專利名稱：基于分?jǐn)?shù)傅立葉變換域的線性調(diào)頻信號(hào)干擾回避傳輸方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無(wú)線通信中的傳輸技術(shù)，具體涉及一種基于分?jǐn)?shù)傅立葉 變換域的線性調(diào)頻信號(hào)干擾回避的傳輸方法。
技術(shù)背景分?jǐn)?shù)傅立葉變換是一種廣義的傅立葉變換，信號(hào)在分?jǐn)?shù)階傅立葉域上的 表示同時(shí)包含了時(shí)域和頻域上的信息。分?jǐn)?shù)傅立葉變換的積分形式定義為<formula>formula see original document page 57</formula>其中/(0為信號(hào)的時(shí)域表達(dá)形式，F(xiàn)VW為/(0的P階分?jǐn)?shù)傅立葉變換，u為 分?jǐn)?shù)域坐標(biāo)，a = ;^/2。當(dāng)"-;r/2時(shí)尸V(")為傳統(tǒng)的傅立葉變換。由于分?jǐn)?shù) 傅立葉變換是信號(hào)在一組正交的線性調(diào)頻信號(hào)基上的展開，因此分?jǐn)?shù)傅立葉 變換在某個(gè)分?jǐn)?shù)階傅立葉域中對(duì)給定的線性調(diào)頻信號(hào)(切普信號(hào))具有最好 的能量聚集特性，即一個(gè)切普信號(hào)在適當(dāng)?shù)姆謹(jǐn)?shù)階傅立葉變換域中將表現(xiàn)為 一個(gè)沖擊函數(shù)。其中切普信號(hào)的表達(dá)式為<formula>formula see original document page 57</formula>參數(shù)P。、 /。、 A分別表示切普信號(hào)的初始相位、中心頻率和調(diào)頻率，A表示切普信號(hào)的幅值，*與帶寬^的關(guān)系為5 = ^,其中r為切普信號(hào)的時(shí)域?qū)挾取６鴤鹘y(tǒng)傅立葉變換的基函數(shù)為正弦波，因此切普信號(hào)在傳統(tǒng)的傅立葉變換中不會(huì)產(chǎn)生明顯的能量聚集特性。在實(shí)際通信系統(tǒng)中，發(fā)射端發(fā)射的信號(hào)為實(shí)函數(shù)，取兩個(gè)共軛的切普信號(hào)疊加，相位取0，使其成為余弦函數(shù)形式 c(O = (exp[/(2;r+ ;rfe2)] + exp[-/(2;ry^ + ;r^2)]} / 2<formula>formula see original document page 57</formula>)雖然分?jǐn)?shù)域通信系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、抗多徑干擾等特點(diǎn)，但是由于只改 變了切普信號(hào)的調(diào)頻率"也就是只改變了切普信號(hào)的帶寬B，而沒有改變切 普信號(hào)的中心沒有更多的抗多址干擾的方法，從而使系統(tǒng)容量及性能受到了限制。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是為了解決分?jǐn)?shù)域通信系統(tǒng)只改變了切普信號(hào)的調(diào)頻率h也就是只改變了切普信號(hào)的帶寬B，而沒有改變切普信號(hào)的中心頻率/。， 使各切普信號(hào)在頻域上產(chǎn)生重疊導(dǎo)致系統(tǒng)容量和性能受到限制的問題。本發(fā)明的技術(shù)方案是通過以下步驟實(shí)現(xiàn) 發(fā)射過程步驟一、數(shù)據(jù)源輸出二進(jìn)制信息碼元附(O。 步驟二、切普信號(hào)生成器同時(shí)輸出兩路切普信號(hào)。