样点交织多路离散信号时分复用方法技术

本发明专利技术公开了一种基于频谱扩展的离散信号时分复用传输方法及系统，解决多个离散信号以样点交织时分复用方式在无线信道中可靠传输问题。发端将多个离散信号进行样点交织后，采用基于伪随机码(PN码)的频谱扩展技术叠加同步信息。收端采用与发端相同的PN码对输入离散信号进行处理，提取出同步信息，并根据同步信息进行时分分接，恢复发送的多路离散信号。该方法具有帧同步和样点同步精度高，实现方法简单的特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于通信
，涉及数据传输，具体的说是一种基于频谱扩展的多 路离散信号时分复用传输方法及采用这种方法构成的通信系统，应用于数字通信。
技术介绍
通信信号的时分复用传输一般有TDM(Time Division Multiplexing，参见2000 年清华大学出版社出版的《现代通信原理》)和OTDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)两种方式。TDM方式传输的是数据流(或比特流)，既可以分帧方式，也 可以比特交织方式传输。OTDM针对的是连续信号输入，采样后样点数据可按分帧方式 (参见中国专利技术专利[981128467])或样点交织方式(参见中国专利技术专利[200510042910.7]) 传输。在时分复用方式中，最重要的是同步问题。上述两种时分复用方式都占用一定的 时隙资源，加入同步标志以实现同步。样点(或比特)交织方式在无线信道中实现时， 要求接收端采用精度非常高的帧同步和样点同步技术，才能使各路信号完好地分离，稍 有偏差都会引起子信道间相互泄漏，甚至只要采样点的位置存在个采样间隔的偏差， 子信道之间就可能产生将近一 40dB的泄漏，因此，这两种时分复用方式的帧同步和样点 同步实现方式复杂。本专利技术提出的时分复用方法不同于上述方式，首先本专利技术针对的是多路离散信 号，具有更广的应用面，而且采用基于伪随机码(PN码)的频谱扩展技术实现高精度的 帧同步和样点同步。专利技术的内容本专利技术的目的在于克服上述已有技术的不足，提出了一种基于频谱扩展的多路 离散信号时分复用传输方法和基于此方法的通信系统，以解决多路离散信号以样点交织 时分复用方式在无线信道中传输时实现高精度帧同步和样点同步，实现方式简单。本专利技术的目的是这样实现的本专利技术提出的一种基于频谱扩展的多路离散信号时分复用传输方法，用于构成 通信系统，发端将多个离散信号进行样点交织后，采用基于PN码的频谱扩展技术叠加同 步信息；收端首先采用与发端相同的PN码对输入离散信号进行处理，提取出同步信息， 并根据同步信息进行时分分接，恢复发送的多路离散信号。本专利技术传输方法的具体过程 如下发端步骤1)设有M个复值离散信号样点序列{xQ (η)}，{Xl (η)}, ......，{XM-JII)}，其样点速率 rQ，ri; ......，rM_i (样点/ 秒)互为简单的整数比，即rQ = R/nQ，I1 = RAi1,......，I^1 = RA^1 (样点/秒)，其中R为它们的最小公倍数，IV Ii1, ......，II1vm都为整数；发端采用样点交织时分复接法将这M样点序列，排列成一个样点速率为R的复数样点序 列{...，y-i，y。，Yn y2......丨，则每个复接帧周期有N = nQ+ni+...