基于最佳跳频图的图分多址通信系统技术方案

本发明专利技术提供一种基于最佳跳频图的图分多址通信系统，包括发射机和接收机，发射机将输入基带信号调制为已调信号，再变换为按最佳跳频图跳频的信号，接收机采用与发射机相同的最佳跳频图将接收的跳频信号还原为输出已调信号，再解调为基带信号，最佳跳频图是对基于扩域构造的Golomb Costas序列进行二位循环移位法得到的，且具有理想的自相关和互相关特性的最佳跳频图。该种基于最佳跳频图的图分多址通信系统，能有效减小或消除多径传播和多普勒频移所产生的干扰，降低误码率，提高系统容量和通信质量。通信质量。通信质量。

【技术实现步骤摘要】
基于最佳跳频图的图分多址通信系统


[0001]本专利技术涉及一种基于最佳跳频图的图分多址通信系统。

技术介绍

[0002]蜂窝移动通信系统是干扰受限(interference limited)的，即系统中的干扰远远大于背景噪声，使得系统中用户数的增加主要受到干扰程度的限制。因此，任何能减小干扰的多址技术都能直接提高系统的容量和性能。
[0003]第一代蜂窝移动通信系统(1G)采用频分多址(frequency division multiple access,FDMA)技术；第二代蜂窝移动通信系统(2G)采用时分多址(time division multiple access,TDMA)技术；第三代蜂窝移动通信系统(3G)采用码分多址(code division multiple access,CDMA)技术。
[0004]上述频分多址、时分多址和码分多址这三种多址接入方式，都是一维正交多址接入技术，不能克服移动通信系统中因多径传播和多普勒频移所产生的干扰。
[0005]上述问题是在多址通信系统的设计过程中应当予以考虑并解决的极其重要的问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种基于最佳跳频图的图分多址通信系统，解决现有技术中存在的一维正交多址接入技术，不能克服移动通信系统中因多径传播和多普勒频移所产生的干扰的问题。
[0007]本专利技术的技术解决方案是：
[0008]一种基于最佳跳频图的图分多址通信系统，包括发射机和接收机，发射机将输入基带信号调制为已调信号，再变换为按最佳跳频图的跳频信号，接收机采用与发射机相同的最佳跳频图将接收的跳频信号还原为输出已调信号，再解调为基带信号，最佳跳频图是对基于扩域构造的Golomb Costas序列进行二位循环移位法得到的，且具有理想的自相关和互相关特性的最佳跳频图。
[0009]进一步地，发射机包括第一最佳跳频图生成器、第一频率合成器、数字调制器、第一混频器、第一滤波器、功率放大器和第一天线，
[0010]第一最佳跳频图生成器：用于生成最佳跳频图样；
[0011]第一频率合成器：将最佳跳频图“映射”为跳频载波，在第一最佳跳频图生成器的控制下，以变化的载波代替原有恒定的载波，生成第一本地跳频信号；
[0012]数字调制器：用于调制输入数字基带信号；
[0013]第一混频器：将第一本地跳频信号与数字调制器的输出的已调信号信号进行混频，将已调信号的频谱“搬移”到跳频载波上；
[0014]第一滤波器：用于对第一混频器的输出信号滤除谐波和杂波；
[0015]功率放大器：对第一滤波器的输出信号进行放大，得到的跳频信号作为发射信号
通过第一天线发送。
[0016]进一步地，接收机包括第二天线、第二最佳跳频图生成器、第二频率合成器、第二混频器、第二滤波器和数字解调器，
[0017]第二最佳跳频图生成器：生成与发射机相同的最佳跳频图样；
[0018]第二频率合成器：将最佳跳频图“映射”为跳频载波，在第二最佳跳频图生成器的控制下，以变化的载波代替原有恒定的载波，生成第二本地跳频信号；
