本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，具體涉及一種重疊時(shí)分復(fù)用調(diào)制方法、裝置及重疊時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

所謂時(shí)間分割(以下簡(jiǎn)稱時(shí)分)復(fù)用(TDM：Time Division Multiplexing)是一種在數(shù)字通信中讓多個(gè)占據(jù)較窄時(shí)間持續(xù)期的信號(hào)符號(hào)共享一個(gè)較寬時(shí)間持續(xù)期的技術(shù)。如圖1所示為常規(guī)的時(shí)分復(fù)用技術(shù)的示意圖。

圖1中各被復(fù)用信號(hào)符號(hào)的時(shí)間持續(xù)期(工程上稱之為時(shí)隙寬度)分別為T1，T2，T3，T4，...，在工程上通常讓它們占據(jù)相同的時(shí)隙寬度，ΔT為最小保護(hù)時(shí)隙，實(shí)際保護(hù)時(shí)隙寬度應(yīng)該寬裕一些。ΔT應(yīng)大于所使用解復(fù)用門電路的過(guò)渡時(shí)間寬度加上系統(tǒng)的最大時(shí)間抖動(dòng)量。這是最常見(jiàn)的時(shí)分復(fù)用技術(shù)?，F(xiàn)有絕大多數(shù)的多路數(shù)字廣播系統(tǒng)、多路數(shù)字通信等系統(tǒng)采用的都是這種技術(shù)。

這種技術(shù)應(yīng)用于數(shù)字通信時(shí)的最大特點(diǎn)是被復(fù)用信號(hào)符號(hào)之間在時(shí)間上是完全相互隔離的，決不會(huì)存在相互干擾，對(duì)被復(fù)用的信號(hào)符號(hào)沒(méi)有任何限制，各個(gè)信號(hào)的符號(hào)持續(xù)期(時(shí)隙寬度)可以有不同的寬度，也能適用于不同的通信體制，只要它們的時(shí)隙相互不重疊交叉就可以了，因此使用最為廣泛。但是這種復(fù)用，復(fù)用本身對(duì)改善系統(tǒng)的頻譜效率毫無(wú)作用。

所以，傳統(tǒng)的觀點(diǎn)是相鄰信道之間在時(shí)域上不重疊，以避免相鄰信道之間產(chǎn)生干擾，但這種技術(shù)制約了頻譜效率的提高?，F(xiàn)有技術(shù)的時(shí)分復(fù)用技術(shù)的觀點(diǎn)是各信道之間不但不需要相互隔離，而且可以有很強(qiáng)的相互重疊，如圖2所示，現(xiàn)有技術(shù)將信道之間的重疊視為一種新的編碼約束關(guān)系，并根據(jù)該約束關(guān)系提出了相應(yīng)的調(diào)制和解調(diào)技術(shù)，因此稱之為重疊時(shí)分復(fù)用(OvTDM：Overlapped Time Division Multiplexing)，這種技術(shù)使得頻譜效率隨重疊次數(shù)K成比例的增加。

理論上，當(dāng)采用重疊時(shí)分復(fù)用技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，重疊次數(shù)K可無(wú)限地增加，因此頻譜效率也可無(wú)限地增加，但在實(shí)驗(yàn)室研究階段卻發(fā)現(xiàn)隨著重疊次數(shù)K的增加，雖然頻譜效率得到增加，但是傳輸功率隨之也增長(zhǎng)，而傳輸功率的增長(zhǎng)反過(guò)來(lái)在一定程度上也限制了重疊次數(shù)K的增加，從而也限制了頻譜效率的增加。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種重疊時(shí)分復(fù)用調(diào)制方法、裝置及系統(tǒng)，解決了初始包絡(luò)波形在頻域帶寬較寬時(shí)，重疊時(shí)分復(fù)用疊加后的波形在時(shí)域較陡峭，頻域占用帶寬較寬，降低了整個(gè)系統(tǒng)的頻譜利用率和傳輸速率的問(wèn)題。

根據(jù)本申請(qǐng)的第一方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N重疊時(shí)分復(fù)用調(diào)制方法,包括：

根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)生成在時(shí)域內(nèi)波形平滑的初始包絡(luò)波形，所述初始包絡(luò)波形為巴特萊特包絡(luò)波形或其演變窗函數(shù)的包絡(luò)波形；

根據(jù)重疊復(fù)用次數(shù)將初始包絡(luò)波形在時(shí)域內(nèi)按預(yù)定的移位間隔進(jìn)行移位，以得到各個(gè)時(shí)刻發(fā)送信號(hào)的偏移包絡(luò)波形；