+I^1个复数样点，各路信号的样点在其中等间隔地分布；2)采用一种带宽略小于2R(Hz)、单位冲激响应长度近似为1/R(秒)的零相移 (或线性相移)升余弦滤波器进行波形成形和正交幅度调制法(QAM)，将上述复数样点 序列调制为中心频率为fe的连续信号后发送，fe为传输信道的中心频率；3)采用隐同步技术或扰码同步技术，进行基于频谱扩展的帧同步产成，发端 产生一个长度相当于复接帧的长度的L倍的伪随机码(PN码)周期性重复，当采用隐 同步技术时，将PN码周期性重复进行波形成形作为同步信号，并以比复接信号弱得多 (例如-20dB)的强度叠加在复接信号之上发射；当采用扰码同步技术时，先将样点序列 {...，y-i，y。，Yi' y2......}中的每个样点(例如ym)采用长度为κ的PN码{P(η)，η =1，2，…，K}进行扩频，即将样点序列{...，，y0, yi, y2......}中的每个样点(例如ym)，用加权的PN码{ym.P(n)，η = 1, 2，…，K丨取代，得到一个样点速率为KR(样点 /秒)的复数样点序列丨…，Z^1, z0, Z1, Z2......},然后将复接帧的长度L倍的PN码周期性重复作为同步码，对于已扩频的复接信号样点序列丨…，Z^1, Z0, Z1, Z2......}加扰(即相乘)，然后再进行波形成形和QAM调制和发送；收端步骤1)上述调制信号通过连续信道传输到接收端后，进行正交下变频，当采用隐同 步技术时以uR(此处u》)的采样率进行正交采样和量化，得到一个复数数字样点序列； 当采用扰码同步技术时以uKR(此处u》)的采样率进行正交采样和量化，得到一个复数 数字样点序列；2)采用与发端相同的PN码构成同步相关器进行帧同步和样点同步，当发端采用 隐同步技术时获得帧同步后还需重建同步信号波形，从接收信号中减去，以消除其干扰 影响；当发端采用扰码同步技术时，获得帧同步后不需要重建同步信号，而需进一步对 复数样点序列进行相关解扩；当获得帧同步和样点同步后，进行u:l下采样，得到样点序 列{...，y-i，y0' yi' y2......}；3)利用帧同步和样点交织时分复接的规律，分离出各路离散样点序列。上述采用隐同步的多路离散信号时分复用传输方法的发送系统，包括样点交 织时分复接单元，同步产生单元，和QAM调制器；输入的M个复值离散信号样点序列 {χ0(η)}, {Xl(n)}, ......，{χμη (η)}送到样点交织时分复接单元处理，复接为样点速率为R的复数样点序列{...，y+ yci，yi, y2......}送到QAM调制器；同步产生单元产生一个长度相当于复接帧长度L倍的PN码，并进行波形成形后送入到QAM调制器；QAM调 制器将从样点交织时分复接单元送来的信号进行波形并加上同步单元产生的基于PN码的 同步信号，然后将相加后信号调制为中心频率为&的连续信号后发送，fe为传输信道的 中心频率；所述同步产生单元包括PN码产生器，成形滤波器和数模转换器(DAC) ； PN码 产生器产生一个长度相当于复接帧长度L倍的PN码送到成形滤波器；成形滤波器将PN 码进行波形成形送到数模转换器(DAC)，数模转换后信号送到QAM调制器；所述QAM调制器包括成形滤波器，数模转换器(DAC)，低通滤波器和正交上变 频器；成形滤波器接收从样点交织时分复接单元送来的复接后的复数信号进行波形成形 后送到数模转换器(DAC)，成形滤波器采用一种带宽略小于2R (Hz)、单位冲激响应长度 近似为1/R(秒)的零相移(或线性相移)升余弦滤波器；数模转换器(DAC)输出信号6送到低通滤波器处理，低通滤波器输出后信号与同步产生单元输出信号相加，相加后信 号送到正交上变频器，正交上变频器将相加后信号调制为中心频率为fc的连续信号后发 送，为传输信道的中心频率。