步驟三、將二進(jìn)制信息碼元wW與兩路切普信號(hào)一起送入波形生成器進(jìn) 行調(diào)制，當(dāng)二進(jìn)制信息碼元m(,)為1時(shí)發(fā)射調(diào)頻率為+A的切普信號(hào)q(0，當(dāng) 二進(jìn)制信息碼元m(0為0時(shí)發(fā)射調(diào)頻率為Ht的切普信號(hào)&(f)。步驟四、波形生成器產(chǎn)生的切普信號(hào)和載波生成器產(chǎn)生的載波信號(hào)w(f) 進(jìn)行相乘，產(chǎn)生的高頻信號(hào)s(^經(jīng)發(fā)射端天線發(fā)射。接收過程步驟五、將接收到的信號(hào)"O通過濾波器進(jìn)行帶通濾波，濾波器的中心 頻率和帶寬與此用戶所使用的切普信號(hào)的中心頻率和帶寬相等。步驟六、分?jǐn)?shù)傅立葉變換器對(duì)通過濾波翠后的信號(hào)^(f)進(jìn)行離散p階分 數(shù)傅立葉變換得到厶(")，p值與切普信號(hào)的調(diào)頻率k值應(yīng)滿足 /2)關(guān)系。步驟七、峰值位置判決器在p階分?jǐn)?shù)傅立葉域上判斷l(xiāng)y;(")l的波形峰值位 置，當(dāng)峰值位置出現(xiàn)在分?jǐn)?shù)域幅度譜的前半段時(shí)輸出為1，當(dāng)峰值位置出現(xiàn) 在分?jǐn)?shù)域幅度譜的后半段時(shí)輸出為0，從而得到了用戶的信息。本發(fā)明在發(fā)射過程利用切普信號(hào)作為載波信號(hào)，使不同用戶發(fā)射不同調(diào) 頻率為k的切普信號(hào)的基礎(chǔ)上，把切普信號(hào)與載波信號(hào)相乘，使切普信號(hào)的 中心頻率/。搬移到不同頻段上，這樣不同的用戶信息所占用的頻段在允許的 范圍內(nèi)能盡可能的分開，避免了各切普信號(hào)在頻域上產(chǎn)生重疊導(dǎo)致系統(tǒng)容量 和性能受到限制的問題。


圖1是本發(fā)明發(fā)射裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明接收裝置的結(jié)構(gòu)示 意圖；圖3是切普信號(hào)x々^cos(2;rx340x, + 10;^)即用戶1經(jīng)pa階分?jǐn)?shù)傅立葉 變換后的幅度譜波形圖；圖4是切普信號(hào)x2(0-5xcos(2;rx280"-40W)即用戶 2經(jīng)pb階分?jǐn)?shù)傅立葉變換后的幅度譜波形圖；圖5是切普信號(hào);c(0^x々)+ A(/) 經(jīng)pa階分?jǐn)?shù)傅立葉變換后的幅度譜波形圖；圖6是切普信號(hào);c(/) = x, + x2(0經(jīng) pb階分?jǐn)?shù)傅立葉變換后的幅度譜波形圖；圖7是用戶1和用戶2的頻譜圖； 圖8是接收過程中用戶1經(jīng)過濾波器和分?jǐn)?shù)傅立葉變換器后得到的分?jǐn)?shù)域幅 度譜波形圖。
具體實(shí)施方式
具體實(shí)施方式
一結(jié)合圖1和圖2說(shuō)明本實(shí)施方式。本實(shí)施方式的發(fā)射裝置由數(shù)據(jù)源l、波形生成器2、切普信號(hào)生成器3、 乘法器4和載波生成器5組成。發(fā)射過程步驟一、數(shù)據(jù)源1輸出二進(jìn)制信息碼元m(O 。步驟二、切普信號(hào)生成器3同時(shí)輸出兩路切普信號(hào)。步驟三、將二進(jìn)制信息碼元m(O與兩路切普信號(hào)一起送入波形生成器2 進(jìn)行調(diào)制，當(dāng)二進(jìn)制信息碼元m(O為1時(shí)發(fā)射調(diào)頻率為+A的切普信號(hào)c^)， 當(dāng)二進(jìn)制信息碼元m(/)為0時(shí)發(fā)射調(diào)頻率為4的切普信號(hào)c"2(0。