將輸入的數(shù)字信號(hào)序列轉(zhuǎn)換成正負(fù)符號(hào)序列；

將轉(zhuǎn)換后的正負(fù)符號(hào)序列與偏移后各個(gè)時(shí)刻發(fā)送信號(hào)的偏移包絡(luò)波形相乘，以得到各個(gè)時(shí)刻的調(diào)制包絡(luò)波形；

將各個(gè)時(shí)刻的調(diào)制包絡(luò)波形在時(shí)域上進(jìn)行疊加，以得到攜帶輸出信號(hào)序列的復(fù)調(diào)制包絡(luò)波形。

根據(jù)本申請(qǐng)的第二方面，本申請(qǐng)還提供了一種重疊時(shí)分復(fù)用調(diào)制裝置,包括：

波形生成模塊，用于根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)生成在時(shí)域內(nèi)波形平滑的初始包絡(luò)波形，所述初始包絡(luò)波形為巴特萊特包絡(luò)波形或其演變窗函數(shù)的包絡(luò)波形；

移位模塊，用于根據(jù)重疊復(fù)用次數(shù)將初始包絡(luò)波形在時(shí)域內(nèi)按預(yù)定的移位間隔進(jìn)行移位，以得到各個(gè)時(shí)刻發(fā)送信號(hào)的偏移包絡(luò)波形；

調(diào)制模塊，用于將輸入的數(shù)字信號(hào)序列轉(zhuǎn)換成正負(fù)符號(hào)序列；

乘法模塊，用于將輸入的的正負(fù)符號(hào)序列與偏移后各個(gè)時(shí)刻發(fā)送信號(hào)的偏移包絡(luò)波形相乘，以得到各個(gè)時(shí)刻的調(diào)制包絡(luò)波形；

疊加模塊，用于將各個(gè)時(shí)刻的調(diào)制包絡(luò)波形在時(shí)域上進(jìn)行疊加，以得到攜帶輸出信號(hào)序列的復(fù)調(diào)制包絡(luò)波形。

根據(jù)本申請(qǐng)的第三方面，本申請(qǐng)還提供了一種重疊時(shí)分復(fù)用調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)，包括發(fā)射機(jī)和接收機(jī)；

所述發(fā)射機(jī)包括：

上述重疊時(shí)分復(fù)用調(diào)制裝置，用于生成攜帶輸出信號(hào)序列的復(fù)調(diào)制包絡(luò)波形；

發(fā)射裝置，用于將所述復(fù)調(diào)制包絡(luò)波形發(fā)射到接收機(jī)；

所述接收機(jī)包括：

接收裝置，用于接收所述發(fā)射裝置發(fā)射的復(fù)調(diào)制包絡(luò)波形；

序列檢測(cè)裝置，用于對(duì)接收的復(fù)調(diào)制包絡(luò)波形進(jìn)行時(shí)域內(nèi)的數(shù)據(jù)序列檢測(cè)，以進(jìn)行判決輸出。

本發(fā)明提供的重疊時(shí)分復(fù)用調(diào)制方法、裝置及系統(tǒng)中，由于初始包絡(luò)波形的時(shí)域波形較平滑，頻域帶寬較窄，疊加后的波形較平滑且限定在較窄帶寬內(nèi)，因此提高了系統(tǒng)的頻譜利用率和傳輸速率，降低系統(tǒng)的誤碼率。

附圖說(shuō)明

圖1為常規(guī)的時(shí)分復(fù)用技術(shù)的示意圖；

圖2為重疊時(shí)分復(fù)用原理示意圖；

圖3為本發(fā)明一種實(shí)施例中重疊時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明一種實(shí)施例中重疊時(shí)分復(fù)用調(diào)制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明一種實(shí)施例中重疊時(shí)分復(fù)用調(diào)制裝置的硬件結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明一種實(shí)施例中接收機(jī)預(yù)處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本發(fā)明一種實(shí)施例中接收機(jī)序列檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為本發(fā)明一種實(shí)施例中巴特萊特包絡(luò)波形的時(shí)域波形和頻域波形圖；

圖9為本發(fā)明一種實(shí)施例中巴特萊特窗經(jīng)移位后各個(gè)時(shí)刻的包絡(luò)波形圖；

圖10為本發(fā)明一種實(shí)施例中采用巴特萊特包絡(luò)波形時(shí)待發(fā)送波形的疊加示意圖；

圖11為K路波形復(fù)用的原理示意圖；

圖12為K路波形的符號(hào)疊加過(guò)程原理示意圖；

圖13為K＝3時(shí)重疊時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)的輸入-輸出關(guān)系樹(shù)圖；