上述采用隐同步的多路离散信号时分复用传输方法的接收系统，包括正交下 变频器，样点交织时分复接单元，模数转换器(ADC)，频偏相偏纠正单元，频偏相偏估 计单元，同步捕获与跟踪单元，信号重建单元，减法器，下采样器和时分分接单元； 正交下变频器将接收信号转换为“零中频”复数信号，“零中频”复数信号送到模数转 换器(ADC)，模数转换器(ADC)按uR(此处的采样率进行采样，采样输出的数字 信号分两路送到频偏相偏纠正单元和频偏相偏估计单元本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于频谱扩展的多路离散信号时分复用方法及传输系统，包括发端和收端，其过程如下：发端步骤：１）设有Ｍ个复值离散信号样点序列｛ｘ↓［０］（ｎ）｝，｛ｘ↓［１］（ｎ）｝，．．．．．．，｛ｘ↓［Ｍ－１］（ｎ）｝，其样点速率ｒ↓［０］，ｒ↓［１］，．．．．．．，ｒ↓［Ｍ－１］（样点／秒）互为简单的整数比，即：ｒ↓［０］＝Ｒ／ｎ↓［０］，ｒ↓［１］＝Ｒ／ｎ↓［１］，．．．．．．，ｒ↓［Ｍ－１］＝Ｒ／ｎ↓［Ｍ－１］（样点／秒），其中Ｒ为它们的最小公倍数，ｎ↓［０］，ｎ↓［１］，．．．．．．，ｎ↓［Ｍ－１］都为整数；发端采用样点交织时分复接法将这Ｍ样点序列，排列成一个样点速率为Ｒ的复数样点序列｛．．．，ｙ↓［－１］，ｙ↓［０］，ｙ↓［１］，ｙ↓［２］．．．．．．｝，则每个复接帧周期有Ｎ＝ｎ↓［０］＋ｎ↓［１］＋．．．＋ｎ↓［Ｍ－１］个复数样点，各路信号的样点在其中等间隔地分布；２）采用一种带宽略小于２Ｒ（Ｈｚ）、单位冲激响应长度近似为１／Ｒ（秒）的零相移（或线性相移）升余弦滤波器进行波形成形和正交幅度调制法（ＱＡＭ），将上述复数样点序列调制为中心频率为ｆ↓［Ｃ］的连续信号后发送，ｆ↓［Ｃ］为传输信道的中心频率；３）采用隐同步技术或扰码同步技术，进行基于频谱扩展的帧同步产成，发端产生一个长度相当于复接帧的长度的Ｌ倍的伪随机码（ＰＮ码）周期性重复，当采用隐同步技术时，将ＰＮ码周期性重复进行波形成形作为同步信号，并以比复接信号弱得多（例如－２０ｄＢ）的强度叠加在复接信号之上发射；当采用扰码技术时，先将样点序列｛．．．，ｙ↓［－１］，ｙ↓［０］，ｙ↓［１］，ｙ↓［２］．．．．．．｝中的每个样点（例如ｙ↓［ｍ］）采用长度为Ｋ的ＰＮ码｛Ｐ（ｎ），ｎ＝１，２，．．．，Ｋ｝进行扩频，即将样点序列｛．．．，ｙ↓［－１］，ｙ↓［０］，ｙ↓［１］，ｙ↓［２］．．．．．．｝中的每个样点（例如ｙ↓［ｍ］），用加权的ＰＮ码｛ｙ↓［ｍ］．Ｐ（ｎ），ｎ＝１，２，．．．，Ｋ｝取代，得到一个样点速率为ＫＲ（样点／秒）的复数样点序列｛．．．，ｚ↓［－１］，ｚ↓［０］，ｚ↓［１］，ｚ↓［２］．．．．．．｝，然后将复接帧的长度Ｌ倍的ＰＮ码周期性重复作为同步码，对于已扩频的复接信号样点序列｛．．．，ｚ↓［－１］，ｚ↓［０］，ｚ↓［１］，ｚ↓［２］．．．．．．｝加扰（即相乘），然后再进行波形成形和ＱＡＭ调制和发送；收端步骤：１）上述调制信号通过连续信道传输到接收端后，进行正交下变频，当采用隐同步技术时以ｕＲ（此处ｕ≥２）的采样率进行正交采样和量化，得到一个复数数字样点序列；当采用扰码技术同步时以ｕＫＲ（此处ｕ≥２）的采样率进行正交采样和量化，得到一个复数数字样点序列；２）采用与发端相同的ＰＮ码构成同步相关器进行帧同步和样点同步，当发端采用隐同步技术时获得帧同步后还需重建同步信号波形，从接收信号中减去，以消除其干扰影响；当发端采用扰码技术时，获得帧同步后不需要重建同步信号，而需进一步对复数样点序列进行相关解扩；当获得帧同步和样点同步后，进行ｕ：１下采样，得到样点序列｛．．．，ｙ↓［－１］，ｙ↓［０］，ｙ↓［１］，ｙ↓［２］．．．．．．｝；３）利用帧同步和样点交织时分复接的规律，分离出各路离散样点序列。...

