專利名稱：一種雙正交加擾調(diào)制傳輸方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線通信系統(tǒng)中傳輸技術(shù)的一種新方法，可以提高通信的安全性，屬于傳輸技術(shù)、通信技術(shù)。
2.
背景技術(shù)：
通信系統(tǒng)的信息安全傳輸日益受到關(guān)注。同時，并行傳輸是提高傳輸速率、實(shí)現(xiàn)寬帶化的方法之一。
在通常概念下，利用在某個正交系內(nèi)的多個正交函數(shù)來實(shí)現(xiàn)并行傳輸。如CDMA在碼空間是正交的；而多載波系統(tǒng)中的這些載波在頻域內(nèi)相互正交；TDMA系統(tǒng)則利用時域內(nèi)時隙間的正交性而進(jìn)行多用戶通信。在接收端，利用發(fā)送時存在的相互正交特性而得到每路傳輸?shù)男畔ⅰDMA系統(tǒng)來說，采用擴(kuò)頻技術(shù)，具有低的譜密度，波形安全性較高，但由于無線信道色散的影響，自干擾系統(tǒng)的影響，使其信號處理技術(shù)難度與復(fù)雜度大大增加，影響了寬帶化的應(yīng)用。同時，正交碼有限，限制了它的安全性。多載波系統(tǒng)就是將信道在頻域上劃分成多個子信道，每個子信道的頻譜特性都近乎平坦，使用多個互相獨(dú)立的子信道傳輸信號并在接收機(jī)中予以合并，以實(shí)現(xiàn)信號的頻率分集，從而克服了頻率選擇性衰落，保證了信號質(zhì)量。如OFDM(正交頻分復(fù)用)就是一種特殊的多載波并行傳輸技術(shù)。但在多載波系統(tǒng)中，發(fā)端與收端所采用的載波相同，通過波形分析，只要獲得發(fā)端所用載波，就可獲得所傳信息。因此，在傳輸信道上波形的安全性不能得到有效保障。
3.

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一是得到能在信道上保障信息安全傳輸?shù)念l譜效率高的雙正交信號； 本發(fā)明的目的之二是提出一種新型的雙正交加擾調(diào)制傳輸方法，使信號傳輸?shù)陌踩缘玫斤@著提高。
本發(fā)明的主要內(nèi)容是，基于廣義Fourier級數(shù)，利用逆變換算法，獲得雙正交函數(shù)的方法，提出一種雙正交加擾調(diào)制傳輸系統(tǒng)方案與傳輸模型。主要步驟如下 加擾階段 1)對輸入數(shù)據(jù)流進(jìn)行串并變換為L個并行支路數(shù)據(jù)流，每個支路的數(shù)據(jù)速率為原始數(shù)據(jù)速率的1/L倍，即符號周期擴(kuò)大為原始數(shù)據(jù)符號周期的L倍。這樣可以有效對抗多徑傳播造成的符號間干擾。
2)用發(fā)送端雙正交函數(shù)發(fā)生器中的L個函數(shù)分別對L個支路數(shù)據(jù)符號進(jìn)行加擾調(diào)制，然后把L個調(diào)制后的信號混合，送入信道傳輸。
解擾階段 3)在接收端，獲得同步后，用另一個雙正交函數(shù)發(fā)生器中的L個函數(shù)分別對接收信號進(jìn)行解擾。由于兩組函數(shù)的雙正交特性，只有對應(yīng)函數(shù)相關(guān)結(jié)果不為零，故能解擾出對應(yīng)支路信號。
4)對解擾出的L路數(shù)據(jù)信號判決，經(jīng)并串變換，即可得到傳輸?shù)男畔?。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)框圖如圖1所示。
雙正交函數(shù)發(fā)生器的雙正交函數(shù)選擇包括 1)選擇基函數(shù)，函數(shù)f(x)定義在與所選取的正交系有關(guān)的正交區(qū)間[a，b]上，并滿足加權(quán)平方可積條件其中h(x)為定義在正交區(qū)間內(nèi)的權(quán)函數(shù)，與所用的正交函數(shù)系有關(guān)，如圖2、圖3所示的定義在[-1，1]上的函數(shù)； 2)求取雙正交函數(shù)族，基函數(shù)f(x)可展開為定義在正交區(qū)間[a，b]的正交函數(shù)系級數(shù){P0(x)，P1(x)，…，Pn(x)，…}的形式稱作廣義Fourier級數(shù)，其中，可知廣義Fourier級數(shù)是加權(quán)正交的(例如，Legendre多項(xiàng)式、Chebyshev多項(xiàng)式，Hermit多項(xiàng)式等等，同時也包括三角函數(shù)系)。令nm＜L，L為階數(shù)。利用逆變換算法求出式中的n取不大于階數(shù)L的正整數(shù)，a-1(n)是a(n)的Dirichlet逆。與是雙正交的，即f(x)與

滿足 本系統(tǒng)具有很高的安全性。傳統(tǒng)正交通信系統(tǒng)中，信號在調(diào)制或加擾調(diào)制、解調(diào)或解擾過程中，發(fā)端與收端采用相同的載波或加擾信號，只要能獲得傳輸波形，傳輸信息就較容易被獲取。本發(fā)明基于上述雙正交函數(shù)理論，提出一種新型的雙正交加擾調(diào)制傳輸方法。該方法的核心思想就是把兩組雙正交函數(shù)族分別應(yīng)用在傳輸系統(tǒng)的收發(fā)兩端，完成對數(shù)據(jù)信息的加擾和解擾，有效對抗噪聲和符號間干擾，提高了安全性。
4.


