专利名称：一种分数傅立叶变换域多址的信号产生与接收方法
技术领域：
本发明涉及的是无线通信中的多址技术，具体涉及一种多址信号产生及 接收方法。
背景技术：
多址技术是指把处于不同地点的多个用户接入到一个公共传输媒质中以 实现各用户之间通信的技术。多址技术广泛应用于无线通信，主要有频分多址(FDMA)，时分多址(TDMA)，码分多址(CDMA),空分多址(SDMA)等方 式.其中频分多址是以频率来区分信道，使用简单，技术成熟，但是多频道 信号互调干扰严重，频率利用率低，容量小；时分多址是在一个无线频道上 按时间分割为若干个时隙，每个信道占用一个时隙，在规定的时隙内收发信 号，但这个技术必须有精确的定时技术和同步技术以保证移动终端和基站间 能够正常通信；码分多址采用扩频通信技术，每个用户具有特定的地址码， 利用地址码相互之间的疋交性(或准正交性)完成信道分离的任务。CDMA 在频率、时间、空间上重叠，它具有系统容量大，抗干扰、抗多径能力高的 优点，当今码分多址技术己成为3G移动通信的主流技术，但这个技术的缺 点在于系统中的用户数量受到伪随机码数量的限制，实现起来比较复杂。 发明内容本发明是为了解决传统多址方式中存在的多频道信号互调干扰严重、频 率利用率低、容量小，系统复杂、需要精确的定时和同步技术，系统用户数 受随机码数量限制等问题，从而提出了一种分数傅立叶变换域多址信号的产 生与接收方法。本方法由以下步骤实现步骤一、第l信息源l-l、第2信息源2-l，……，第n信息源n-l分别 输出二进制数字信息c々)、c2(0，……， n为自然数;步骤二、第1切普信号生成器1-2、第2切普信号生成器2-2，……，第 n切普信号生成器n-2分别输出切普信号y;(,)、 /2(0，……，/ w;步骤三、在第1用户的发射端，将q(/)和/々)送入第1波形生成器1-3 进行调制，当",)为1时，第1波形生成器1-3输出参数为&的切普信号^(,) = 0)3(2^ +Vr。，当c々)为0时，第1波形生成器1-3输出参数为、的 切普信号附々)-cos(2;r/(;-Vrf2);在第2用户的发射端，将q(0和/W)送入第2波形生成器2-3进行调制, 当c^)为1时，第2波形生成器2-3输出参数为h的切普信号 m2(/) = COS(2;r/。/ + V^)，当&(0为0时，第2波形生成器2-3输出参数为-h的 切普信号m20) = cos(2;r/(/ - hW2);在第n用户的发射端，将"W和/"W送入第n波形生成器n-3进行调制， 当"(0为1时，第n波形生成器n-3输出参数为h的切普信号 mnW-cosPTT/^ + Vrf2),当&(0为0时，第n波形生成器n-3输出参数为-fc 的切普信号附"(/)-cos(2;r/e/-Vr );其中，& 、 h、 ......、 h是互不相等的自然数；步骤四、第l用户发送端天线l-4、第2用户发送端天线2-4、……、第 n发送端天线n-4分别将m^)、 m2W、……、m々)发射出去；步骤五、第l接收端天线l-5、第2接收端天线2-5、……、第n接收端 天线n-5分别将接收到的信号m(f)经第1滤波器1-6、第2滤波器2-6、……、 第n滤波器n-6滤波后送入第l采样器l-7、第2采样器2-7、……、第n采 样器n-7禧到离散采样值；其中》<0 =附1(0+附2(0 +……+附 0);步骤六、将步骤五得到的离散采样值通过a阶分数傅立叶变换器1-8、 /72 阶分数傅立叶变换器2-8、……、a阶分数傅立叶变换器n-8分别进行离散a 阶分数傅立叶变换、离散a阶分数傅立叶变换、……、离散;^阶分数傅立叶 变换，变换结果分别记为/p,")、 /P2(")、……、/p>)，其中M p2 #……化5步骤七、第1峰值位置判决器l-9在a阶分数傅立叶域上判断人(")的波形峰值位置，当峰值位置出现在分数域的前半段时对应的峰值位置判决器输出1，当峰值位置出现在分数域的后半段时对应的峰值位置判决器输出O;第2峰值位置判决器2-9、在a阶分数傅立叶域上判断/j")的波形峰值 位置，当峰值位置出现在分数域的前半段时对应的峰值位置判决器输出1， 当峰值位置出现在分数域的后半段时对应的峰值位置判决器输出0，第n峰值位置判决器n-9在p"阶分数傅立叶域上判断/, (")的波形峰值位 置，当峰值位置出现在分数域的前半段时对应的峰值位置判决器输出1，当 峰值位置出现在分数域的后半段时对应的峰值位置判决器输出0。