步驟四、波形生成器2產(chǎn)生的切普信號(hào)和載波生成器5產(chǎn)生的載波信號(hào) "(0進(jìn)行相乘，產(chǎn)生的高頻信號(hào)s^經(jīng)發(fā)射端天線發(fā)射。本實(shí)施方式的接收裝置由濾波器6、分?jǐn)?shù)傅立葉變換器7和峰值位置判 決器8組成。接收過程步驟五、將接收到的信號(hào)",)通過濾波器6進(jìn)行帶通濾波，濾波器6的 中心頻率和帶寬與此用戶所使用的切普信號(hào)的中心頻率和帶寬相等。步驟六、分?jǐn)?shù)傅立葉變換器7對(duì)通過濾波器6后的信號(hào)",)進(jìn)行離散p階分?jǐn)?shù)傅立葉變換得到力(")，p值與切普信號(hào)的調(diào)頻率k值應(yīng)滿足 ; = ott cot(|/O / 2)關(guān)系。步驟七、峰值位置判決器8在p階分?jǐn)?shù)傅立葉域上判斷l(xiāng)/p(")1的波形峰值 位置，當(dāng)峰值位置出現(xiàn)在分?jǐn)?shù)域幅度譜的前半段時(shí)輸出為1，當(dāng)峰值位置出 現(xiàn)在分?jǐn)?shù)域幅度譜的后半段時(shí)輸出為0，從而得到了用戶的信息。圖3 圖8給出了仿真驗(yàn)證的結(jié)果設(shè)傳輸l比特信息的切普信號(hào)時(shí)間為[-l， l]，用戶l使用的切普信號(hào)表達(dá) 式為;c々)-cos(2;rx340xf + 10;z"/2)，其中心頻率為340Hz，調(diào)頻率為10Hz/s，則 其占用的頻帶寬帶為330Hz到350Hz，接收過程使用的分?jǐn)?shù)傅立葉變換階數(shù) pa=0. 0635階，用戶1經(jīng)pa階分?jǐn)?shù)傅立葉變換器后得到的幅度譜波形如圖3; 用戶2使用的切普信號(hào)表達(dá)式為X2(f^5xcos(2;rx280x卜40;r/2)，其中心頻率為 280Hz，調(diào)頻率為-40Hz/s，則其占用的頻帶寬帶為240Hz到320Hz，接收過 程使用的分?jǐn)?shù)傅立葉變換階數(shù)pb=0. 0159階，.用戶2經(jīng)pb階分?jǐn)?shù)傅立葉變 換器后得到的幅度譜波形如圖4;.從圖3中可以看出，用戶1的調(diào)頻率為正， 其分?jǐn)?shù)域幅度峰值在分?jǐn)?shù)域的前半段；從圖4可以看出，用戶2的調(diào)頻率為 負(fù)，其分?jǐn)?shù)域幅度峰值在分?jǐn)?shù)域的后半段。用戶l和用戶2接收到的信號(hào)均為x(f卜x々)+ x2(0，信號(hào)^)進(jìn)行Pa階分?jǐn)?shù)傅立葉變換得到的分?jǐn)?shù)域幅度譜 波形如圖5，從圖5中可以看出，由于用戶2的切普信號(hào)幅度較大，所以在分?jǐn)?shù)域的后半段產(chǎn)生了較大的值，造成了明顯的多用戶干擾，若干擾用戶較多或干擾信號(hào)幅度較大時(shí)會(huì)使分?jǐn)?shù)域后半段的值大于前半段的值，造成用戶1的數(shù)據(jù)解調(diào)錯(cuò)誤；信號(hào)x(O進(jìn)行pb階分?jǐn)?shù)傅立葉變換得到的分?jǐn)?shù)域幅度譜波形如圖6，從圖6中可以看出，在分?jǐn)?shù)域前半段產(chǎn)生的干擾值較小，說(shuō)明用戶1的信號(hào)對(duì)用戶2的數(shù)據(jù)解調(diào)影響不大。用戶1和用戶2的頻譜如圖7，從圖7中可以看出，用戶1和用戶2的信號(hào)在頻譜上沒有重疊。在用戶1的接收端，首先通過頻域?yàn)V波濾除用戶2的信號(hào)，再經(jīng)戸階分?jǐn)?shù)傅立葉變換，得到的分?jǐn)?shù)域幅度譜波形如圖8，從圖8中可以看出，經(jīng)頻域?yàn)V波后用戶2對(duì)用戶1造成的干擾明顯降低。
