[发明专利]基于FFT的多频音DPSK调制解调器

说明书

本发明属通信技术领域。具体地说，本发明与利用基于FFT的多频音概念进行数字调制和解调的系统和方法有关。

码间干扰使所发送的信号内容失真，可能会导致严重的信息传输差错。由于信道畸变、多路径传播和/或采样偏移而引起的码间干扰对发送和接收滤波器设计加了相当大的限制。码间干扰的影响随着传输速度的增加而增加，从而为宽带高速传输的主要障碍，特别是对于经常会产生多路径信号分量的无线多媒体情况来说更为严重。

各多路径分量在无线通信用的码分多址(CDMA)瑞克接收机中合并在一起，然而多路径分量的扩展往往与码元间隔差不多，甚至更大一些，从而引起相当大的码间干扰。使码间干扰大大降低的另一种方法是采用复杂的信道均衡技术。

因此，有必要在高速宽带网内开发一种不用信道均衡而能避免码间干扰的技术。

本发明提出了一种不用信道均衡器实现无码间干扰通信的系统和方法。这样，本发明就放宽了对发送和接收滤波器以及对接收机定时精度的设计限制。本发明能有效地分离由于例如在有线媒体中发生的信道畸变和由于例如在无线环境中发生的多路径扩展而引起交叠的各码元。编码信息由一组单音(tone)承载，减轻了频率选择性衰落。本发明消除了基带滤波器引起的码间干扰，从而提供了诸如带外溢漏小和尾降快这样的所需信号特性。由于发送和接收滤波器的脉冲响应可以以多种形式长跨几个码元，放宽了相应滤波器的设计限制，也降低了接收机对定时的敏感性。不需要进行载波相位估计和/或信道响应估计，因为本发明所用的是差分相位检测。此外，由于多频音调制和解调通过快速付立叶变换实现，因此硬件配置较为简单。本发明对于受到上述有害影响最为严重的分组式宽带高速传输来说特别有利。

本发明的这些优点是由于采用了用多频音技术发送编码信息的系统和方法。按照本发明，编码信息比特是逐帧发送的。每个编码信息比特帧划分成N个各由预定个数的编码信息比特组成的比特组，再映射成相应的N个差分相位。每个帧的绝对相位集根据这个帧的差分相位集和上一个帧的绝对相位集产生。每个帧的N个复数码元的串行流根据这个帧的N个绝对相位的序列产生。然后，通过对每个帧的N个复数码元进行付立叶反变换产生每个帧的N个时间域复样值。再在每个帧的N个时间域复样值前后分别加上一个循环前缀和一个循环后缀。最好循环前缀的长度等于循环后缀的长度再加上与多频音调制解调器连接的数字信道的扩散(dispersion)。循环后缀的长度可以是一个或两个样本。每个帧的经增添的复样值然后分离为第一和第二两个数据序列。第一数据序列是一个实样值序列，与帧中各复样值的实部相应。第二数据序列也是一个实样值序列，与帧中各复样值的虚部相应。第一和第二数据序列由一对相同的D/A变换器分别变换成相应的第一和第二基带信号。用第一和第二基带信号进行正交调制形成两个相互正交的信号。然后，将这两个正交信号合并成一个RF信号后进行传输。

为了接收编码信息比特，所接收的RF信号经非相干正交解调变换成第一和第二两个正交基带信号。通过对第一和第二正交基带信号并行采样，产生第一和第二两个正交样值序列。每个帧中附在第一和第二正交样值序列上的任何前缀和后缀除去后，将剩下的第一和第二正交样值序列的相应样值配对，从而产生每个帧的N个复数。通过对每个帧的N个复样值进行离散付立叶变换，产生每个帧的N个受到信道加权的单音。根据将每个帧的N个受到信道加权的单音与上一帧的进行比较的结果产生每个帧的由N个相位差信号组成的信号流。然后，按照预定的相位信号空间(phase constellation)，对相位差信号流进行解映射，形成编码信息比特。

本发明例示于(但并不局限于)下列附图，在这些附图中相同的标号表示相同的单元，其中：

图1示出了按照本发明配置为发射机的基于FFT的多频音DPSK调制解调器的基本功能件的方框图；以及

图2示出了按照本发明配置为接收机的基于FFT的多频音DPSK调制解调器的基本功能件的方框图。

本发明提出了一种能克服由于信道畸变和/或多路径效应而引起的，或者是为了获得其他所要求的信号特性通过设计发送和接收滤波器有意引入的码间干扰调制解调系统和方法。与为了防止性能恶化而使用的传统调制解调技术不同，本发明并不采用信道均衡。此外，本发明采用非相干正交载波解调，将载波信号变换成基带信号，而不需要对载波的相位进行估计。