[发明专利]带有衰落的无线通信用强抗干扰数字调制和解调方案

说明书

本发明涉及一种数字调制和解调方案，用于移动通信终端和基站间的无线通信，尤其是涉及数字调制和解调方案，它对无线通信时衰落导致的接收信号强度变化有较强抵抗力，并能够减少差错出现。

像移动通信一样的终端和基站间的无线通信所用的调制和解调方案有多种，而采用正交码的多元(M-ary)调制和解调方案是目前引起众多关注的其中一种。

图1所示是一常规多元调制和解调系统的结构，它包括一多元(M-ary)编码器101，一PSK(相移键控)调制器102，一同步检波器103，和有多元译码器104。调制输入端口输入的数字信号预先被分割成一个个L比特大小的块(其中L是大于1的自然数)，这样每L比特数据串可被看作一个L比特代码，而多元编码器101根据各代码生成一一对应的M=2^L比特长的正交码。例如，在图2所示L=2的一典型场合，M=4时，按照图2所示转换规则，输入数据2比特(a1,a2)被转成4比特长的正交码C₁到C₄之一，然后输出。PSK调制器102利用该正交码对载波采取双向相移键控。在接收侧，同步检波器103检测信号，多元译码器104使用4个可能的正交码C₁到C₄中的每一个与检测到的信号相乘，计算关联值，并将具有最大关联值的正交码确认为接收到的信号。另外，多元译码器104按照图2所示转换规则，输出与已确认的正交码对应的2比特原始数据。

众所周知，双向正交码能够用来代替普通的正交码，而且在使用双向正交码的场合中M=2^L-1(L≥3)。

在该多元调制和解调方案中，相互正交的代码被用作不同的输入数据，这样信号间的关联变为零，所以在同一信道中具有较小的干扰特性。这种特性使得在复用同一频率上多个信号的场合中的调制和解调方案如CDMA(码分多址)方案中的一样便利。

然而，在移动通信环境中，由热噪声导致的和由衰落导致的接收功率频率下落引起的载波相位突变，通常会出现突发差错。图3所示为图2所示例子(L=2)中衰落导致的差错出现时的情况。在图3中，当衰落导致接收功率下落时间Tf延及多个比特时，遇有衰落导致的接收功率下落(图3所示阴影)的正交码因为热噪声的原因很难用关联性检测到，因此被错误译码成另一正交码的概率极高，而当这样的错误译码出现时，就会导致约L比特长的突发差错。

因此常规多元调制和解调方案存在着问题，即衰落导致的接收功率下落会引起突发差错。

下面，对常规调制和解调系统中的译码操作做一详细描述。

图4所示是一常规调制和解调系统发送侧的结构。此处，假设正交码发生器203-1到203-4由4×4哈德码(Hadamard)矩阵得到4元正交码，移位寄存器202按2比特存放数据。并假设频率调制器205采用4值频率调制(G=2,2^G=4)。

在图4中，从输入端口201输入的数据被存放在移位寄存器202中。当前述2比特(a1,a2)长的输入数据被存入移位寄存器202时，处理器204从移位寄存器202中读取这些比特，按照图5所示转换规则从正交码发生器203-1到203-4中选择出对应的一个，并将所选正交码发生器输出的比特序列输出给频率调制器205。因为G=2，于是频率调制器205将输入的2比特(b1,b2)或(b3,b4)转换成4值符号(s1,s2,s3,s4)，并将与这4个符号值对应的4个要经天线205a发射出去的频率(wC+/-w1,wC+/-w2，其中wC为载波频率)输出。在这种场合，输入比特，4值符号和发射频率间的关系如图6所示。

图7所示是常规调制和解调系统接收侧的结构。接收单元211接收的所需无线信号被输入给4个具有范围从wC+w2到wC-w2的中央频率的带通滤波器212-1到212-4。每个带通滤波器仅输出一个含有在前述带宽范围内的一频率成分的信号。带通滤波器的输出信号被输入给对应的包络检波器213-1到213-4，在此得到这些信号的电压值或功率值。此处，假设要获得的是电压值，则所获得的与符号(s1,s2,s3,s4)对应的电压值被表示成(e1,e2,e3,e4)。