[发明专利]码位相位键控调制通信方法

说明书

技术领域

本发明涉及数字通信领域，具体地说是数字通信的调制解调方法。

背景技术

数字通信中，由于数字基带信号能量主要集中在低频部分，为了实现远距离有线或无线传输，在发射端需采用频率较高的正(余)弦波作为载波，用基带信号来改变载波的某些参数，使其按照基带信号的变化规律而变化，实现基带信号的频谱搬移，使之适合信息的传输。在接收端采用相应的电路恢复调制信号，实现解调。

2006年，东南大学的吴乐南教授申请了称之为统一的二元相位调制解调方法的专利，即“EBPSK”(公开专利号CN 1889550A)。其做法是：用二进制信息码元直接改变正弦载波的突变相位实现调制，用锁相环实现解调，使得对应数字“0”的已调信号是N个载波周期的正弦波，而对应数字“1”的则是在频率为f_c的N个载波周期的正弦波中，前K个周期的相位跳变了θ角度。由于具有一定的调制占空比，EBPSK载波保持纯粹正弦波的持续周期更多，因而其频谱能量高度集中，占用带宽很窄，频带利用率很高，可以实现超窄带的高速数据传输。

但是，上述专利中的EBPSK调制方法在N个载波周期的时间内只传输了1比特信息，显然在单位时间内所传输的信息量不多，不利于超窄带传输进一步提升通信速率，并且这种调制方式的功率谱中高次线谱所含的能量较大，对于发射机来说也是能量上的一种浪费，在应用时还需要进行频谱的优化，而使发射机复杂度增加。

发明内容

本发明的目的在于提供一种通过设置发送微小相位偏移载波周期位置的不同来传递信息的码位相位键控调制通信方法。

本发明的目的是这样实现的：

本发明码位相位键控调制通信方法，其特征是：

(1)根据系统要求的已调信号一个码元包含的信息比特数M，计算一个信息码元周期应包含的载波周期个数N，即

(2)根据已调信号的中心频率f_c和一个信息码元周期包含的载波周期个数N计算信息码元周期T，即

(3)根据已调信号的中心频率f_c、信息码元周期T、载波初始相位相位偏移载波周期载波偏移量θ、未相位偏移的载波周期的载波幅度A和相位偏移的载波周期的载波幅度B，生成N个已调信号波形样本，即：

十进制信息码元“0”对应的调制信号是：

十进制信息码元“1”对应的调制信号是：

十进制信息码元“n”对应的调制信号是：

十进制信息码元对应的调制信号是：

(4)根据系统要求的已调信号一个码元包含的信息比特数M，将二进制信息按每组M bit进行分组，并且将每组数据转换成十进制表示；

(5)根据每一组转换完成的十进制数据“n”选取已调波形样本g_n(t)，生成CPPSK已调信号。

本发明的优势在于：1、频带利用率极高。CPPSK是一种载波调制方式，由于传输码率高，而传输信号的波形又非常接近于正弦波，因而频谱能量高度集中，占用带宽很窄，可以实现超窄带的高速数据传输。若EBPSK在N个载波周期内传输1比特信息，那么CPPSK可以在2N个载波周期内传输log₂ 2N比特信息，并且其功率谱的连续谱部分将和EBPSK的连续谱接近。

2、能量利用率高。EBPSK功率谱在二次、三次等谐波处有较高的离散谱线，需要通过滤波器陷波或波形修正。而CPPSK在基波处有一条较高的离散谱线，谐波处的离散谱线很小(图1)，使得它窄带性能更优越，在发端不需要加特殊功率谱优化措施，除载波线谱外连续谱将占有更多的能量，有利于信息的传输。

3、抗干扰能力强。CPPSK调制方式与EBPSK调制方式相比，各信息码元对应的调制波形之间更趋近于正交，所以收端在都采用相关运算进行解调时，CPPSK的抗噪能力将会更好。在同等加性高斯白噪声环境下进行仿真可以看出，CPPSK的抗噪性能随着信噪比的提高，会比EBPSK的抗噪性能好很多。图2给出了CPPSK与EBPSK误码率比较图(高斯白噪声信道)。

4、全数字化实现。本发明的发送端可以直接将调制波形的数字样本经数模转换器输出，便于集成电路的制作。也便于利用数字滤波精确控制发送信号的带宽和频谱形状；而接收端也可以在模数转换器之后实现接收机的全数字化处理。

附图说明

图1为CPPSK已调信号功率谱密度曲线；

图2为CPPSK与EBPSK误码率比较图(高斯白噪声信道)；

图3为CPPSK已调信号波形示意图；