一種非正交多載波數字調制與解調方法及裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及通信領域，特別涉及一種非正交多載波數字調制與解調方法與裝置。
【背景技術】
[0002] 在無線通信中，受限的信道帶寬、信號的多徑干擾和多普勒頻移等影響著無線 通信的發展。為充分利用信道資源，提高頻帶的利用率，在通信中引入了正交頻分復用 (0FDM)〇
[0003]OFDM技術選取的多載波是互相正交，頻譜重疊的。多載波（假設個數為N)之間的 正交性如下所描述：
[0004]
【主權項】
1. 一種非正交多載波數字調制與解調方法，其特征在于，包含以下順序的步驟：
51. 根據信道特征，將可利用信道劃分為若干個子載波信道；
52. 數字調制處理單元將來自外部的輸入數據進行信源編碼、信道編碼、映射、多載波 調制和加入保護間隔處理，獲得多載波數字信號； 53. D/A轉換器將多載波數字信號轉換成模擬信號，再通過功率放大器進行放大，最后 由無線發射器發射到無線信道中；
54. 無線接收器將接收的信號轉換為電信號，通過前置放大器放大后，再通過A/D轉換 器將模擬信號轉換為數字接收信號；
55. 通過參數估算算法對數字接收信號進行估計，得到多載波的頻率、幅值和相位，進 而完成解調并將數據輸出。
2. 根據權利要求1所述的非正交多載波數字調制與解調方法，其特征在于，具體步驟 如下： (1) 根據信道特征，將可利用信道分為N個子載波信道；設信號的子載波為： Sj (//) = Aζο%{?π(：η + φ) (5) 對發送信號進行編碼和星座圖映射之后，進行串/并變換，將單路高速數據轉化為N路 并行低速數據調制到多載波上；調制后的多載波信號為： s(n) = 4 cos(2^.n + (6) i e [〇，1…N-1]，其中A為載波幅度，f為載波頻率，Φ為載波相位；對應于Vf1〈… 〈f^，有幅值相位值組合KA。，Φ。)，（A1, …(An+ Φη)}攜帶著發送信息，即發送信號的 信息調制到了（Ai, (J)i)上； (2) 對調制好的多載波信號s (η)進行D/A轉換獲得模擬調制信號s (t)，s (t)由功率 放大器進行功率放大，由上變頻模塊將信號搬移到適合無線信道傳輸的頻段，再由無線發 射模塊發射出去； (3) 在接收端，無線接收器接收到無線信號并轉換為電信號，而后利用下變頻模塊將信 號搬移到基帶，基帶信號經過前置放大器放大后，進行A/D轉換，獲得數字接收信號； (4) 數字接收信號進行數字解調：采用高性能的參數估計算法對數字接收信號進行參 數估計，得到各子載波的頻率、幅值和相位的估計值4 4 (5) 對由參數估計算法獲得的N組估計參數，根據估計頻率義之間的相對大小，對相應 的幅值為和相位.^進行排序，獲得攜帶信息的N組幅值相位值；具體的，參數估計算法獲得 (無彳,4)，若^ <λ，則確定幅值和相位的組合順序為{(彳，4)，(4，^/)，(?)1，*Ν 組估計參數可獲得為，該參數估計值的組合攜帶著發送信息； (6) 由幅值相位值組合為進行星座圖解映射和譯碼等操作 以獲得發送數據。
3. 根據權利要求2所述的非正交多載波數字調制與解調方法，其特征在于，在步驟（1) 中，所述的將可利用信道分為N個子載波信道，依據信道性能以及接收端的參數估計算法 來選擇。
4. 根據權利要求2所述的非正交多載波數字調制與解調方法，其特征在于，所述的參 數估計算法為譜線有理組合參數估計算法，獲取接收數字信號后，獲得頻率、幅度和相 位的過程可歸納為： A、對N點的信號補零至2N點，并對補零后的信號Mn)進行2N點的FFT ; Β、由2Ν點信號4")的FFT譜得到功率譜ρ (k)和相位譜D (k); C、 由功率譜p(k)得到N個譜峰，記為ki，i e [〇，1…N-1]，并根據公式（7)得到每個 子載波的估計角頻率：
64 , 其中"=π{π4+32)，ν 由角頻率為可得估計頻率并容易獲得估計幅值為； D、 在求解得到頻率和幅度的基礎上，根據相位譜D(k)和公式（8)可以得到估計相位：
其中叫=令。
5. 用于權利要求1至4所述的非正交多載波數字調制與解調方法的一種非正交多載波 數字調制與解調裝置，其特征在于：包括發送模塊、通過無線信道與發送模塊相連的接收模 塊，所述的發送模塊包含順序相連的數字調制處理單元、D/A轉換器、功率放大器、無線發射 器，所述的接收模塊包含順序相連的無線接收器、前置放大器、A/D轉換器、數字解調處理單 J Ll 〇
6. 根據權利要求5所述的非正交多載波數字調制與解調裝置，其特征在于：所述的無 線發射器包含上變頻模塊和發射模塊，上變頻模塊依據具體應用選擇，功率放大后的模擬 信號經過上變頻模塊，搬移到適合無線信道傳播的頻率，再由發射模塊發射。
7. 根據權利要求6所述的非正交多載波數字調制與解調裝置，其特征在于：所述的發 射模塊為射頻天線，或者為電-聲換能器。
8. 根據權利要求5所述的非正交多載波數字調制與解調裝置，其特征在于：所述的無 線接收器包含無線接收模塊和下變頻模塊，無線接收模塊把從無線信道中接收的信號轉換 為電信號，下變頻模塊將電信號搬移得到基帶信號，下變頻模塊可根據具體應用選擇。
9. 根據權利要求8所述的非正交多載波數字調制與解調裝置，其特征在于：所述的無 線接收模塊為接收電磁波的天線，或者為聲-電換能器。
10. 根據權利要求5所述的非正交多載波數字調制與解調裝置，其特征在于：所述的無 線信道為水聲信道。
【專利摘要】本發明公開了一種非正交多載波數字調制與解調方法，包含以下步驟：將可利用信道劃分為若干個子載波信道；將來自外部的輸入數據進行信源編碼、信道編碼、映射、多載波調制和加入保護間隔處理，獲得多載波數字信號；將多載波數字信號轉換成模擬信號，再進行放大，最后發射到無線信道中；將接收的信號轉換為電信號，放大后再將模擬信號轉換為數字接收信號；通過參數估算算法對數字接收信號進行估計，得到多載波的頻率、幅值和相位，進而完成解調并將數據輸出。本發明的方法及裝置，克服載波頻偏對OFDM等正交多載波系統的影響，既能實現較高的頻譜利用率，又具有較好的抗多普勒性。
【IPC分類】H04L27-26
【公開號】CN104735017
【申請號】CN201510133168
【發明人】楊萃, 鄭尚鎮, 胡詩瑋, 曹燕, 韋崗, 寧更新
【申請人】華南理工大學
【公開日】2015年6月24日
【申請日】2015年3月25日