[发明专利]广义非线性信号调制方法及其设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种无线通信系统中的基带信号调制方法，特别涉及一种广义非线性信号调制方法及其设备。 

背景技术

调制解调技术在通信系统中发挥着非常重要的作用，无线通信系统中所采用的调制方式也是多种多样。无线通信系统中使用调制有许多好处，例如： 

1.调制用来将信号的频谱(内容)搬移动到无线通信系统的工作频带内。 

2.调制提供了一种机制，将含有信息的信号变成一种不易被噪声或干扰损伤的形式。 

3.调制允许使用多址方式。 

4.调制可与编码结合联合设计。 

在无线通信中，载波[记为c(t)]一般为正弦波，可写为 

          c(t)＝A_ccos(2πf_ct+θ) 

这里A_c、f_c和θ分别为幅度、频率和相位。这三个载波参数均可用于调制，因此有三种基本的调制方式：幅度调制，频率调制与相位调制，后两者又可以归为角度调制。取决于承载信息的信号，调制又可分为模拟调制与数字调制，本发明主要针对数字调制。 

图1给出了使用正弦载波c(t)的调制器框图。调制信号作为调制器的输入记为m(t)，已调信号作为调制器的输出记为s(t)，根据输入输出之间是否满足线性关系，可以把调制过程分为线性调制与非线性调制。也可以从信号空间的观点来理解，调制实质上是从信道编码后的汉明空间到调制后的欧式空间的映射或变换。这种变换可以是线性变换，也可以是非线性变换，对应线性调制与非线性调制。本发明主要涉及到一种广义的非线性调 制方法。 

在频带受限和功率受限的条件下，增加传输速率的办法通常是增加星座数即使用高阶QAM调制方式。正交幅度调制可以在保证最小欧氏距离的前提下尽可能多地增加星座数目。图2为常见的M元QAM信号星座图，从欧氏距离的角度看，图2所示的矩形星座并不一定是最好的M元星座点分布。但是，矩形星座具有容易产生的独特优点，也很利于用正交相干方式解调，且所需要的平均发射功率仅稍大于最好的M元QAM信号星座所需的平均功率。所以，矩形星座的QAM信号在实际应用中占了绝大部分。 

但是，传输速率增加一倍时，星座数要按平方比例增长，这将要求大幅度增加发送功率。在大多数实际条件下，信噪比一般为25dB左右，超过30dB时受各种技术、使用环境、成本等条件限制实际使用已十分困难。 

将一个消息映射到多个符号区间传送，尽管可以降低发送功率，但会引起传输效率的降低。为了不降低传输效率，可以在多个符号区间传输多个消息，在误比特率或者误帧率满足系统要求的条件下，利用符号间或者消息间的某些特性来达到最大的频谱效率，或者最大限度的降低发送功率。相关的现有技术有： 

空时格码(Space-Time Trellis Codes，简称STTC)：Vahid Tarokh，Nambi Seshadri，A.R.Calderbank，Space-Time Codes for High DataRate Wireless Communication：Performance Criterion and CodeConstruction，IEEE Trans.Inf.Theory，Vol.44，No.2，March 1998. 

空时块码(Space-Time Block Codes，简称STBC)：V.Tarokh，H.Jafarkhani and A.R.Calderbank，″Space-time block codes fromorthogonal designs″，IEEE Trans.Inf.Theory，Vol.45，No.5，pp.1456-1467，July 1999. 

信号空间分集(Signal Space Diversity，简称SSD)：Joseph Boutros，Emanuele Viterbo，Signal Space Diversity：A Power-andBandwidth-Efficient Diversity Technique for the Rayleigh FadingChannel，IEEE Trans.Inf.Theory，Vol.44，No.4，July 1998. 

STTC通常是用于多天线系统中的一种集合了前向纠错编码和分集的 信号调制方式，STTC调制可以带来非常可观的增益，但由于STTC复杂度较高，在实际系统中很少使用。