數(shù)字通信中的壓縮調(diào)制和實時解調(diào)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種數(shù)字通信中的壓縮調(diào)制和實時解調(diào)方法，主要解決目前數(shù)字調(diào)制方式中頻帶利用率低、誤碼率高、不能滿足實時性通信需求的問題。其實現(xiàn)步驟為：（1）對信源中的隨機(jī)二進(jìn)制0、1碼元序列s(n)進(jìn)行壓縮編碼，并通過基帶脈沖成形得到雙極性基帶信號sc(t)；（2）對雙極性基帶信號進(jìn)行sc(t)依次進(jìn)行正弦載波調(diào)制和理想高斯白信道傳輸，并對接收端接收到的信號進(jìn)行匹配濾波，得到匹配濾波后的接收信號y(t)；（3）根據(jù)匹配濾波后的接收信號y(t)與判決參考值J計算出雙極性碼元的近似值序列y(n)，（4）對雙極性碼元的近似值序列y(n)進(jìn)行遞推運算，得到解調(diào)輸出序列sout(n)。本發(fā)明具有頻帶利用率高，誤碼率低的優(yōu)點，可用于實時的數(shù)字通信系統(tǒng)中。
【專利說明】數(shù)字通信中的壓縮調(diào)制和實時解調(diào)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于數(shù)字調(diào)制【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種壓縮調(diào)制和實時解調(diào)方法，可用于數(shù)字通信系統(tǒng)中。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的數(shù)字通信中，常用的調(diào)制方式有幅移鍵控ASK(Amplitude Shift Keying)、頻移鍵控 FSK (Frequency Shift Keying)、相移鍵控 PSK (Phase Shift Keying)等，其中以PSK應(yīng)用最為廣泛，但是它在頻帶利用率較高的情況下誤碼率也較高，致使通信的可靠性較低。近年來，很多新興的數(shù)字調(diào)制技術(shù)被提出，其中以正交振幅調(diào)制QAM (QuadratureAmplitude Modulation)最具代表性,它是一種振幅_相位聯(lián)合鍵控的調(diào)制方式，能夠在一定程度上降低高頻帶利用率條件下的誤碼率，但是仍然難以滿足大數(shù)據(jù)時代下人們對高速率、高可靠性通信的需求。[0003]在傳統(tǒng)的數(shù)字調(diào)制方式中，頻帶利用率與誤碼率始終是一對相互矛盾的參數(shù)。頻帶利用率的提高均是通過使用多進(jìn)制調(diào)制的方法來實現(xiàn)，這意味著隨著頻帶利用率的增加，調(diào)制所需的星座點數(shù)呈指數(shù)增長，相鄰星座點間的歐式距離急劇下降，導(dǎo)致系統(tǒng)的噪聲容限下降，誤碼率升高。因此在傳統(tǒng)的數(shù)字調(diào)制不可能實現(xiàn)高頻帶利用率、低誤碼率的數(shù)字通信。
[0004]壓縮感知理論是近年來在信號處理領(lǐng)域受到廣泛應(yīng)用的一種新型技術(shù)，它表明如果信號在某一變換域，即時域、頻域、小波域等內(nèi)是稀疏的，就可以通過優(yōu)化算法將原始信號從混疊的觀測值中重構(gòu)。該理論已經(jīng)在雷達(dá)與超聲探測中得到應(yīng)用，并取得了很好的效果。但是，壓縮感知理論在實際應(yīng)用中存在一個普遍的問題，即它的重構(gòu)過程是通過優(yōu)化算法實現(xiàn)，這種方法計算復(fù)雜度高、耗時大，因而將壓縮感知理論應(yīng)用到數(shù)字調(diào)制機(jī)制中時雖然能提高頻帶利用率，但不能夠滿足實時性的通信要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于針對上述已有技術(shù)的不足，受壓縮感知理論的啟發(fā)對傳統(tǒng)的相位鍵控調(diào)制方法進(jìn)行改進(jìn)，提出一種數(shù)字通信中的壓縮調(diào)制和實時解調(diào)方法，以在提高頻帶利用率與降低誤碼率的同時，減小計算復(fù)雜度，滿足實時數(shù)字通信的要求。