【技术特征摘要】
1.一种基于频谱扩展的多路离散信号时分复用方法及传输系统，包括发端和收端， 其过程如下发端步骤1)设有M个复值离散信号样点序列{χ。(η)}，{Xl(n)}，......，{xm^W},其样点速率 r。，ri; ......，I^1 (样点/ 秒)互为简单的整数比，即r。= R/n。，T1 = RAi1,......，I^1 = RA^1 (样点/秒)，其中R为它们的最小公倍数，IV Ii1, ......，II1vm都为整数；发端采用样点交织时分复接法将这M样点序列，排列成一个样点速率为R的复数样点序 列{...，y-i，y。，Yn y2......丨，则每个复接帧周期有N = nQ+ni+...+I^1个复数样点，各路信号的样点在其中等间隔地分布；2)采用一种带宽略小于2R(Hz)、单位冲激响应长度近似为1/R(秒)的零相移(或 线性相移)升余弦滤波器进行波形成形和正交幅度调制法(QAM)，将上述复数样点序列 调制为中心频率为fe的连续信号后发送，fe为传输信道的中心频率；3)采用隐同步技术或扰码同步技术，进行基于频谱扩展的帧同步产成，发端产生 一个长度相当于复接帧的长度的L倍的伪随机码(PN码)周期性重复，当采用隐同步 技术时，将PN码周期性重复进行波形成形作为同步信号，并以比复接信号弱得多(例 如-20dB)的强度叠加在复接信号之上发射；当采用扰码技术时，先将样点序列{...， y-n yQ，yi; y2......}中的每个样点(例如ym)采用长度为K的PN码{P(n)，η = 1，2，…，K}进行扩频，即将样点序列{...，y—” y0, Yl, y2......}中的每个样点(例如ym)，用加权的PN码{ym.P(n)，η = 1，2，…，K丨取代，得到一个样点速率为KR(样点/秒) 的复数样点序列丨…，Z^1, z0, Z1, Z2......},然后将复接帧的长度L倍的PN码周期性重复作为同步码，对于已扩频的复接信号样点序列丨…，Z^1, Z0, Z1, Z2......丨加扰(即相乘)，然后再进行波形成形和QAM调制和发送；收端步骤1)上述调制信号通过连续信道传输到接收端后，进行正交下变频，当采用隐同步技 术时以uR(此处的采样率进行正交采样和量化，得到一个复数数字样点序列；当采 用扰码技术同步时以uKR(此处u》)的采样率进行正交采样和量化，得到一个复数数字 样点序列；2)采用与发端相同的PN码构成同步相关器进行帧同步和样点同步，当发端采用隐 同步技术时获得帧同步后还需重建同步信号波形，从接收信号中减去，以消除其干扰影 响；当发端采用扰码技术时，获得帧同步后不需要重建同步信号，而需进一步对复数 样点序列进行相关解扩；当获得帧同步和样点同步后，进行u:l下采样，得到样点序列 {...，y-i，y0' yi' y2......}；3)利用帧同步和样点交织时分复接的规律，分离出各路离散样点序列。2.—种实现权利要求1采用隐同步的发送系统，包括样点交织时分复接单 元，同步产生单元，和QAM调制器；输入的M个复值离散信号样点序列丨Xtl(η)}， {Xl (η)}, ......，{XM_i (η)丨送到样点交织时分复接单元处理，复接为样点速率为R的复数样点序列{...，y-” yci，Υι, y2......}送到QAM调制器；同步产生单元产生一个长度相当于复接帧长度L倍的PN码，并进行波形成形后送入到QAM调制器；QAM调制器将从样 点交织时分复接单元送来的信号进行波形并加上同步单元产生的基于PN码的同步信号，然后将相加后信号调制为中心频率为fe的连续信号后发送，fe为传输信道的中心频率。3.—种实现权利要求1采用隐同步的接收系统，包括正交下变频器，样点交织时 分复接单元，模数转换器(ADC)，频偏相偏纠正单元，频偏相偏估计单元，同步捕获与 跟踪单元，信号重建单元，减法器，下采样器和时分分接单元；正交下变频器将接收 信号转换为“零中频”复数信号，“零中频”复数信号送到模数转换器(ADC)，模数 转换器(ADC)按uR(此处u》)的采样率进行采样，采样输出的数字信号分两路送到频 偏相偏纠正单元和频偏相偏估计单元；频偏相偏估计单元产生频偏相偏纠正...

【专利技术属性】
技术研发人员：张方，
申请(专利权)人：西安英诺视通信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：87