圖14為節(jié)點(diǎn)狀態(tài)轉(zhuǎn)移關(guān)系圖；

圖15為矩形波的時(shí)域和頻域波形圖；

圖16為包絡(luò)波形選擇矩形波包絡(luò)波形時(shí)生成的各個(gè)信號(hào)和疊加后的波形圖。

具體實(shí)施方式

下面通過(guò)具體實(shí)施方式結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

在對(duì)重疊時(shí)分復(fù)用技術(shù)研究中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)傳輸功率的增長(zhǎng)主要跟被復(fù)用信號(hào)(即調(diào)制窗函數(shù))的頻譜有關(guān)，并非如理論上所設(shè)想的對(duì)復(fù)用信號(hào)頻譜的形狀、帶寬沒(méi)有任何要求。雖然現(xiàn)有技術(shù)中存在很多窗函數(shù)，理論上可自由采 用各種窗函數(shù)對(duì)傳輸符號(hào)進(jìn)行調(diào)制，但由于矩形窗相較于其它窗函數(shù)在產(chǎn)生、設(shè)計(jì)和應(yīng)用上更容易、成本更低，因此目前在進(jìn)行信號(hào)調(diào)制時(shí)優(yōu)先采用矩形窗，而矩形波的頻譜帶寬較寬，復(fù)用波形系統(tǒng)性能很差，導(dǎo)致所需的傳輸功率和誤碼率都很高。

基于上述發(fā)現(xiàn)，在本發(fā)明實(shí)施例中，在應(yīng)用重疊時(shí)分復(fù)用技術(shù)時(shí)采用一種優(yōu)于矩形波的窗函數(shù)對(duì)輸入的數(shù)字信號(hào)序列進(jìn)行調(diào)制。

請(qǐng)參考圖3，重疊時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)包括信號(hào)發(fā)射機(jī)A01和接收機(jī)A02。

發(fā)射機(jī)A01包括重疊時(shí)分復(fù)用調(diào)制裝置101和發(fā)射裝置102。重疊時(shí)分復(fù)用調(diào)制裝置101用于生成攜帶輸出信號(hào)序列的復(fù)調(diào)制包絡(luò)波形；發(fā)射裝置102用于將該復(fù)調(diào)制包絡(luò)波形發(fā)射到接收機(jī)A02。

接收機(jī)A02包括接收裝置201和序列檢測(cè)裝置202。接收裝置201用于接收發(fā)射裝置102發(fā)射的復(fù)調(diào)制包絡(luò)波形；序列檢測(cè)裝置202用于對(duì)接收的復(fù)調(diào)制包絡(luò)波形進(jìn)行時(shí)域內(nèi)的數(shù)據(jù)序列檢測(cè)，以進(jìn)行判決輸出。

優(yōu)選的，接收機(jī)A02還包括設(shè)置在接收裝置201和序列檢測(cè)裝置202之間的預(yù)處理裝置203，用于輔助形成每一幀內(nèi)的同步接收數(shù)字信號(hào)序列。

在發(fā)射機(jī)A01中，輸入的數(shù)字信號(hào)序列通過(guò)重疊時(shí)分復(fù)用調(diào)制裝置101形成多個(gè)符號(hào)在時(shí)域上相互重疊的發(fā)射信號(hào)，再由發(fā)射裝置102將該發(fā)射信號(hào)發(fā)射到接收機(jī)A02。接收機(jī)A02的接收裝置201接收發(fā)射裝置102發(fā)射的信號(hào)，經(jīng)過(guò)預(yù)處理裝置203形成適合序列檢測(cè)裝置202進(jìn)行檢測(cè)接收的數(shù)字信號(hào)，序列檢測(cè)裝置202對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行時(shí)域內(nèi)的數(shù)據(jù)序列檢測(cè)，從而輸出判決。

請(qǐng)參考圖4，重疊時(shí)分復(fù)用調(diào)制裝置101(OvTDM調(diào)制裝置)包括波形生成模塊301、移位模塊302、乘法模塊303和疊加模塊304。

波形生成模塊301用于根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)生成在時(shí)域內(nèi)波形平滑的初始包絡(luò)波形。

移位模塊302用于根據(jù)重疊復(fù)用次數(shù)將初始包絡(luò)波形在時(shí)域內(nèi)按預(yù)定的移位間隔進(jìn)行移位，以得到各個(gè)時(shí)刻發(fā)送信號(hào)的偏移包絡(luò)波形。