有益效果本发明通过改变切普信号参数H直来完成多址过程，不需要 构造传统码分多址系统中复杂的具有正交或准正交性的地址码， 一方面系统 复杂度降低，另一方面用户数量也不受伪随机码的数量的限制。本方法在接 收端加入离散分数傅立叶变换运算，直接通过峰值位置(即切普信号的能量 聚集位置)来解调，而不需要相应分数傅立叶逆变换，因此运算量和快速傅 立叶变换相同，仅为AHog(A0，因此运算量也相应降低50%。由于本发明的 基本思想是利用了不同参数A的切普信号在相应的不同阶数分数域上有最佳 的能量聚集的性质，所以其他发射端的信号在该接收端没有能量聚集，因此 不会影响对峰值的判决，从而有效避免了传统码分多址系统因码序列的非正 交性引起的多址干扰。同时，本方法具有精确的定时和同步技术，推广使用 能力强。
图l是本发明的发射结构示意图；图2是本发明的接收结构示意图；图 3是一号用户发射的参数^=0.25时切普信号经; 1阶分数傅立叶变换后的波 形；图4是一号用户发^"的参数*1=-0.25时切普信号经/ 1阶分数傅立叶变换 后的波形；图5、图6是一号用户接收端接收的m(O经滤波采样离散后进行A 阶分数傅立叶变换后的波形。
具体实施方式
具体实施方式
一下面结合图1~图5具体说明本实施方式。本实施方式 的一种分数傅立叶变换域多址的信号产生与接收方法的方法步骤为步骤一、第1信息源1-1、第2信息源2-1，……，第n信息源n-l分别 输出二进制数字信息q(O、 c2(0，……，"W， n为自然数；步骤二、第1切普信号生成器l-2、第2切普信号生成器2-2，……，第 n切普信号生成器n-2分别输出切普信号y;(,)、 /2(0，……，步骤三、在第i用户的发射端，将c^)和y;w送入第1波形生成器1-3进行调制，当q( )为1时，第1波形生成器1-3输出参数为^的切普信号m々)-cos(2W + Vr。，当q(/)为0时，第1波形生成器1-3输出参数为的 切普信号/ 1(0 = 。03(2;2://-^^2);在第2用户的发射端，将qW和/2(/)送入第2波形生成器2-3进行调制， 当q(/)为1时，第2波形生成器2-3输出参数为h的切普信号 m2W = COS(2;r/。"Vr,2)，当&(0为0时，第2波形生成器2-3输出参数为-h的 切普信号附2 (0 = cos(2;r/of — te2);在第n用户的发射端，将c"(/)和/"W送入第n波形生成器n-3进行调制， 当&W为1时，第n波形生成器n-3输出参数为L的切普信号 肠(/)-cos(2W + Vr,2)，当c々)为0时，第n波形生成器n-3输出参数为-fc的 切普信号.mn(0-cos(2;r/。卜V^);其中，&、 h、……、h是互不相等的自然 数；步骤四、第1用户发送端天线1-4、第2用户发送端天线2-4、……、第 n发送端天线n-4分别将m々)、m2(/)、……、^(/)发射出去；步骤五、第l接收端天线l-5、第2接收端天线2-5、……、第n接收端 天线n-5分别将接收到的信号m(0经第1滤波器1-6、第2滤波器2-6、……、 第n滤波器n-6滤波后送入第l采样器l-7、第2采样器2-7、……、第n采 样器n-7得到离散采样值；其中巧(/) +附2(,) +……+ m (,);步骤六、将步骤五得到的离散采样值通过a阶分数傅立叶变换器1-8、 