于將待載波信號(hào)的實(shí)部與COS(Ot)相乘，所述第二乘法器用于待載波信號(hào)的虛部與Sin(Ot)相乘，并在第一累加器進(jìn)行累加；所述虛部調(diào)制單元包括第三乘法器，第四乘法器和第二累加器，所述第三乘法器用于將待載波信號(hào)的實(shí)部與-Sin(Qt)相乘，所述第二乘法器用于待載波信號(hào)的虛部與COS(Ot)相乘，并在累加器進(jìn)行累加。
16.一種復(fù)載波調(diào)制/解調(diào)系統(tǒng)，包括復(fù)載波調(diào)制裝置和復(fù)載波解調(diào)裝置，其中，所述復(fù)載波調(diào)制裝置，用于采用復(fù)信號(hào)作為載波信號(hào)對(duì)待載波信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，得到復(fù)載波調(diào)制信號(hào)，所述復(fù)載波信號(hào)為e_iut或eiut ；所述復(fù)載波解調(diào)裝置，用于采用復(fù)信號(hào)作為載波信號(hào)對(duì)已調(diào)制信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，得到復(fù)載波解調(diào)信號(hào)，所述復(fù)載波信號(hào)為或eiut。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)為數(shù)字或模擬通訊系統(tǒng)，或?yàn)閺V播系統(tǒng)，或?yàn)檫b感遙測(cè)及遙控系統(tǒng)。
18.一種復(fù)載波調(diào)制/解調(diào)系統(tǒng)，包括復(fù)載波調(diào)制裝置和實(shí)載波解調(diào)裝置，其中，所述復(fù)載波調(diào)制裝置用于采用復(fù)信號(hào)作為載波信號(hào)對(duì)待載波信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，得到復(fù)載波調(diào)制信號(hào)，所述復(fù)載波信號(hào)為e_iut或eiut。
19.一種復(fù)載波調(diào)制/解調(diào)系統(tǒng)，包括實(shí)載波調(diào)制裝置和復(fù)載波解調(diào)裝置，其中，所述復(fù)載波解調(diào)裝置用于采用復(fù)信號(hào)作為載波信號(hào)對(duì)已調(diào)制信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，得到復(fù)載波解調(diào)信號(hào)，所述復(fù)載波信號(hào)為e_iut或eiut。
20.一種復(fù)載波調(diào)制信號(hào)發(fā)送裝置，包括實(shí)部信號(hào)發(fā)送單元和虛部信號(hào)發(fā)送單元，所述實(shí)部信號(hào)發(fā)送單元用于發(fā)送復(fù)載波調(diào)制信號(hào)中的實(shí)部信號(hào)，所述虛部信號(hào)發(fā)送單元用于發(fā)送復(fù)載波調(diào)制信號(hào)中的虛部信號(hào)，且實(shí)部信號(hào)與虛部信號(hào)空間上垂直。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的裝置，其特征在于，所述實(shí)部信號(hào)發(fā)送單元和虛部信號(hào)發(fā)送單元為空間上相互垂直的線極化天線；或者實(shí)部信號(hào)發(fā)送單元和虛部信號(hào)發(fā)送單元為圓極化天線。
22.一種復(fù)載波調(diào)制信號(hào)接收裝置，包括實(shí)部信號(hào)接收單元和虛部信號(hào)接收單元，所述實(shí)部信號(hào)接收單元用于接收復(fù)載波調(diào)制信號(hào)中的實(shí)部信號(hào)，所述虛部信號(hào)接收單元用于接收復(fù)載波調(diào)制信號(hào)中的虛部信號(hào)，且實(shí)部信號(hào)與虛部信號(hào)空間上垂直。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的裝置，其特征在于，所述實(shí)部信號(hào)接收單元和虛部信號(hào)接收單元為空間上相互垂直的線極化天線；或者實(shí)部信號(hào)接收單元和虛部信號(hào)接收單元為圓極化天線。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種復(fù)載波調(diào)制方法、裝置及系統(tǒng)，其特點(diǎn)是使用e-iωt或eiωt作為載波頻率對(duì)待載波信號(hào)進(jìn)行載波調(diào)制，介質(zhì)中傳輸?shù)恼{(diào)制信號(hào)是旋轉(zhuǎn)的復(fù)信號(hào)，使用該方法能夠使左右頻帶承載獨(dú)立的信息，因此提高了頻譜利用率。采用本發(fā)明提出的一種復(fù)載波調(diào)制方法能夠充分利用了左右頻譜資源，信號(hào)能量損失小，因此極大的提高了信道的容量。
文檔編號(hào)H04L27/00GK102457459SQ201010540478
公開(kāi)日2012年5月16日 申請(qǐng)日期2010年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月16日
發(fā)明者杜凡平, 楊君怡 申請(qǐng)人:中興通訊股份有限公司