調(diào)制模塊305用于將輸入的數(shù)字信號(hào)序列轉(zhuǎn)換成正負(fù)符號(hào)序列。

乘法模塊303用于將轉(zhuǎn)換后的正負(fù)符號(hào)序列與偏移后各個(gè)時(shí)刻發(fā)送信號(hào)的偏移包絡(luò)波形相乘，以得到各個(gè)時(shí)刻的調(diào)制包絡(luò)波形。

疊加模塊304用于將各個(gè)時(shí)刻的調(diào)制包絡(luò)波形在時(shí)域上進(jìn)行疊加，以得到攜帶輸出信號(hào)序列的復(fù)調(diào)制包絡(luò)波形。

下面結(jié)合重疊時(shí)分復(fù)用調(diào)制方法，對(duì)重疊時(shí)分復(fù)用調(diào)制裝置101做進(jìn)一步說(shuō)明，重疊時(shí)分復(fù)用調(diào)制方法包括下面步驟：

(1)波形生成模塊301根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)生成在時(shí)域內(nèi)波形平滑的初始包絡(luò)波形h(t)。

在生成初始包絡(luò)波形時(shí)，可以通過(guò)用戶輸入設(shè)計(jì)參數(shù)，以實(shí)現(xiàn)在實(shí)際系統(tǒng)中根據(jù)系統(tǒng)性能指標(biāo)靈活配置。

在某些實(shí)施例中，當(dāng)初始包絡(luò)波形的旁瓣衰減已經(jīng)確定時(shí)，設(shè)計(jì)參數(shù)包括初始包絡(luò)波形的窗長(zhǎng)度L，例如當(dāng)初始包絡(luò)波形為巴特萊特(Bartlett)包絡(luò)波形時(shí)。

在某些實(shí)施例中，設(shè)計(jì)參數(shù)包括初始包絡(luò)波形的窗長(zhǎng)度L和旁瓣衰減r，例如當(dāng)初始包絡(luò)波形為切比雪夫包絡(luò)波形時(shí)。

當(dāng)然，當(dāng)初始包絡(luò)波形為其他形式時(shí)，可以根據(jù)相應(yīng)初始包絡(luò)波形的特點(diǎn)確定設(shè)計(jì)參數(shù)。

(2)移位模塊302根據(jù)重疊復(fù)用次數(shù)K將初始包絡(luò)波形在時(shí)域內(nèi)按預(yù)定的移位間隔進(jìn)行移位，以得到各個(gè)時(shí)刻發(fā)送信號(hào)的偏移包絡(luò)波形h(t-i*△T)。

其中，移位間隔為時(shí)間間隔△T，時(shí)間間隔△T為：△T＝L/K。

另外，還需要保證△T不小于系統(tǒng)采樣率的倒數(shù)。

i的取值與輸入符號(hào)長(zhǎng)度N有關(guān)，且i取0到N-1的整數(shù)。例如，當(dāng)N＝8時(shí)，i取0至7的整數(shù)。

(3)調(diào)制模塊305將輸入的數(shù)字信號(hào)序列轉(zhuǎn)換成正負(fù)符號(hào)序列。

具體的，調(diào)制模塊305將輸入的數(shù)字信號(hào)序列中的0轉(zhuǎn)換為+1，1轉(zhuǎn)換為-1，以得到正負(fù)符號(hào)序列。例如，將輸入的{0,1}比特序列經(jīng)過(guò)BPSK(Binary Phase Shift Keying，移相鍵控)調(diào)制轉(zhuǎn)換成{+1、-1}符號(hào)序列。

(4)乘法模塊303將轉(zhuǎn)換后的正負(fù)符號(hào)序列x_i與偏移后各個(gè)時(shí)刻發(fā)送信號(hào)的偏移包絡(luò)波形h(t-i*△T)相乘，以得到各個(gè)時(shí)刻的調(diào)制包絡(luò)波形x_ih(t-i*△T)。

(5)疊加模塊304將各個(gè)時(shí)刻的調(diào)制包絡(luò)波形x_ih(t-i*△T)在時(shí)域上進(jìn)行疊加，以得到攜帶輸出信號(hào)序列的復(fù)調(diào)制包絡(luò)波形，即發(fā)送的信號(hào)。

發(fā)送的信號(hào)可以如下表示：

由于初始包絡(luò)波形的時(shí)域波形較平滑，頻域帶寬較窄，疊加后的波形較平 滑且限定在較窄帶寬內(nèi)，因此提高了系統(tǒng)的頻譜利用率和傳輸速率，降低系統(tǒng)的誤碼率。