權(quán)利要求
1、基于分?jǐn)?shù)傅立葉變換域的線性調(diào)頻信號(hào)干擾回避傳輸方法，其特征在于它由以下步驟實(shí)現(xiàn)發(fā)射過程步驟一、數(shù)據(jù)源(1)輸出二進(jìn)制信息碼元m(t)；步驟二、切普信號(hào)生成器(3)同時(shí)輸出兩路切普信號(hào)；步驟三、將二進(jìn)制信息碼元m(t)與兩路切普信號(hào)一起送入波形生成器(2)進(jìn)行調(diào)制，當(dāng)二進(jìn)制信息碼元m(t)為1時(shí)發(fā)射調(diào)頻率為+k的切普信號(hào)c1(t)，當(dāng)二進(jìn)制信息碼元m(t)為0時(shí)發(fā)射調(diào)頻率為-k的切普信號(hào)c2(t)；步驟四、波形生成器(2)產(chǎn)生的切普信號(hào)和載波生成器(5)產(chǎn)生的載波信號(hào)n(t)進(jìn)行相乘，產(chǎn)生的高頻信號(hào)s(t)經(jīng)發(fā)射端天線發(fā)射；接收過程步驟五、將接收到的信號(hào)r(t)通過濾波器(6)進(jìn)行帶通濾波，濾波器(6)的中心頻率和帶寬與此用戶所使用的切普信號(hào)的中心頻率和帶寬相等；步驟六、分?jǐn)?shù)傅立葉變換器(7)對(duì)通過濾波器(6)后的信號(hào)rs(t)進(jìn)行離散p階分?jǐn)?shù)傅立葉變換得到fp(u)，p值與切普信號(hào)的調(diào)頻率k值應(yīng)滿足p＝arc cot(|k|)/(π/2)關(guān)系；步驟七、峰值位置判決器(8)在p階分?jǐn)?shù)傅立葉域上判斷|fp(u)|的波形峰值位置，當(dāng)峰值位置出現(xiàn)在分?jǐn)?shù)域幅度譜的前半段時(shí)輸出為1，當(dāng)峰值位置出現(xiàn)在分?jǐn)?shù)域幅度譜的后半段時(shí)輸出為0，從而得到了用戶的信息。
全文摘要
基于分?jǐn)?shù)傅立葉變換域的線性調(diào)頻信號(hào)干擾回避傳輸方法，它涉及一種無(wú)線通信中的傳輸技術(shù)。本發(fā)明是為了解決分?jǐn)?shù)域通信系統(tǒng)只改變切普信號(hào)的調(diào)頻率，而沒有改變切普信號(hào)的中心頻率，使各切普信號(hào)在頻域上產(chǎn)生重疊導(dǎo)致系統(tǒng)容量和性能受到限制的問題。發(fā)射過程，數(shù)據(jù)源輸出二進(jìn)制數(shù)字信息碼元與切普信號(hào)一起送入波形生成器進(jìn)行調(diào)制，得到的切普信號(hào)和載波信號(hào)相乘，產(chǎn)生的高頻信號(hào)經(jīng)發(fā)射端天線發(fā)射；接收過程，將接收到的信號(hào)通過濾波器、分?jǐn)?shù)傅立葉變換器和峰值位置判決器得到用戶的信息。通過仿真驗(yàn)證更清晰的看出了不同的用戶信息所占用的頻段在允許的范圍內(nèi)能盡可能的分開，避免了多用戶時(shí)切普信號(hào)在頻域上的重疊，從而降低了用戶間的干擾。
文檔編號(hào)H04L27/26GK101252567SQ200810064308
公開日2008年8月27日 申請(qǐng)日期2008年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月16日
發(fā)明者吳宣利, 吳少川, 珣 唐, 沙學(xué)軍, 溫容慧, 遲永鋼, 高玉龍 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)