a 阶分数傅:立叶变换器2-8、……、^阶分数傅立叶变换器n-8分别进行离散A 阶分数傅立叶变换、离散A阶分数傅立叶变换、……、离散^阶分数傅立叶 变换，变换结果分别记为A(")、 /P2(")、……、/J"),其中步骤七、第1峰值位置判决器1-9在A阶分数傅立叶域上判断的波 形峰值位置，当峰值位置出现在分数域的前半段时对应的峰值位置判决器输 出1，当峰值位置出现在分数域的后半段时对应的峰值位置判决器输出o;第2峰值位置判决器2-9、在^阶分数傅立叶域上判断4(")的波形峰值 位置，当峰值位置出现在分数域的前半段时对应的峰值位置判决器输出i， 当峰值位置出现在分数域的后半段时对应的峰值位置判决器输出0，1说明书第5/6页第n峰值位置判决器n-9在卢阶分数傅立叶域上判断/, (")的波形峰值位 置，当峰值位置出现在分数域的前半段时对应的峰值位置判决器输出1，当 峰值位置出现在分数域的后半段时对应的峰值位置判决器输出0;将n路信 息分别通过第1信息输出器1-10、第2信息输出器2-10、……第n信息输出 其n-10输出。本发明的基本思想是不同参数A的切普信号在相应的不同阶数分数域上 有最佳的能量聚集特性。在每个用户的发射端，用二进制信源信息对切普信 号进行调制，当二进制信源信息为l时，输出时域宽度为r，参数yk的切普信 号；二进制信源信息为O时，输出时域宽度为r，参数-A的切普信号，不同 用户使用不同的参数"在每个用户的接收端将接收到的信号进行相应^阶 的分数傅立叶变换。每个发射端使用不同参数it的切普信号进行调制，每个 接收端使用相应P阶的分数傅立叶变换进行解调。对于相应的发端，解调后 的切普信号能量聚集，表现为一个冲击函数，对于接收到的其他用户的信号, 不会产生同样的能量聚集特性。最后对峰值位置进行判决，当峰值位置在分 数域的前半段时输出1，当峰值位置在分数域的后半段时输出0，解调出相应 用户的信息。在图2和图3中&值为0.25与-0.25时，在相应的分数傅立叶域上，其峰 值位置与比较平坦部分的位置完全相反。当^为正时，峰值出现在分数域的 前半段，当&为负，峰值出现在分数域的后半段，参见下式 c(O = (exp[/(2;r/j + ;r V2)] + exp[-/(2;r+ r)]} / 2当 & 为正时，切普信号表达式为 = {exp[/(27r/" + "fe2)] + exp[-/(2;r/(/ + d,2)]} / 2 ，其中exp[/(2;r/j + d/2 )〗在对应分 数傅立叶变换域上为能量聚集部分，expH(2;r/^ + ;^2)]在对应分数傅立叶变 换域上为比较平坦部分；当&为负时，切普信号表达式为 c(O = {exp[/(2;r/J-;r"2)] + exp[《-2;ry^ + ;r&2)]}/2 ，其中exp[/(2;r/0/ -"&2)]在对应分 数傅立叶域上为比较平坦部分，exp[/(-h/。, + ;^2)]在对应分数傅立叶域上为 能量聚集部分。因此解调过程也是根据以上的信号特性来进行峰值位置判决。 图4与图:5是接收到的四个用户的发射信号之和附(,)经过A阶分数傅立叶变换后的分数域波形，其中图4为峰值位置位于分数域前半段，解调信息为l，图5峰值位置位于分数域后半段，解调信息为0。从图中可以明显看出，其他用户的发送信息没有明显能量聚集，而相应用户的信息能量聚集，可以通 过峰值位^置判决完成就解调过程。
权利要求