請(qǐng)參考圖5，具體的，重疊時(shí)分復(fù)用調(diào)制裝置101可通過(guò)下面硬件單元實(shí)現(xiàn)。重疊時(shí)分復(fù)用調(diào)制裝置101包括數(shù)字波形發(fā)生器401、移位寄存器402、調(diào)制器403、乘法器404及加法器405。

首先由數(shù)字波形發(fā)生器401以數(shù)字方式形成第一個(gè)初始包絡(luò)波形的同相波形，該初始包絡(luò)波形在時(shí)域內(nèi)平滑；再由移位寄存器402將數(shù)字波形發(fā)生器401產(chǎn)生的第一個(gè)初始包絡(luò)波形的同相波形進(jìn)行移位，以產(chǎn)生各個(gè)時(shí)刻發(fā)送信號(hào)的偏移包絡(luò)波形；接著，調(diào)制器403將輸入的數(shù)字信號(hào)序列轉(zhuǎn)換成正負(fù)符號(hào)序列，而乘法器404則將轉(zhuǎn)換后的正負(fù)符號(hào)序列與偏移后各個(gè)時(shí)刻發(fā)送信號(hào)的偏移包絡(luò)波形相乘，以得到各個(gè)時(shí)刻的調(diào)制包絡(luò)波形；最后由加法器405將各個(gè)時(shí)刻的調(diào)制包絡(luò)波形在時(shí)域上進(jìn)行疊加，以得到攜帶輸出信號(hào)序列的復(fù)調(diào)制包絡(luò)波形，形成發(fā)射信號(hào)。

請(qǐng)參考圖6，為本發(fā)明實(shí)施例中接收機(jī)A02的預(yù)處理裝置203的框圖。

預(yù)處理裝置203包括同步器501、信道估計(jì)器502和數(shù)字化處理器503。其中同步器501對(duì)接收信號(hào)在接收機(jī)內(nèi)形成符號(hào)時(shí)間同步；接著信道估計(jì)器502對(duì)信道參數(shù)進(jìn)行估計(jì)；數(shù)字化處理器503對(duì)每一幀內(nèi)的接收信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化處理，從而形成適合序列檢測(cè)裝置進(jìn)行序列檢測(cè)接收的數(shù)字信號(hào)序列。

請(qǐng)參考圖7，為本發(fā)明實(shí)施例中接收機(jī)A02的序列檢測(cè)裝置202的框圖。

序列檢測(cè)裝置202包括分析單元存儲(chǔ)器601、比較器602及多個(gè)保留路徑存儲(chǔ)器603和歐氏距離存儲(chǔ)器604或加權(quán)歐氏距離存儲(chǔ)器(圖中未示出)。在檢測(cè)過(guò)程中，分析單元存儲(chǔ)器601做出重疊時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)的復(fù)數(shù)卷積編碼模型及格狀圖，并列出重疊時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)的全部狀態(tài)，并存儲(chǔ)；而比較器602根據(jù)分析單元存儲(chǔ)器601中的格狀圖，搜索出與接收數(shù)字信號(hào)最小歐氏距離或加權(quán)最小歐氏距離的路徑；而保留路徑存儲(chǔ)器603和歐氏距離存儲(chǔ)器604或加權(quán)歐氏距離存儲(chǔ)器則分別用于存儲(chǔ)比較器602輸出的保留路徑和歐氏距離或加權(quán)歐氏距離。其中，保留路徑存儲(chǔ)器603和歐氏距離存儲(chǔ)器604或加權(quán)歐氏距離存儲(chǔ)器需要為每一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)各準(zhǔn)備一個(gè)。保留路徑存儲(chǔ)器603長(zhǎng)度可以優(yōu)選為4K～5K。歐氏距離存儲(chǔ)器604或加權(quán)歐氏距離存儲(chǔ)器優(yōu)選為只存儲(chǔ)相對(duì)距離。

本實(shí)施例中，初始包絡(luò)波形為巴特萊特(Bartlett)包絡(luò)波形或其演變窗 函數(shù)的包絡(luò)波形。

下面則以初始包絡(luò)波形為巴特萊特(Bartlett)包絡(luò)波形來(lái)對(duì)本申請(qǐng)做進(jìn)一步說(shuō)明。其中，重疊復(fù)用次數(shù)K＝3，輸入符號(hào)長(zhǎng)度N＝8，輸入符號(hào)x_i＝{+1+1-1-1-1+1-1+1}為例來(lái)說(shuō)明OvTDM的信號(hào)發(fā)送和接收過(guò)程。其中，輸入符號(hào)長(zhǎng)度是指發(fā)送一幀信號(hào)的長(zhǎng)度。

