基于tdcs系統差分傳輸的信號發送方法和信號接收方法
【專利摘要】本發明基于TDCS系統差分傳輸的信號發送和信號接收方法，包括：利用第一頻譜遮罩序列和第一隨機相位復序列，獲得第一頻域基礎波形矢量；通過對第一頻域基礎波形矢量進行快速傅里葉逆變換，獲得時域基礎調制波形；將時域基礎調制波形作為第一路基礎調制波形，將時域基礎調制波形進行虛數變換后作為第二路基礎調制波形；將待傳送的比特數據取k位后，再依照最右位最高位原則，獲得所述k位待傳送的比特數據的十進制映射值；隨機獲取第一十進制數和第二十進制數；通過移位循環調制，獲得第一路調制波形和第二路調制波形；將第一路調制波形和第二路調制波形進行合成，獲得發射信號，利用正交頻分復用發射模塊將發射信號進行發射。
【專利說明】基于TDCS系統差分傳輸的信號發送方法和信號接收方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及變換域通信領域，尤其是涉及基于TDCS系統差分傳輸的信號發送方 法和信號接收方法。
【背景技術】
[0002] 隨著無線通信的快速發展，頻譜資源的利用越來越緊張，變換域通信系統 (Transform Domain Communication System, TDCS)作為認知無線電（Cognitive Radio, CR)的一種備選技術，能夠實現對頻譜資源的合理利用。
[0003] TDCS通過檢測當前頻段的利用情況，在頻域合成相應的基礎調制波形 (Fundamental Modulation Waveform, FMW)，再基于FMW加載數據，從而既能夠避免影響當 前使用的用戶，又能夠有效利用當前空閑頻段進行通信傳輸。TDCS中包含兩個關鍵的技術： 偽隨機相位匹配技術（Pseudo Phase Mapping, PPM)和循環移位調制技術（Cyclic Code Shift Keying，CCSK)。PPM使本地FMW具有類似嗓聲的良好自相關和互相關特性，適合多 用戶傳輸，而CCSK使得調制解調過程只需簡單的傅里葉變換，簡化了操作，并有效提高了 抗截獲性能。
[0004] 在現有技術中，TDCS系統的發送端包括頻譜采樣估計模塊、隨機相位匹配模塊、 IFFT模塊、CCSK調制模塊和射頻發射模塊，而，TDCS系統的接收端包括FFT模塊、去隨機相 位模塊、IFFT模塊、信號檢測判決與CCSK解調模塊。
[0005] 其中，發送端的數據處理過程包括如下步驟：
[0006] 1)頻譜采樣模塊對環境頻譜采樣，并將采樣結果與預設閾值進行比較，高于或等 于閾值時，置1，反之，置〇,從而得到頻譜遮罩序列A = [AmAp. .. ,AN_J，其中，此序列中的 元素為0或1，N為采樣點數。
[0007] 2)同時，隨機相位匹配模塊產生一組具有偽隨機噪聲統計特性的N長隨機相位復 序列Ω (如m序列將Ω與A逐項相乘，得到N長頻域基礎波形 矢量B = Α* Ω，其中，為逐點相乘運算符，B中第k個元素盡=為￡^。
[0008] 3)將Β乘以歸一化因子λ，然后通過IFFT模塊，從而得到時域基礎調制波形 IFFT符號，Nc為A中取值為1的點 數。將b存儲起來，以備后續CCSK調制使用。
[0009] 4)在CCSK調制模塊中，每次取k比特數據，其中，k= log2(Me)，M。為調制階數，不 失一般性，令Με = Ν。再，按照最右位、最高位原則，得到該k比特數據的十進制表示S。由 于CCSK調制實質上是對時域FMW序列進行S個單位的循環移位，因此，其頻域對應等效操 作為乘以一個相位因子e r_2"sk/N)。
[0010] 5)綜上，TDCS系統的發射信號序列x[n]可以表不為：
[0011] x[n] = {Akej!the{-]2j[SkIN) }ej2jTkn!N
[0012] 其中，η = 0, 1，. . .，N-1。最后，將上述發射信號經過常規射頻發射模塊進行發射， 從而完成發送端的工作。
[0013] 而，接收端的數據處理過程包括如下步驟：
[0014] 1)首先，將接收信號r經過一個FFT模塊，得到頻域接收信號F(r)。
