[发明专利]一种基于椭圆球面波信号的多支路连续相位调制解调方法

权利要求书

1.一种基于椭圆球面波信号的多支路连续相位调制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，将不同阶椭圆球面波信号同时作为连续相位调制的基带调频脉冲信号；

步骤2，采用比特分离、二维信号映射方法、积分、信息加载、载波相位调制过程产生基于椭圆球面波信号的多支路连续相位调制信号；

比特分离具体为：

对输入串行二进制信息数据比特流，首先进行分帧，每帧包含(D+1)n个比特序列，时宽为(D+1)nT，D表示比特周期数，n为正整数，T为单个比特周期时宽，单位为秒；

然后对每(D+1)n个比特流进行分组，采用比例间隔D:1直接分组方法，每组比特数分别为Dn、n，对应时宽为DnT、nT；

分p₁、p₂两个支路进行比特分离，其中单个比特计为1个符号周期，持续时间为T；

二维信号映射方法具体为：

对分离后的两路比特序列按照特定规则分别进行信息映射，第一支路p₁为符号序列映射，是将输入的‘0’和‘1’码，分别映射为信息符号序列a_i，其中，i∈[1,n]；

第二支路p₂为椭圆球面波信号波形映射，是将输入的比特信息‘1’和‘0’码，分别对应映射为0阶椭圆球面波形信号ψ₀(c,t)和‘0+2阶’椭圆球面波形信号ψ₀₊₂(c,t)，统一用ψ(c,t)表示，c为椭圆球面波信号的时间带宽积，单位是Hz·s，t为时间，单位为秒，ψ₀(c,t)下标0表示0阶，ψ₀₊₂(c,t)下标‘0+2’表示‘0+2阶’；积分、信息加载、载波相位调制过程具体为：

利用椭圆球面波函数积分表达式数值计算方法，分别产生0阶椭圆球面波信号ψ₀(c,t)和‘0+2阶’椭圆球面波形信号ψ₀₊₂(c,t)作为连续相位调制的基带调频脉冲，ψ₀(c,t)和ψ₀₊₂(c,t)具体为：

其中，ψ₀(c,t)和ψ₂(c,t)分别是带限于[-Ω,Ω]，又在时域区间[-T/2,T/2]集中分布的0阶椭圆球面波函数和2阶椭圆球面波函数，Ω表示半带宽，T表示时宽，单位为秒，c＝TΩ是椭圆球面波信号时间带宽积，单位是Hz·s，λ₀和λ₂分别对应于ψ₀(c,t)、ψ₂(c,t)的特征值，λ₀下标0表示0阶椭圆球面波信号对应特征值，λ₂下标2表示2阶椭圆球面波信号对应特征值；

随机选择D个0阶椭圆球面波形信号ψ₀(c,t)和D个‘0+2阶’椭圆球面波形信号ψ₀₊₂(c,t)作为连续相位调制基带调频脉冲信号，统一用ψ(c,t)表示，并对ψ(c,t)进行积分、归一化后得到相位成形信号q(t)，q(t)满足在[0,t]范围内为单调递增函数，且在t＞T时函数值恒等于1/2，所述相位成形函数q(t)为：

对信息符号序列a_i、相位成形成函数q(t)、调制参数2πh求乘积，得到载波相位Φ(t；a)，将信息符号序列加载到载波相位上，所述载波相位函数Φ(t；a)为：

所述D为比特周期数，Φ(t；a)中的t表示时间，单位为秒，a表示符号序列，θ_i表示前(i-1)T码元周期，信号相位累积值，参数h为调制指数；

由载波的初始相位为载波中心频率为f_c，载波中心角频率为ω_c＝2πf_c参数，通过载波相位调制得到基于椭圆球面波信号的多支路连续相位调制信号s(t)，所述调制信号s(t)为：

所述下标0表示载波第一个初始相位值，所述ω_c和f_c的下标c表示载波的含义。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1所述椭圆球面波信号具体为0阶椭圆球面波信号和‘0+2阶’椭圆球面波信号。

3.一种基于椭圆球面波信号的多支路连续相位调制信号解调方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，对单支路信息符号序列映射信息进行差分相干解调；

对过信道后接收到的信号r(t)数字下变频，进行相干载波恢复，分成上下两个支路即同相支路信号r_I(t)和正交支路信号r_Q(t)，所述r_I(t)和r_Q(t)中t表示时间，下标I表示同相支路，下标Q表示正交支路；

分别对上下两个支路r_I(t)、r_Q(t)信号进行低通滤波处理，去掉高频分量后得到基带信号I(t)、Q(t)，I(t)表示同相支路基带信号，Q(t)表示正交支路基带信号，具体为；

对上支路I(t)信号和下支路Q(t)信号分别做延迟处理，延迟一个比特周期分别得到cosφ(t-T)信号和sinφ(t-T)信号，t表示时间，单位为秒，T表示比特周期，单位为秒；

上下两支路基带信号I(t)、Q(t)分别与延迟信号cosφ(t-T)、sinφ(t-T)交叉相乘、求和处理后得到信号y(t)，y(t)是相位变化量的正弦值，即y(t)＝sin[Δφ(t)]，Δφ(t)表示单个比特周期内的信号相位变化量，y(t)具体为：

y(t)＝sin[Δφ(t)]＝sin[φ(t)-φ(t-T)]＝sinφ(t)cosφ(t-T)-cosφ(t)sinφ(t-T)

所述[φ(t)-φ(t-T)]是单个比特周期内信号相位变化值，与Δφ(t)值等价；

根据y(t)值的极性进行判决，判决规则为：

当Δφ(t)的值大于零时，即y(t)0，则判接收到的数据是“1”；

当Δφ(t)的值小于零时，即y(t)0，则判接收到的数据时“0”；

通过以上步骤过程，实现单支路信息符号序列对应信息数据解调；

步骤2，对椭圆球面波波形映射信息进行检测解调；

将过信道后接收到的r(t)信号，经过小波阈值去噪预处理，提高接收端信号的信噪比；

对去噪处理后的带通信号，通过载波相干下变频，得到同相分量r_I2(t)和正交分量r_Q2(t)两个支路信号，再经过低通滤波处理，滤除信号高频分量，分别得到基带信号：

所述r_I2(t)和r_Q2(t)中t表示时间，下标I₂(t)表示第二路同相支路，下标Q₂(t)表示第二路正交支路；

对第二路同相支路I₂(t)信号取反余弦、求导处理，获取与椭圆球面波波形相关的信号G(t)，G(t)信号是含有0阶椭圆球面波波形信号ψ₀(c,t)、‘0+2阶’椭圆球面波波形信号ψ₀₊₂(c,t)、调制参数2πh的函数；

分别在每个符号周期T内，计算G(t)与模板信号βψ₀(c,t)、λψ₀₊₂(c,t)的互相关值，并在D个符号周期内对其互相关值取绝对值处理后求和，得到相关值R₀(t)、R₀₊₂(t)，所述β和λ分别是0阶椭圆球面波模板信号、‘0+2阶’椭圆球面波模板信号的系数，具体为：

所述符号周期D的取值范围为[1,n]，n为正整数，且随着n数值的增加，所述椭圆球面波波形信号映射支路信息传输效率越低；

对求得的D个符号周期互相关值R₀(t)、R₀₊₂(t)进行判决，如果：

所述R₀(t)、R₀₊₂(t)的下标0和‘0+2’分别表示0阶椭圆球面波信号、‘0+2阶’椭圆球面波信号。