請(qǐng)參考圖5，信號(hào)生成過(guò)程包括下面步驟：

(1)首先根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)生成發(fā)送信號(hào)的巴特萊特(Bartlett)包絡(luò)波形h(t)。

本實(shí)施例中設(shè)計(jì)參數(shù)中，窗長(zhǎng)度L＝63，其時(shí)域波形和頻域波形如附圖8所示。從圖8中可以看出，時(shí)域中巴特萊特(Bartlett)窗是由0開(kāi)始，頻域帶外衰減近30dB。

具體的，巴特萊特(Bartlett)窗函數(shù)可以通過(guò)下面公式表示：

其中，巴特萊特(Bartlett)窗的窗長(zhǎng)度L＝N+1。需要說(shuō)明的是，上述公式中的n僅表示公式中的函數(shù)變量。

(2)將(1)所設(shè)計(jì)的巴特萊特(Bartlett)包絡(luò)波形h(t)在時(shí)域內(nèi)按預(yù)定的移位間隔進(jìn)行移位，其中，移位間隔為時(shí)間間隔△T(△T＝L/K＝21)。移位后，形成各個(gè)時(shí)刻發(fā)送信號(hào)的偏移包絡(luò)波形h(t-i*△T)(由于N＝8，因此i為整數(shù)且取值為0～7)，移位后各個(gè)時(shí)刻發(fā)送信號(hào)的偏移包絡(luò)波形圖如圖9所示。

(3)將輸入的數(shù)字信號(hào)序列轉(zhuǎn)換成正負(fù)符號(hào)序列。

具體的，可以將輸入的數(shù)字信號(hào)序列中的0轉(zhuǎn)換為+1，1轉(zhuǎn)換為-1，以得到正負(fù)符號(hào)序列。例如，將輸入的{0,1}比特序列經(jīng)過(guò)BPSK調(diào)制轉(zhuǎn)換成{+1、-1}符號(hào)序列。

(4)將正負(fù)符號(hào)序列x_i(本實(shí)施例中x_i＝{+1+1-1-1-1+1-1+1})與(2)生成的各個(gè)時(shí)刻發(fā)送信號(hào)的偏移包絡(luò)波形h(t-i*△T)相乘，得到各個(gè)時(shí)刻的調(diào)制包絡(luò)波形x_ih(t-i*△T)；形成后的波形如圖10所示，其中三條不同的虛線表示相乘后的三個(gè)波形圖。

(5)將(4)所形成的各個(gè)時(shí)刻的調(diào)制包絡(luò)波形x_ih(t-i*△T)在時(shí)域上進(jìn)行疊加，以得到攜帶輸出信號(hào)序列的復(fù)調(diào)制包絡(luò)波形，即發(fā)送的信號(hào)。發(fā)射信號(hào)波形圖如圖10中的實(shí)線波形所示。

發(fā)送的信號(hào)可以表示為：

具體的，輸出信號(hào)序列通過(guò)下面方式確定：

當(dāng)調(diào)制包絡(luò)波形由正符號(hào)與該時(shí)刻包絡(luò)波形相乘得到時(shí)，令該調(diào)制包絡(luò)波形的運(yùn)算值為+A，當(dāng)調(diào)制包絡(luò)波形由負(fù)符號(hào)與該時(shí)刻包絡(luò)波形相乘得到時(shí)，令該調(diào)制包絡(luò)波形的運(yùn)算值為-A。對(duì)于每個(gè)移位間隔，將位于該移位間隔內(nèi)的調(diào)制包絡(luò)波形的運(yùn)算值疊加，得出該移位間隔的輸出信號(hào)，從而形成輸出信號(hào)序列。

故，本實(shí)施例中，A取值為1時(shí)，疊加后的輸出符號(hào)(輸出信號(hào)序列)即為：s(t)＝{+1+2+1-1-3-1-1+1}。

請(qǐng)參考圖11，為K路波形復(fù)用的原理示意圖，其呈平行四邊形形狀。其中，每一行表示一個(gè)所要發(fā)送的符號(hào)x_i與相應(yīng)時(shí)刻的包絡(luò)波形h(t-i*△T)相乘后得到的待發(fā)送信號(hào)波形x_ih(t-i*△T)。a₀～a_k-1表示對(duì)每個(gè)窗函數(shù)波形(包絡(luò)波形)進(jìn)行K次分段得到的每部分的系數(shù)值，具體為關(guān)于幅度值的系數(shù)。