圖1是基帶傳輸模型 AWGN 加性高斯白噪聲

加擾，相乘 ∫□積分器 圖2簡單函數(shù)實(shí)例 圖3簡單函數(shù)實(shí)例 圖4發(fā)送端處理后的混合信號波形 其中橫坐標(biāo)為仿真時間(s)，縱坐標(biāo)為信號幅度。
5.
具體實(shí)施例方式 以Legendre多項(xiàng)式為例，定義在區(qū)間[-1，1]，h(x)≡1的Legendre多項(xiàng)式的羅德利克形式的一般表達(dá)式為 可知Legendre函數(shù)系是加權(quán)正交的，且是非周期的。
有一函數(shù)如圖2所示。把函數(shù)展開為Legendre函數(shù)的形式，即并取Pn(x)的歸一化形式

取L＝6，則其前6個函數(shù)為 由逆變換算法，可得出與之對應(yīng)的6個函數(shù) 可證明函數(shù)族{fm(x)}和

是雙正交的。應(yīng)用此兩函數(shù)族的通信系統(tǒng)中，采用圖1所示的雙正交加擾調(diào)制基帶傳輸系統(tǒng)模型，基函數(shù)采用如圖2所示的f(x)。傳輸波形示例由圖4給出。
由以上可看出，本發(fā)明是一種全新的雙正交加擾調(diào)制傳輸方法，利用加解擾函數(shù)之間的雙正交特性，從類似噪聲的接收信號中能以不低于常規(guī)正交調(diào)制系統(tǒng)的BER性能恢復(fù)出傳輸?shù)男畔?，具有很高的系統(tǒng)安全性。
權(quán)利要求
1、一種雙正交加擾調(diào)制傳輸方法，其特征在于基于廣義Fourier級數(shù)，運(yùn)用逆變換算法，利用定義在正交區(qū)間內(nèi)的二次可積函數(shù)獲得雙正交函數(shù)族，當(dāng)函數(shù)改變時，得到不同的雙正交函數(shù)；利用獲得的雙正交函數(shù)族構(gòu)成加擾調(diào)制傳輸系統(tǒng)，其工作步驟如下
加擾階段
1)對輸入數(shù)據(jù)流進(jìn)行串并變換為L個并行支路數(shù)據(jù)流，每個支路的數(shù)據(jù)速率為原始數(shù)據(jù)速率的1/L倍，即符號周期擴(kuò)大為原始數(shù)據(jù)符號周期的L倍，這樣有效對抗多徑傳播造成的符號間干擾；
2)用發(fā)送端雙正交函數(shù)發(fā)生器中的L個函數(shù)分別對L個支路數(shù)據(jù)符號進(jìn)行加擾調(diào)制，然后把L個調(diào)制后的信號混合，送入信道傳輸；
解擾階段
3)在接收端，獲得同步后，用另一個雙正交函數(shù)發(fā)生器中的L個函數(shù)分別對接收信號進(jìn)行解擾，由于兩組函數(shù)的雙正交特性，對應(yīng)函數(shù)相關(guān)結(jié)果不為零，故能解擾出對應(yīng)支路信號；
4)對解擾出的L路數(shù)據(jù)信號判決，經(jīng)并串變換，得到傳輸?shù)男畔ⅰ?br> 2、如權(quán)利要求1所述的雙正交加擾調(diào)制傳輸方法，其特征在于所述的雙正交函數(shù)發(fā)生器的雙正交函數(shù)選擇包括以下步驟
1)選擇基函數(shù)，基函數(shù)f(x)定義在與選取的正交系有關(guān)的正交區(qū)間[a，b]上，并滿足加權(quán)平方可積條件其中h(x)為定義在正交區(qū)間內(nèi)的權(quán)函數(shù)，與所用的正交函數(shù)系有關(guān)；
2)求取雙正交函數(shù)族，基函數(shù)f(x)可展開為定義在正交區(qū)間[a，b]的正交函數(shù)系級數(shù){P0(x)，P1(x)，…，Pn(x)，…}的形式稱作廣義Fourier級數(shù)，其中，廣義Fourier級數(shù)是加權(quán)正交的，令nm＜L，L為階數(shù)，利用逆變換算法求出式中的n取不大于階數(shù)L的正整數(shù)，a-1(n)是a(n)的Dirichlet逆，與是雙正交的，即f(x)與
滿足
全文摘要
一種雙正交加擾調(diào)制傳輸方法，該技術(shù)適用于通信領(lǐng)域，以增加通信系統(tǒng)的安全性。本方法在廣義Fourier級數(shù)下，利用逆變換算法，由基函數(shù)獲得雙正交函數(shù)族。將所求出的雙正交函數(shù)族中的兩組函數(shù)分別用于傳輸系統(tǒng)的收發(fā)兩端。在發(fā)送端，利用其中一組函數(shù)對信號進(jìn)行加擾調(diào)制；在接收端，用另一組函數(shù)對接收到的信號進(jìn)行解擾處理，從而獲得信息。該方法可應(yīng)用于傳輸系統(tǒng)。
文檔編號H04L27/32GK101350689SQ200810119300
公開日2009年1月21日 申請日期2008年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月2日
發(fā)明者陳月云, 呂文強(qiáng) 申請人:北京科技大學(xué)