1、一种分数傅立叶变换域多址的信号产生与接收方法，其特征在于它由以下步骤实现步骤一、第1信息源(1-1)、第2信息源(2-1)，……，第n信息源(n-1)分别输出二进制数字信息c1(t)、c2(t)，……，cn(t)，n为自然数；步骤二、第1切普信号生成器(1-2)、第2切普信号生成器(2-2)，……，第n切普信号生成器(n-2)分别输出切普信号f1(t)、f2(t)，……，fn(t)；步骤三、在第1用户的发射端，将c1(t)和f1(t)送入第1波形生成器(1-3)进行调制，当c1(t)为1时，第1波形生成器(1-3)输出参数为k1的切普信号m1(t)＝cos(2πf0t+k1πt2)，当c1(t)为0时，第1波形生成器(1-3)输出参数为-k1的切普信号m1(t)＝cos(2πf0t-k1πt2)；在第2用户的发射端，将c2(t)和f2(t)送入第2波形生成器(2-3)进行调制，当c2(t)为1时，第2波形生成器(2-3)输出参数为k2的切普信号m2(t)＝cos(2πf0t+k2πt2)，当c2(t)为0时，第2波形生成器(2-3)输出参数为-k2的切普信号m2(t)＝cos(2πf0t-k2πt2)；……在第n用户的发射端，将cn(t)和fn(t)送入第n波形生成器(n-3)进行调制，当cn(t)为1时，第n波形生成器(n-3)输出参数为kn的切普信号mn(t)＝cos(2πf0t+knπt2)，当cn(t)为0时，第n波形生成器(n-3)输出参数为-kn的切普信号mn(t)＝cos(2πf0t-knπt2)；其中，k1、k2、……、kn是互不相等的自然数；步骤四、第1用户发送端天线(1-4)、第2用户发送端天线(2-4)、……、第n发送端天线(n-4)分别将m1(t)、m2(t)、……、mn(t)发射出去；步骤五、第1接收端天线(1-5)、第2接收端天线(2-5)、……、第n接收端天线(n-5)分别将接收到的信号m(t)经第1滤波器(1-6)、第2滤波器(2-6)、……、第n滤波器(n-6)滤波后送入第1采样器(1-7)、第2采样器(2-7)、……、第n采样器(n-7)得到离散采样值；其中m(t)＝m1(t)+m2(t)+……+mn(t)；步骤六、将步骤五得到的离散采样值通过p1阶分数傅立叶变换器(1-8)、p2阶分数傅立叶变换器(2-8)、……、pn阶分数傅立叶变换器(n-8)分别进行离散p1阶分数傅立叶变换、离散p2阶分数傅立叶变换、……、离散pn阶分数傅立叶变换，变换结果分别记为fp1(u)、fp2(u)、……、fpn(u)，其中p1≠p2≠……≠pn；步骤七、第1峰值位置判决器(1-9)在p1阶分数傅立叶域上判断fp1(u)的波形峰值位置，当峰值位置出现在分数域的前半段时对应的峰值位置判决器输出1，当峰值位置出现在分数域的后半段时对应的峰值位置判决器输出0；第2峰值位置判决器(2-9)、在p2阶分数傅立叶域上判断fp2(u)的波形峰值位置，当峰值位置出现在分数域的前半段时对应的峰值位置判决器输出1，当峰值位置出现在分数域的后半段时对应的峰值位置判决器输出0，……第n峰值位置判决器(n-9)在pn阶分数傅立叶域上判断fpn(u)的波形峰值位置，当峰值位置出现在分数域的前半段时对应的峰值位置判决器输出1，当峰值位置出现在分数域的后半段时对应的峰值位置判决器输出0。
全文摘要
一种分数傅立叶变换域多址的信号产生与接收方法，它涉及一种多址信号产生及接收方法。本发明是为了解决传统多址方式中存在的多频道信号互调干扰严重、容量小、需要精确的定时和同步技术，系统用户数受随机码数量限制等问题。实现本方法的步骤是在每个用户的发射端，用二进制信源信息对切普信号进行调制，当信源信息为1时，输出时域宽度为T，参数k的切普信号；信源信息为0时，输出时域宽度为T，参数-k的切普信号，不用用户使用不同的参数k。在每个用户的接收端将接收到的信号进行相应p阶的分数傅立叶变换。最后对峰值位置进行判决，当峰值位置在分数域的前半段时输出1，当峰值位置在分数域的后半段时输出0，解调出相应用户的信息。
文档编号H04J7/00GK101247198SQ20081006416
公开日2008年8月20日 申请日期2008年3月24日 优先权日2008年3月24日
发明者吴宣利, 吴少川, 珣 唐, 沙学军, 温容慧, 迟永钢, 佩 郭 申请人:哈尔滨工业大学