[0015] 2)頻譜采樣模塊和去隨機相位模塊進行與發送端相同的工作，得到并存儲與發送 端相同的頻域矢量B，再對其取共軛，并與F(r)逐項相乘，完成隨機相位去除。
[0016] 3)將上述結構通過一個IFFT模塊，得到時域的周期相關函數（Periodic Correlation Function, PCF)矢量y，用于檢測判決，y可以表示為：
[0017]
【權利要求】
1. 基于TDCS系統差分傳輸的信號發送方法，應用于所述系統的發射端，其特征在于， 所述方法包括： 利用基于對第一環境頻譜采樣而獲得的第一頻譜遮罩序列，以及具有偽隨機噪聲統計 特性的第一隨機相位復序列，獲得第一頻域基礎波形矢量； 通過對第一頻域基礎波形矢量進行快速傅里葉逆變換，獲得時域基礎調制波形； 將時域基礎調制波形作為第一路基礎調制波形，將時域基礎調制波形進行虛數變換后 作為第二路基礎調制波形，從而獲得正交的第一路基礎調制波形和第二路基礎調制波形； 將待傳送的比特數據取k位后，再依照最右位最高位原則，獲得所述k位待傳送的比特 數據的十進制映射值，其中，k為大于等于1的整數； 在所述基礎調制波形的序列長度內，隨機獲取第一十進制數和第二十進制數，其中，第 一十進制數和第二十進制數在所述序列長度內的循環差需等于所述十進制映射值； 通過移位循環調制，分別將第一十進制數和第二十進制數調制在第一路基礎調制波形 和第二路基礎調制波形上，獲得第一路調制波形和第二路調制波形； 將第一路調制波形和第二路調制波形進行合成，獲得發射信號，并，利用正交頻分復用 發射模塊將發射信號進行發射。
2. 如權利要求1所述的基于TDCS系統差分傳輸的信號發送方法，其特征在于，獲得第 一頻譜遮罩序列，具體為： 通過對第一環境頻譜采樣，并將采樣結果與預設閾值比較，獲得第一頻譜遮罩序列。
3. 如權利要求1所述的基于TDCS系統差分傳輸的信號發送方法，其特征在于，獲得第 一頻域基礎波形矢量，具體為： 將所述第一頻譜遮罩序列的各項和所述第一隨機相位復序列的各項逐點相乘，獲得第 一頻域基礎波形矢量。
4. 如權利要求1所述的基于TDCS系統差分傳輸的信號發送方法，其特征在于，獲得時 域基礎調制波形，具體包括： 對所述第一頻域基礎波形矢量歸一化； 對歸一化的第一頻域基礎波形矢量進行快速傅里葉逆變換，獲得時域基礎調制波形。
5. 基于TDCS系統差分傳輸的信號接收方法，應用于所述系統的接收端，其特征在于， 所述方法包括： 利用正交頻分復用接收模塊進行信號的接收，獲得接收信號； 通過快速傅里葉變換，將接收信號變換到頻域，獲得第一頻域接收信號； 利用最小均方誤差均衡器消除第一頻域接收信號的碼間干擾，獲得第二頻域接收信 號； 將獲得的第二頻域基礎波形矢量的共軛與第二頻域接收信號逐項相乘，去除第二頻域 基礎波形矢量的隨機相位； 通過快速傅里葉逆變換，將去除隨機相位的第二頻域基礎波形矢量變換到時域，獲得 周期相關函數矢量； 利用解調檢測模塊，分別獲取周期相關函數矢量的實部和虛部，并獲取所述實部中最 大值對應的第一序列號，以及所述虛部中最大值對應的第二序列號； 獲取所述第一序列號和所述第二序列號之間的循環差，并，將所述循環差反映射成比 特數據，從而完成解調。
6. 如權利要求5所述的基于TDCS系統差分傳輸的信號接收方法，其特征在于，在去除 第二頻域接收信號的隨機相位之前，所述方法還包括： 利用基于對第二環境頻譜采樣而獲得的第二頻譜遮罩序列，以及具有偽隨機噪聲統計 特性的第二隨機相位復序列，獲得所述第二頻域基礎波形矢量。
7. 如權利要求5所述的基于TDCS系統差分傳輸的信號接收方法，其特征在于，所述第 二頻域基礎波形矢量與所述系統的發射端的第一頻域基礎波形矢量相同。
【文檔編號】H04L27/26GK104104641SQ201410370570
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年7月31日 優先權日:2014年7月31日
【發明者】胡蘇 , 柯英豪, 李少謙 申請人:電子科技大學