[0019]第二混频器：将第二本地跳频信号与第二天线接收的跳频信号进行混频，将信号频谱不失真地搬回到副载波附近；
[0020]第二滤波器：用于对第二混频器的输出信号滤除谐波和杂波。
[0021]数字解调器：用于解调第二滤波器的输出信号，输出数字基带信号。
[0022]进一步地，最佳跳频图是对基于扩域构造的Golomb Costas序列进行二位循环移位法得到的，具体为，
[0023]S1、确定Golomb Costas序列的阶数N，基于扩域构造Golomb Costas序列；
[0024]S2、生成最佳跳频图族的族首跳频图；
[0025]S3、由步骤S2所得族首跳频图，生成每个最佳跳频族的其他跳频图。
[0026]进一步地，步骤S1中，确定Golomb Costas序列的阶数N，具体为，
[0027]S11、在应用于蜂窝移动通信系统时，根据蜂窝移动通信系统的最大多普勒频移d
max
，且d
max
为非负整数，由d
max
≤w
‑
1，确定最佳跳频图族的最小多普勒距离w，根据区群内的小区数确定最佳跳频图族的数量s，族数s不小于区群内的小区数；
[0028]S12、根据蜂窝小区内的最大多径时延τ
max
，且τ
max
为非负整数，由τ
max
≤w1‑
1确定每个最佳跳频图族中的跳频图的最小时延距离w1，根据小区内的用户数确定每个最佳跳频图族中跳频图的数量s1，每个族中跳频图的数量s1不小于小区内的用户数；
[0029]S13、根据步骤S11和步骤S12所得最佳跳频图族的最小多普勒距离w、最佳跳频图族的数量s、最佳跳频族中的跳频图的最小时延距离w1和最佳跳频图族中跳频图的数量s1，确定q：q＝p
n
，p为素数，n为正整数，q需要同时满足w
·
s≤q
‑
1和w1·
s1≤q
‑
1，q确定后即可确定Golomb Costas序列的阶数N：N＝q
‑
2，若q＝p
n
，p为素数，n为正整数，中的n＝1，则Golomb Costas序列基于素域构造，否则Golomb Costas序列基于扩域构造。
[0030]进一步地，步骤S1中，基于扩域构造Golomb Costas序列，具体为，
[0031]S14、设有限域GF(q)，q＝p
n
，p为素数，n为正整数，α，β为GF(q)的本原元，序列A为N＝q
‑
2阶置换序列，则序列A为Golomb Costas序列的充分必要条件是序列A的放置函数为
[0032]y(k)＝log
β
(1
‑
α
k
)，1≤k≤q
‑2ꢀꢀꢀ
(1)
[0033]式(1)的隐函数表达为
[0034]α
k
+β
y(k)
＝1，1≤k≤q
‑2ꢀꢀꢀ
(2)
[0035]当n＝1，即q＝p，式(2)显函数表达为式(1)表示模p同余；当n＞1时，式(2)表示模f(x)同余，这里f(x)表示GF(p)＝Z
p
上的任一n次不可约多项式，其中Z
p
表示模p同余类域，p为素数；
[0036]S15、令n＞1，并确定n的数值，确定GF(p)上的n次的不可约多项式f(x)，构造扩域GF(p
n
)并确定其本原元α，β，选取本原元α，β，由步骤S14中式(2)确定坐标(k，y(k))；
[0037]S16、由步骤S15所得坐标本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于最佳跳频图的图分多址通信系统，包括发射机和接收机，其特征在于，发射机将输入基带信号调制为已调信号，再变换为按最佳跳频图的跳频信号，接收机采用与发射机相同的最佳跳频图将接收的跳频信号还原为输出已调信号，再解调为基带信号，最佳跳频图是对基于扩域构造的Golomb Costas序列进行二位循环移位法得到的，且具有理想的自相关和互相关特性的最佳跳频图。2.