多載波相位調(diào)制及解相關(guān)解調(diào)方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種新的信號調(diào)制及解調(diào)方法。技術(shù)方案是：調(diào)制過程生成三路相干載波，將待發(fā)送的一路基帶信號串并轉(zhuǎn)換為三路基帶信號，并分別調(diào)制上述三路載波得到三路調(diào)制信號；將上述三路調(diào)制信號合路后得到多載波相位調(diào)制信號。解調(diào)過程是產(chǎn)生三路本地載波信號，經(jīng)過混頻及匹配濾波，得到三路基帶信號；對三路基帶信號進(jìn)行解相關(guān)處理，并串變換后得到原始發(fā)送的基帶信號。本發(fā)明的有益效果是提高了調(diào)制信號本身的抗截獲能力，并且復(fù)雜度增加不大，工程實(shí)現(xiàn)較為簡單。
【專利說明】多載波相位調(diào)制及解相關(guān)解調(diào)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于無線通信【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種新型的無線通信信號調(diào)制和相應(yīng)的解調(diào)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]無線通信信號調(diào)制方法是用發(fā)送的基帶信號控制載波的參數(shù)，使載波的某一個或某幾個參數(shù)按照信號的規(guī)律而變化，生成的信號稱為調(diào)制信號；解調(diào)方法則是調(diào)制的逆過程，其作用是從調(diào)制信號中恢復(fù)原始發(fā)送的基帶信號。調(diào)制解調(diào)技術(shù)在通信系統(tǒng)中的作用至關(guān)重要，對通信系統(tǒng)的有效性和可靠性有著很大的影響和作用，直接影響著通信系統(tǒng)的性能。
[0003]目前，無線通信系統(tǒng)中采用的數(shù)字調(diào)制信號一般可分為ASK (Amplitude ShiftKeying,幅度鍵控)、FSK(Frequency Shift Keying,頻率鍵控)、PSK(Phase Shift Keying,相位鍵控)以及幅度相位聯(lián)合鍵控的QAM (Quadrature Amplitude Modulation,正交振幅調(diào)制)等。數(shù)字調(diào)制信號產(chǎn)生的一般方法是基于正交調(diào)制器來實(shí)現(xiàn)，數(shù)字調(diào)制信號的解調(diào)一般采用相干解調(diào)器來實(shí)現(xiàn)。要實(shí)現(xiàn)最佳的接收性能，要求數(shù)字調(diào)制信號設(shè)計一般需滿足矢量空間距離最大的原則，即將數(shù)字調(diào)制信號映射到由同向載波分量和正交載波分量構(gòu)成的二維平面上，其信號矢量端點(diǎn)之間的矢量距離最大。一般把信號矢量端點(diǎn)的分布圖稱為星座圖，用來直觀分析數(shù)字調(diào)制信號的性能。
[0004]基于上述原則設(shè)計的數(shù)字調(diào)制信號，如BPSK(2進(jìn)制PSK)、QPSK(4進(jìn)制PSK)、8PSK(8進(jìn)制PSK)以及16QAM (16進(jìn)制QAM)等，其類型有限且星座圖分布非常有規(guī)律。因此，在通信對抗領(lǐng)域?qū)ΤＲ?guī)數(shù)字調(diào)制信號的盲偵收較為容易，即在沒有調(diào)制信號任何先驗(yàn)信息的情況下，通過信號截獲、調(diào)制樣式識別、通信信號參數(shù)估計以及解調(diào)判決，就可以對截獲的調(diào)制信號進(jìn)行解調(diào)接收。因此，迫切要求提供一種新的抗偵收技術(shù)，使得常規(guī)方法無法有效進(jìn)行調(diào)制樣式識別和解調(diào)接收，從而提高無線通信系統(tǒng)抗偵收和保密傳輸?shù)哪芰Α?br>
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決調(diào)制信號本身的抗偵收能力，本發(fā)明提供了一種新的調(diào)制信號設(shè)計及解調(diào)方法，設(shè)計實(shí)現(xiàn)的調(diào)制信號采用現(xiàn)有的方法無法對其進(jìn)行有效地識別和可靠解調(diào)，設(shè)計的解調(diào)方法可以對所設(shè)計的調(diào)制信號進(jìn)行可靠解調(diào)。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是，多載波相位調(diào)制及解相關(guān)解調(diào)方法，包括調(diào)制過程和解調(diào)過程，其中:
[0007]調(diào)制過程首先是生成三路載波(也成相干載波)，其中第一路載波和第二路載波相互正交，第三路載波和第一路載波存在相位偏差和幅度偏差，相位偏差和幅度偏差取值的設(shè)定使得抗偵收和可靠傳輸能力綜合最佳，通常相位偏差取值在(0，π/4]之間，幅度偏差取值在(0，I]之間；將待發(fā)送的一路基帶信號串并轉(zhuǎn)換為三路基帶信號，并分別調(diào)制上述三路載波得到三路調(diào)制信號；將上述三路調(diào)制信號合路后得到多載波相位調(diào)制信號。[0008]解調(diào)過程首先是產(chǎn)生和多載波相位調(diào)制信號中的載波同頻同相的三路本地載波信號，用三路本地載波信號分別與接收到的多載波相位調(diào)制信號進(jìn)行混頻及匹配濾波，得到三路基帶信號；利用三路載波間的幅度偏差和相位偏差構(gòu)造解相關(guān)矩陣，對三路基帶信號進(jìn)行解相關(guān)處理；對解相關(guān)處理后得到的輸出信號進(jìn)行判決及并串變換就可以得到原始發(fā)送的基帶信號。