由于將輸入的數(shù)字信號(hào)序列轉(zhuǎn)換成正負(fù)符號(hào)序列時(shí)，將輸入的數(shù)字信號(hào)序列中的0,1轉(zhuǎn)換為±A，A取值為非0任意數(shù)，以得到正負(fù)符號(hào)序列。例如，A取值為1時(shí)，將輸入的{0,1}比特序列經(jīng)過(guò)BPSK調(diào)制轉(zhuǎn)換成{+1、-1}符號(hào)序列，以得到正負(fù)符號(hào)序列。所以圖12所示即為K路波形的符號(hào)疊加過(guò)程原理示意圖。圖12疊加過(guò)程中，第1行左邊3個(gè)數(shù)表示第1個(gè)輸入符號(hào)+1，第2行左邊3個(gè)數(shù)表示第2個(gè)輸入符號(hào)+1，第3行左邊3個(gè)數(shù)表示第3個(gè)輸入符號(hào)-1，第1行中間3個(gè)數(shù)表示第4個(gè)輸入符號(hào)-1，第2行中間3個(gè)數(shù)表示第5個(gè)輸入符號(hào)-1，第3行中間3個(gè)數(shù)表示第6個(gè)輸入符號(hào)+1，第1行右邊3個(gè)數(shù)表示第7個(gè)輸入符號(hào)-1，第2行右邊3個(gè)數(shù)表示第8個(gè)輸入符號(hào)+1。因此，三個(gè)波形疊加后，得到的輸出符號(hào)為{+1+2+1-1-3-1-1+1}。

當(dāng)然，如果輸入符號(hào)的長(zhǎng)度為其他數(shù)值時(shí)，可以按照?qǐng)D11和圖12所示的方式進(jìn)行疊加，以得到輸出符號(hào)。

由于巴特萊特(Bartlett)包絡(luò)波形在時(shí)域由0開(kāi)始，具有平滑的波形，因此疊加后的波形較平滑，頻域帶寬較窄，使得疊加后的波形頻譜效率較高，發(fā)送信號(hào)所需的傳輸功率較低。

請(qǐng)參考圖6和圖7，信號(hào)接收過(guò)程包括下面步驟：

(1)首先對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行同步，包括載波同步、幀同步、符號(hào)時(shí)間同步等。

(2)根據(jù)取樣定理，對(duì)每一幀內(nèi)的接收信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化處理。

(3)對(duì)接收到的波形按照波形發(fā)送時(shí)間間隔切割。

(4)對(duì)接收的信號(hào)進(jìn)行時(shí)間域內(nèi)的數(shù)據(jù)序列檢測(cè)，以進(jìn)行判決輸出，即按照一定的譯碼算法對(duì)切割后的波形進(jìn)行譯碼。

經(jīng)過(guò)上述(1)～(2)的預(yù)處理步驟后，波形切割后得到的接收符號(hào)序列為：s(t)＝{+1+2+1-1-3-1-1+1}，對(duì)符號(hào)序列根據(jù)圖7輸入-輸出關(guān)系的樹(shù)圖和圖8節(jié)點(diǎn)狀態(tài)轉(zhuǎn)移關(guān)系圖，進(jìn)行符號(hào)之間的前后比較，得到節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)移路徑。

圖13中，向上的樹(shù)枝為+1輸入，向下的樹(shù)枝為-1輸入。在第三枝以后該樹(shù)圖就變成重復(fù)的了，因?yàn)榉彩菑臉?biāo)記為a的節(jié)點(diǎn)輻射出的樹(shù)枝都有同樣的輸出，該結(jié)論對(duì)節(jié)點(diǎn)b、c、d也同樣適用。它們不外乎是如圖14所示的幾種可能，從圖14中可以看出從節(jié)點(diǎn)a只能轉(zhuǎn)移到(經(jīng)輸入+1)節(jié)點(diǎn)a及(經(jīng)輸入-1)節(jié)點(diǎn)b，同時(shí)b只能到(輸入+1)c及(輸入-1)d，c只能到(輸入+1)a及(輸入-1)b，d只能到(輸入+1)c及(輸入-1)d。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因很簡(jiǎn)單，因?yàn)橹挥邢噜廗(具體到本例是3)個(gè)符號(hào)才會(huì)形成相互干擾。所以當(dāng)?shù)贙位數(shù)據(jù)輸入到信道時(shí)，最早來(lái)的第1位數(shù)據(jù)已經(jīng)移出最右邊的一個(gè)移位單元了。因此信道的輸出除了取決于現(xiàn)時(shí)刻數(shù)據(jù)的輸入，還決定于前K-1個(gè)數(shù)據(jù)的輸入。