[0006]實現(xiàn)本發(fā)明目的技術(shù)思路是:在發(fā)射端，對信源中的二進(jìn)制碼流進(jìn)行壓縮編碼并進(jìn)行發(fā)送成形濾波，用正弦載波進(jìn)行調(diào)制得到調(diào)制信號；在接收端，對每個碼元進(jìn)行匹配濾波并抽樣判決，最后利用設(shè)計的遞推算法完成對原始碼流的解調(diào)。具體步驟包括如下:
[0007](I)對信源中的隨機(jī)二進(jìn)制O、I碼元序列s (η)進(jìn)行壓縮編碼，得到對應(yīng)的雙極性碼元序列\(zhòng)(η)，其中η為碼元編號，N為隨機(jī)二進(jìn)制O、I碼元序列s (η)的長度:
[0008]Ia)將信源中的隨機(jī)二進(jìn)制0、1碼元序列s(n)轉(zhuǎn)換為雙極性-1、+1碼元序列s’(η)，即當(dāng)I≤η≤N時，雙極性-1、+1碼元序列s’ (η)中的值-1、+1分別與信源中的隨機(jī)二進(jìn)制O、I碼元序列s (η)中的值O、I對應(yīng)，當(dāng)η≤O時，雙極性-1、+1碼元序列s’ (η)的值為0 ;
[0009]Ib)根據(jù)信道中可用帶寬B與通信中所需的碼元傳輸速率V，計算出頻帶利用率 n:
[0010]
【權(quán)利要求】
1.一種數(shù)字通信中的壓縮調(diào)制和實時解調(diào)方法，包括如下步驟:(1)對信源中的隨機(jī)二進(jìn)制O、I碼元序列s(n)進(jìn)行壓縮編碼，得到對應(yīng)的雙極性碼元序列sjn)，其中n為碼元編號，N為隨機(jī)二進(jìn)制O、I碼元序列s (n)的長度:Ia)將信源中的隨機(jī)二進(jìn)制0、1碼元序列s(n)轉(zhuǎn)換為雙極性-1、+1碼元序列s’ (n)， 即當(dāng)1≤n≤N時，雙極性-1、+1碼元序列s’ (n)中的值-1、+1分別與信源中的隨機(jī)二進(jìn)制O、I碼元序列s (n)中的值O、I對應(yīng)，當(dāng)n≤0時，雙極性-1、+1碼元序列s’ (n)的值為 0 ；lb)根據(jù)信道中可用帶寬B與通信中所需的碼元傳輸速率V，計算出頻帶利用率n:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字通信中的壓縮調(diào)制和實時解調(diào)方法，其中步驟(2)所述的對壓縮編碼后的雙極性碼元序列sjn)進(jìn)行基帶脈沖成形，得到周期為T。的雙極性基帶信號s。(t)，按如下步驟進(jìn)行:2a)構(gòu)造持續(xù)時間為T。、高度為I的基帶矩形脈沖g(t):
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字通信中的壓縮調(diào)制和實時解調(diào)方法，其中步驟(3)所述的將雙極性基帶信號Sc⑴依次進(jìn)行正弦載波調(diào)制和理想高斯白信道傳輸，按如下步驟進(jìn)行:3a)將雙極性基帶信號S。⑴與正弦載波信號Acos ω ct相乘，得到調(diào)制信號e⑴； 3b)將調(diào)制信號e(t)經(jīng)理想高斯白信道傳輸，在接收端得到對應(yīng)每個碼元的接收信號r (t):
r(t) = e(t)+n(t), 其中，n(t)為信道中噪聲為高斯白噪聲。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字通信中的壓縮調(diào)制和實時解調(diào)方法，其中步驟(3)所述的對接收端接收到的信號進(jìn)行匹配濾波，通過如下公式進(jìn)行:
y (t) = Acos ω ct*r ⑴， 其中，y(t)為匹配濾波后的接收信號，r(t)為對應(yīng)每個碼元的接收信號。
【文檔編號】H04L25/03GK103532670SQ201310478763
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月13日
【發(fā)明者】石光明, 李瑩玉, 李甫, 董偉生, 劉丹華 申請人:西安電子科技大學(xué)