[0009]本發(fā)明的有益效果是:通過構(gòu)造新的調(diào)制信號星座圖，提高了調(diào)制信號本身的抗截獲能力，使得非協(xié)作接收方在不知道調(diào)制信號相關(guān)參數(shù)的情況下，難以對調(diào)制樣式進(jìn)行有效識別，也難以實(shí)現(xiàn)可靠解調(diào)接收，從而提升了整個通信系統(tǒng)的抗截獲、保密通信能力。同時，針對構(gòu)造的新的調(diào)制信號，本發(fā)明提出了新的解調(diào)處理方法可以方便實(shí)現(xiàn)信號的解調(diào)。在提供上述優(yōu)點(diǎn)的同時，本發(fā)明設(shè)計的調(diào)制解調(diào)器與常規(guī)通信調(diào)制解調(diào)器相比，復(fù)雜度增加不大，工程實(shí)現(xiàn)較為簡單。此外，仿真結(jié)果表明通過合理設(shè)置調(diào)制信號的參數(shù)，可以在調(diào)制信號的可靠性與抗截獲性之間取得平衡，提供了很大的設(shè)計靈活性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是利用本發(fā)明提供的方法設(shè)計的多載波相位調(diào)制器原理框圖；
[0011]圖2是不同參數(shù)下多載波相位調(diào)制信號星座圖；
[0012]圖3是利用本發(fā)明提供的方法設(shè)計的解相關(guān)解調(diào)器原理框圖；
[0013]圖4、圖5、圖6是不同參數(shù)下多載波相位調(diào)制信號誤碼率性能。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0015]圖1是利用本發(fā)明提供的方法設(shè)計的多載波相位調(diào)制器原理框圖。可見與傳統(tǒng)正交調(diào)制器相比，本發(fā)明的調(diào)制器增加了一路載波，其相位與同相載波相位間存在偏差Θ，同時幅度乘以增益A。此時，調(diào)制信號可以表示為:
[0016]s (t) = a1 (η).cos (ω ct) +a2 (n).sin (ω ct) +a3 (n).Acos (ω ct+ Θ )(公式一)
[0017]公式一中&1(11)、&2(11)、&3(11)是分路后的三路基帶數(shù)據(jù)，取值為{+1，_1}，生成的調(diào)制信號每符號傳送3比特信息，其傳輸效率與8PSK相同。
[0018]圖2是不同參數(shù)下多載波相位調(diào)制信號星座圖。圖2中的(a)、(b)、(c)、(d)為信噪比取IOdB條件下，多載波相位調(diào)制參數(shù)(Α, Θ)分別取(0.5，Ji/16)、(0.8，Ji/16)、(0.35, π/16)和(1，π/4)時的調(diào)制信號星座圖。由圖可見，參數(shù)設(shè)置不同多載波相位調(diào)制信號的星座圖會有較大變化，甚至出現(xiàn)部分星座點(diǎn)重合的現(xiàn)象。此時，基于常規(guī)的調(diào)制信號識別算法及正交解調(diào)器無法對其進(jìn)行正確識別和有效解調(diào)。
[0019]圖3是利用本發(fā)明提供的方法設(shè)計的解相關(guān)解調(diào)器原理框圖，與傳統(tǒng)正交解調(diào)器相比，本發(fā)明設(shè)計的解調(diào)器增加了一路載波及相應(yīng)的混頻、濾波模塊，特別是對三路混頻濾波的輸出1= [yjn) y2(n) y3(n)]'進(jìn)行了解相關(guān)處理，以實(shí)現(xiàn)對多載波相位調(diào)制信號的解調(diào)。本發(fā)明提供的利用三路載波間的幅度偏差和相位偏差構(gòu)造的解相關(guān)矩陣如下:
【權(quán)利要求】
1.一種多載波相位調(diào)制及解相關(guān)解調(diào)方法，包括調(diào)制過程和解調(diào)過程，其特征在于: 調(diào)制過程首先生成三路載波，其中第一路載波和第二路載波相互正交，第三路載波和第一路載波存在相位偏差和幅度偏差，相位偏差取值在(O, 31 /4]之間，幅度偏差取值在(O, I]之間；將待發(fā)送的一路基帶信號串并轉(zhuǎn)換為三路基帶信號，并分別調(diào)制上述三路載波得到三路調(diào)制信號；將上述三路調(diào)制信號合路后得到多載波相位調(diào)制信號； 解調(diào)過程首先是產(chǎn)生和多載波相位調(diào)制信號中的載波同頻同相的三路本地載波信號，用三路本地載波信號分別與接收到的多載波相位調(diào)制信號進(jìn)行混頻及匹配濾波，得到三路基帶信號；利用三路載波間的相位偏差和幅度偏差構(gòu)造解相關(guān)矩陣，對三路基帶信號進(jìn)行解相關(guān)處理；對解相關(guān)處理后得到的輸出信號進(jìn)行判決及并串變換得到原始發(fā)送的基帶信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多載波相位調(diào)制及解相關(guān)解調(diào)方法，其特征在于，利用三路載波間的幅度偏差和相位偏差構(gòu)造的解相關(guān)矩陣如下:
【文檔編號】H04L27/32GK103618688SQ201310616949
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月28日
【發(fā)明者】朱江, 郄志鵬, 張煒, 盧樹軍, 周資偉, 王世練, 楊軍, 高凱 申請人:中國人民解放軍國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)