如权利要求1所述的基于最佳跳频图的图分多址通信系统，其特征在于：发射机包括第一最佳跳频图生成器、第一频率合成器、数字调制器、第一混频器、第一滤波器、功率放大器和第一天线，第一最佳跳频图生成器：用于生成最佳跳频图样；第一频率合成器：将最佳跳频图“映射”为跳频载波，在第一最佳跳频图生成器的控制下，以变化的载波代替原有恒定的载波，生成第一本地跳频信号；数字调制器：用于调制输入数字基带信号；第一混频器：将第一本地跳频信号与数字调制器的输出的已调信号信号进行混频，将已调信号的频谱“搬移”到跳频载波上；第一滤波器：用于对第一混频器的输出信号滤除谐波和杂波；功率放大器：对第一滤波器的输出信号进行放大，得到的跳频信号作为发射信号通过第一天线发送。3.如权利要求1所述的基于最佳跳频图的图分多址通信系统，其特征在于：接收机包括第二天线、第二最佳跳频图生成器、第二频率合成器、第二混频器、第二滤波器和数字解调器，第二最佳跳频图生成器：生成与发射机相同的最佳跳频图样；第二频率合成器：将最佳跳频图“映射”为跳频载波，在第二最佳跳频图生成器的控制下，以变化的载波代替原有恒定的载波，生成第二本地跳频信号；第二混频器：将第二本地跳频信号与第二天线接收的跳频信号进行混频，将信号频谱不失真地搬回到副载波附近；第二滤波器：用于对第二混频器的输出信号滤除谐波和杂波。数字解调器：用于解调第二滤波器的输出信号，输出数字基带信号。4.如权利要求1
‑
3任一项所述的基于最佳跳频图的图分多址通信系统，其特征在于：最佳跳频图是对基于扩域构造的Golomb Costas序列进行二位循环移位法得到的，具体为，S1、确定Golomb Costas序列的阶数N，基于扩域构造Golomb Costas序列；S2、生成最佳跳频图族的族首跳频图；S3、由步骤S2所得族首跳频图，生成每个最佳跳频族的其他跳频图。5.如权利要求4所述的基于最佳跳频图的图分多址通信系统，其特征在于：步骤S1中，确定Golomb Costas序列的阶数N，具体为，S11、在应用于蜂窝移动通信系统时，根据蜂窝移动通信系统的最大多普勒频移d
max
，且d
max
为非负整数，由d
max
≤w
‑
1，确定最佳跳频图族的最小多普勒距离w，根据区群内的小区数确定最佳跳频图族的数量s，族数s不小于区群内的小区数；S12、根据蜂窝小区内的最大多径时延τ
max
，且τ
max
为非负整数，由τ
max
≤w1‑
1确定每个最佳跳频图族中的跳频图的最小时延距离w1，根据小区内的用户数确定每个最佳跳频图族中
跳频图的数量s1，每个族中跳频图的数量s1不小于小区内的用户数；S13、根据步骤S11和步骤S12所得最佳跳频图族的最小多普勒距离w、最佳跳频图族的数量s、最佳跳频族中的跳频图的最小时延距离w1和最佳跳频图族中跳频图的数量s1，确定q：q＝p
n
,p为素数，n为正整数，q需要同时满足w
·
s≤q
‑
1和w1·
s1≤q
‑
1，q确定后即可确定Golomb Costas序列的阶数N：N＝q
‑
2，若q＝p
n
，p为素数，n为正整数，中的n＝1，则Golomb Costas序列基于素域构造，否则Golomb Costas序列基于扩域构造。6.如权利要求5所述的基于最佳跳频图的图分多址通信系统，其特征在于：步骤S1中，基于扩域构造Golomb Costas序列，具体为，S14、设有限域GF(q)，q＝p
n
，p为素数，n为正整数，α,β为GF(q)的本原元，序列A为N＝q
‑
2阶置换序列，则序列A为Golomb Costas序列的充分必要条件是序列A的放置函数为y(k)＝log
β
(1
‑
k

【专利技术属性】
技术研发人员：姚建国，倪康，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：