[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

说明书

本发明提供了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，该方法是利用椭圆球面波信号时频域高能量聚集性、完备正交特性，将不同阶椭圆球面波信号同时作为连续相位调制基带调频脉冲信号，产生调制信号。在接收端，采用分层处理，利用差分相干检测法和多比特周期相关值检测法，分别对符号序列映射数据信息、椭圆球面波波形映射信息进行解调。本发明增加了传统连续相位调制系统的信息加载维度，能够进一步提高现有连续相位调制系统的频谱效率。

技术领域

本发明涉及无线通信信息传输与处理技术领域，特别是涉及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，可用于无线数字通信系统中连续相位调制信号的调制与解调。

背景技术

连续相位调制(Continuous Phase Modulation,CPM)信号具有恒包络特性、对功放的非线性特性不敏感，较高的频带利用率和功率效率等特点，广泛应用在移动通信、卫星通信、软件无线电通信等领域。现有CPM的基带调频信号主要有矩形脉冲、升余弦脉冲、(类)高斯脉冲等信号，且随着这些脉冲信号对CPM相位路径平滑程度的优化，其调制信号具有更高的频谱效率。

椭圆球面波函数(Prolate Spheroidal Wave Functions,PSWFs)是贝尔实验室D.Slepian等人于1961年提出的一类特殊函数集合，它是频域带限且时域能量聚集性最佳的信号形式，具有高时频能量聚集性、时间带宽积灵活可控性、完备双正交性、奇偶性等优良基础特性，目前在移动通信、超宽带通信、卫星通信导航等应用领域都有相关深入研究。

现有CPM基带调频信号并非最优时频能量聚集性信号，而PSWFs信号相对于其他函数信号具有更高的时频域高能量聚集性，能够使CPM信号相位变化更加柔和，有望进一步提升CPM调制信号频谱效率，且在多载波通信系统中，通过引入PSWFs作为基带信号波形，替代矩形脉冲信号，能够有效提升系统性能。此外，由于相同参数、不同阶PSWFs信号相互正交，且占用相同的时宽、带宽资源，这为拓展新的信息加载维度，提高信息传输速率提供了一种新思路，除了在原有CPM调制基础上加载符号信息序列外，还可以使用PSWFs多波形映射的方式加载信息，从信号维度的角度来讲，这将进一步提升系统的频谱效率。

发明内容

本发明的目的在于提高现有连续相位调制解调系统的信息传输速率。本发明提供了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。本发明充分利用椭圆球面波信号的时频域高能量聚集性、时间带宽积灵活可控性、完备双正交性等优良基础特性，使用多阶椭圆球面波信号，在原有CPM调制解调系统基础上，增加第二维波形信息映射支路，拓展了信息加载维度，可提高连续相位调制解调系统信息传输速率；采用差分相干检测方法和多比特周期信号检测方法，分别对的单支路信号符号序列映射信息和PSWFs波形映射信息进行解调，其波形映射支路解调性能随比特周期数增加而越好，可优于单支路差分相干解调性能，且本发明所提解调方法与CPM信号状态转移数无关，不会随着状态数的增加而复杂度增加。

本发明为解决其技术问题采用如下技术方案：

具体而言，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，其原理图如图1所示，包括调制方法和解调方法两部分内容。

1)基于椭圆球面波信号的多支路连续相位调制方法

具体包括以下步骤：