一种重叠时分复用调制方法、装置及系统制造方法及图纸

一种重叠时分复用调制方法、装置及系统，先根据设计参数生成在时域内波形平滑的初始包络波形，初始包络波形为泰勒包络波形或其演变窗函数的包络波形；根据重叠复用次数将初始包络波形在时域内按预定的移位间隔进行移位，得到各个时刻发送信号的偏移包络波形；将输入的数字信号序列转换成正负符号序列；将转换后的正负符号序列与各偏移后各个时刻发送信号的包络波形相乘，得到各个时刻的调制包络波形；将各个时刻的调制包络波形在时域上进行叠加，得到携带输出信号序列的复调制包络波形。由于初始包络波形的时域波形较平滑，频域带宽窄，叠加后的波形平滑且限定在窄带宽内，因此提高了系统频谱利用率和传输速率，降低系统的误码率。

【技术实现步骤摘要】
一种重叠时分复用调制方法、装置及系统
本专利技术涉及通信领域，具体涉及一种重叠时分复用调制方法、装置及重叠时分复用系统。
技术介绍
所谓时间分割(以下简称时分)复用(TDM：TimeDivisionMultiplexing)是一种在数字通信中让多个占据较窄时间持续期的信号符号共享一个较宽时间持续期的技术。如图1所示为常规的时分复用技术的示意图。图1中各被复用信号符号的时间持续期(工程上称之为时隙宽度)分别为T1，T2，T3，T4，...，在工程上通常让它们占据相同的时隙宽度，ΔT为最小保护时隙，实际保护时隙宽度应该宽裕一些。ΔT应大于所使用解复用门电路的过渡时间宽度加上系统的最大时间抖动量。这是最常见的时分复用技术。现有绝大多数的多路数字广播系统、多路数字通信等系统采用的都是这种技术。这种技术应用于数字通信时的最大特点是被复用信号符号之间在时间上是完全相互隔离的，决不会存在相互干扰，对被复用的信号符号没有任何限制，各个信号的符号持续期(时隙宽度)可以有不同的宽度，也能适用于不同的通信体制，只要它们的时隙相互不重叠交叉就可以了，因此使用最为广泛。但是这种复用，复用本身对改善系统的频谱效率毫无作用。所以，传统的观点是相邻信道之间在时域上不重叠，以避免相邻信道之间产生干扰，但这种技术制约了频谱效率的提高。现有技术的时分复用技术的观点是各信道之间不但不需要相互隔离，而且可以有很强的相互重叠，如图2所示，现有技术将信道之间的重叠视为一种新的编码约束关系，并根据该约束关系提出了相应的调制和解调技术，因此称之为重叠时分复用(OvTDM：OverlappedTimeDivisionMultiplexing)，这种技术使得频谱效率随重叠次数K成比例的增加。理论上，当采用重叠时分复用技术进行数据传输时，重叠次数K可无限地增加，因此频谱效率也可无限地增加，但在实验室研究阶段却发现随着重叠次数K的增加，虽然频谱效率得到增加，但是传输功率随之也增长，而传输功率的增长反过来在一定程度上也限制了重叠次数K的增加，从而也限制了频谱效率的增加。
技术实现思路
本专利技术提供一种重叠时分复用调制方法、装置及系统，解决了初始包络波形在频域带宽较宽时，重叠时分复用叠加后的波形在时域较陡峭，频域占用带宽较宽，降低了整个系统的频谱利用率和传输速率的问题。根据本申请的第一方面，本申请提供了一种重叠时分复用调制方法,包括：根据设计参数生成在时域内波形平滑的初始包络波形，初始包络波形为泰勒包络波形或其演变窗函数的包络波形；根据重叠复用次数将初始包络波形在时域内按预定的移位间隔进行移位，以得到各个时刻发送信号的偏移包络波形；将输入的数字信号序列转换成正负符号序列；将转换后的正负符号序列与偏移后各个时刻发送信号的偏移包络波形相乘，以得到各个时刻的调制包络波形；将各个时刻的调制包络波形在时域上进行叠加，以得到携带输出信号序列的复调制包络波形。根据本申请的第二方面，本申请还提供了一种重叠时分复用调制装置,包括：波形生成模块，用于根据设计参数生成在时域内波形平滑的初始包络波形，初始包络波形为泰勒包络波形或其演变窗函数的包络波形；移位模块，用于根据重叠复用次数将初始包络波形在时域内按预定的移位间隔进行移位，以得到各个时刻发送信号的偏移包络波形；调制模块，用于将输入的数字信号序列转换成正负符号序列；乘法模块，用于将输入的的正负符号序列与偏移后各个时刻发送信号的偏移包络波形相乘，以得到各个时刻的调制包络波形；叠加模块，用于将各个时刻的调制包络波形在时域上进行叠加，以得到携带输出信号序列的复调制包络波形。根据本申请的第三方面，本申请还提供了一种重叠时分复用调制解调系统，包括发射机和接收机；所述发射机包括：上述重叠时分复用调制装置，用于生成携带输出信号序列的复调制包络波形；发射装置，用于将所述复调制包络波形发射到接收机；所述接收机包括：接收装置，用于接收所述发射装置发射的复调制包络波形；序列检测装置，用于对接收的复调制包络波形进行时域内的数据序列检测，以进行判决输出。本专利技术提供的重叠时分复用调制方法、装置及系统中，由于初始包络波形的时域波形较平滑，频域带宽较窄，叠加后的波形较平滑且限定在较窄带宽内，因此提高了系统的频谱利用率和传输速率，降低系统的误码率。附图说明图1为常规的时分复用技术的示意图；图2为重叠时分复用原理示意图；图3为本专利技术一种实施例中重叠时分复用系统的结构示意图；图4为本专利技术一种实施例中重叠时分复用调制装置的结构示意图；图5为本专利技术一种实施例中重叠时分复用调制装置的硬件结构示意图；图6为本专利技术一种实施例中接收机预处理装置的结构示意图；图7为本专利技术一种实施例中接收机序列检测装置的结构示意图；图8为本专利技术一种实施例中泰勒包络波形的时域波形和频域波形图；图9为本专利技术一种实施例中泰勒窗经移位后各个时刻的包络波形图；图10A为本专利技术一种实施例中nbar＝4，sll＝-30时采用泰勒包络波形时待发送波形的叠加示意图；图10B为本专利技术一种实施例中nbar＝6，sll＝-50时采用泰勒包络波形时待发送波形的叠加示意图；图10C为本专利技术一种实施例中nbar＝8，sll＝-80时采用泰勒包络波形时待发送波形的叠加示意图；图11为K路波形复用的原理示意图；图12为K路波形的符号叠加过程原理示意图；图13为K＝3时重叠时分复用系统的输入-输出关系树图；图14为节点状态转移关系图；图15为矩形波的时域和频域波形图；图16为包络波形选择矩形波包络波形时生成的各个信号和叠加后的波形图。具体实施方式下面通过具体实施方式结合附图对本专利技术作进一步详细说明。在对重叠时分复用技术研究中，专利技术人发现传输功率的增长主要跟被复用信号(即调制窗函数)的频谱有关，并非如理论上所设想的对复用信号频谱的形状、带宽没有任何要求。虽然现有技术中存在很多窗函数，理论上可自由采用各种窗函数对传输符号进行调制，但由于矩形窗相较于其它窗函数在产生、设计和应用上更容易、成本更低，因此目前在进行信号调制时优先采用矩形窗，而矩形波的频谱带宽较宽，复用波形系统性能很差，导致所需的传输功率和误码率都很高。基于上述发现，在本专利技术实施例中，在应用重叠时分复用技术时采用一种优于矩形波的窗函数对输入的数字信号序列进行调制。请参考图3，重叠时分复用系统包括信号发射机A01和接收机A02。发射机A01包括重叠时分复用调制装置101和发射装置102。重叠时分复用调制装置101用于生成携带输出信号序列的复调制包络波形；发射装置102用于将该复调制包络波形发射到接收机A02。接收机A02包括接收装置201和序列检测装置202。接收装置201用于接收发射装置102发射的复调制包络波形；序列检测装置202用于对接收的复调制包络波形进行时域内的数据序列检测，以进行判决输出。优选的，接收机A02还包括设置在接收装置201和序列检测装置202之间的预处理装置203，用于辅助形成每一帧内的同步接收数字信号序列。在发射机A01中，输入的数字信号序列通过重叠时分复用调制装置101形成多个符号在时域上相互重叠的发射信号，再由发射装置102将该发射信号发射到接收机A02。接收机A02的接收装置201接收发射装置102发射的信号，经过预处理装置203形成适合序列检测装本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种重叠时分复用调制方法,其特征在于，包括：生成在时域内波形平滑的初始包络波形，初始包络波形为泰勒包络波形或其演变窗函数的包络波形；根据重叠复用次数将初始包络波形在时域内按预定的移位间隔进行移位，以得到各个时刻发送信号的偏移包络波形；将输入的数字信号序列转换成正负符号序列；将转换后的正负符号序列与偏移后各个时刻发送信号的偏移包络波形相乘，以得到各个时刻的调制包络波形；将各个时刻的调制包络波形在时域上进行叠加，以得到携带输出信号序列的复调制包络波形。