本案例中的節(jié)點(diǎn)狀態(tài)轉(zhuǎn)移如圖13中的加黑粗線所示，由于s(t)的第一個(gè)符號(hào)為+1，所以節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)移路徑為：+1->a->a->b->d->d->c->b->c，根據(jù)此轉(zhuǎn)移關(guān)系即可求出輸入的符號(hào)序列為{+1+1-1-1-1+1-1+1}。

本實(shí)施例中，由于巴特萊特(Bartlett)包絡(luò)波形在時(shí)域上較平滑，且旁瓣衰減較快，因此所需的傳輸功率較低，對(duì)波形進(jìn)行切割時(shí)精度更高，接收到的符號(hào)序列準(zhǔn)確度更好。

請(qǐng)參考圖15，為矩形波的時(shí)域和頻域波形圖。當(dāng)初始包絡(luò)波形選擇矩形波包絡(luò)波形時(shí)，那么根據(jù)上述信號(hào)生成過(guò)程生成的各個(gè)信號(hào)和疊加后的波形圖如圖16所示，其中三條不同的虛線表示三個(gè)波形圖，實(shí)線表示疊加后的波形圖。

從圖16中可以看出，矩形波在時(shí)域上由1開(kāi)始，并且?guī)捿^寬，在頻域上旁瓣衰減緩慢，因此時(shí)域疊加后的波形不平滑，頻域帶寬較寬，有效信號(hào)和無(wú)效信號(hào)難以區(qū)分，使得發(fā)送和接收信號(hào)過(guò)程中所需要的傳輸功率增加，接收信號(hào)過(guò)程中波形切割的準(zhǔn)確率和編解碼能力降低。在實(shí)際系統(tǒng)中傳輸速率相同和頻譜效率相同的情況下，使用矩形波時(shí)所需的傳輸功率和誤碼率都很高。

然而本實(shí)施例中采用的巴特萊特(Bartlett)包絡(luò)波形在時(shí)域的起點(diǎn)由0開(kāi)始，旁瓣衰減較快，信號(hào)疊加后的波形平滑，頻域帶寬較窄，提高了波形切 割過(guò)程的準(zhǔn)確率和編解碼過(guò)程的糾錯(cuò)能力，降低了信號(hào)的傳輸功率，使得在頻譜效率一定時(shí)，使用較低的傳輸功率就能達(dá)到較高的傳輸速率。

另外，在其他實(shí)施例中，初始包絡(luò)波形還可以選擇各種以巴特萊特(Bartlett)窗函數(shù)演變的函數(shù)的包絡(luò)波形，包括巴特萊特(Bartlett)脈沖成型的連乘、各階導(dǎo)數(shù)、各階導(dǎo)數(shù)之和等函數(shù)的包絡(luò)波形，這些包絡(luò)波形在時(shí)域上同樣具有波形平滑的特點(diǎn)，因此采用這些包絡(luò)波形后均可以達(dá)到與采用巴特萊特(Bartlett)包絡(luò)波形相近似的效果。

本發(fā)明提供的重疊時(shí)分復(fù)用調(diào)制方法、裝置及系統(tǒng)由于初始包絡(luò)波形在時(shí)域內(nèi)平滑，使得疊加后的波形平滑，從而系統(tǒng)的傳輸功率呈線性緩慢增長(zhǎng)，間接提高了頻譜利用率和傳輸速率。該重疊時(shí)分復(fù)用調(diào)制方法、裝置及系統(tǒng)可以應(yīng)用到移動(dòng)通信、衛(wèi)星通信、微波視距通信、散射通信、大氣層光通信、紅外通信、水聲通信等無(wú)線通信系統(tǒng)中，既可以應(yīng)用于大容量無(wú)線傳輸，也可以應(yīng)用于小容量的輕型無(wú)線電系統(tǒng)。

本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，上述實(shí)施方式中各種方法的全部或部分步驟可以通過(guò)程序來(lái)指令相關(guān)硬件完成，該程序可以存儲(chǔ)于一計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)中，存儲(chǔ)介質(zhì)可以包括：只讀存儲(chǔ)器、隨機(jī)存儲(chǔ)器、磁盤(pán)或光盤(pán)等。

以上應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行闡述，只是用于幫助理解本發(fā)明，并不用以限制本發(fā)明。對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演、變形或替換。