【技术特征摘要】
1.一种重叠时分复用调制方法,其特征在于，包括：生成在时域内波形平滑的初始包络波形，初始包络波形为泰勒包络波形或其演变窗函数的包络波形；根据重叠复用次数将初始包络波形在时域内按预定的移位间隔进行移位，以得到各个时刻发送信号的偏移包络波形；将输入的数字信号序列转换成正负符号序列；将转换后的正负符号序列与偏移后各个时刻发送信号的偏移包络波形相乘，以得到各个时刻的调制包络波形；将各个时刻的调制包络波形在时域上进行叠加，以得到携带输出信号序列的复调制包络波形。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述移位间隔为时间间隔△T，时间间隔△T为：△T＝L/K其中，K为重叠复用次数，取值为非0正数；L为初始包络波形的窗长度。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，△T不小于系统采样率的倒数。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将输入的数字信号序列转换成正负符号序列具体为：将输入的数字信号序列中的0转换为+A，1转换为-A，以得到正负符号序列，其中A的取值为非0任意数。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述输出信号序列通过下面方式确定：当调制包络波形由正符号与该时刻的偏移包络波形相乘得到时，令该调制包络波形的运算值为+1，当调制包络波形由负符号与该时刻的包络波形相乘得到时，令该调制包络波形的运算值为-1；对于每个移位间隔，将位于该移位间隔内的调制包络波形的运算值叠加，得出该移位间隔的输出信号，从而形成输出信号序列。6.一种重叠时分复用调制装置,其特征在于，包括：波形生成模块，用于生成在时域内波形平滑的初始包络波形，初始包络波形为泰勒包络波形或其演变窗函数的包络波形；移位模块，用于根据重叠复用次数将初始包络波形在时...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：深圳超级数据链技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44