[发明专利]每符号两比特的甚小线性调频键控调制通信方法

说明书

技术领域

本发明是一种数字通信的调制解调方法，采用一种基于每符号两比特的甚小线性调频键控调制实现超窄带的通信方法，属于数字通信领域。

背景技术

数字通信技术中，为了实现远距离有线传输或无线电传输，在发射端必须采用频率很高的正弦波作为载体(载波)，用二进制信号“1”、“0”来改变载波的某些参数，以实现调制。在接收端用相应的电路还原信号，实现解调。调制的方法有幅度调制(调幅)、频率调制(调频)和相位调制(调相)等。信号的频率成分叫频谱，单纯的正弦波频谱是一个离散的线谱。调制后的信号所含的频率成分变为连续谱，并占有一定的宽度，称为带宽(单位为Hz)。由于无线电频谱资源十分宝贵，因此，人们一直追求新的通信技术，具有较窄的带宽，和较高的信息传输速率(单位为bit/s)。换言之，单位带宽内的传信率，即频带利用率(单位为bit/s/Hz.)是通信技术重要指标。超窄带通信概念最初由H.R.Walker在1997年提出：甚小键控调制(VeryMinimum Shift Keying，VMSK)具有非常高的频道利用率。在这种VMSK中，采用了矩形波，一个比特过零点的位置不同代表传送不同信息。当将此基带信号调制到高频后，由于信息的频谱并不在调制频率附近，所以可以采用单边带SSB-SC发射，减小了频带宽度，因而获得了很大的频带利用率(15bit/s/Hz)。此后吴乐南提出采用类正弦信号的甚小波形差键控调制(Very Minimum Waveform Difference Keying，VWDK)。郑国莘等人2007年提出采用甚小线性调频键控(Very Minimum Chirp Keying，VMCK)进一步改善了波形，并使得电路容易实现。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于每符号两比特的甚小线性调频键控调制的通信方法，是一种新的超窄带通信方法，该方案中信号的频谱集中在载波附近，因而频带利用率极高，可以在很窄的频率范围内，传输高速数据流，可以大幅度提高频率资源的利用率。

为达到上述目的，本发明的构思是：提出每符号两比特的甚小线性调频键控调制(2bits/symbol Very Minimum Chirp Keying，2VMCK)这一新概念。

超窄带通信概念最初是甚小键控(Very Minimum Shift Keying，VMSK)调制，在这种VMSK中，采用了矩形波，一个比特过零点的位置不同代表传送不同信息。一个比特被分成M个时隙。对应于“1”或“0”，波形相位的变化发生在(M-1)/2或(M+1)/2。由于矩形波具有较宽的频带，吴乐南提出采用类正弦信号的VWDK波形。此方案在一个比特中，前半段信号与后半段信号采用两种频率的正弦波，通过选择频率为“先高后低”或“先低后高”来改变过零点的位置，从而代表不同的信息。发明人2007年提出了甚小线性调频键控VMCK波形来构造UNB信号。线性调频信号具有优良的相关性，并且容易产生，在接收端也容易实现相关运算。这种波形比矩形、类正弦都有较窄的频带，因而有更高的频带利用率。本发明在此基础上进一步提出基于每符号两比特甚小线性调频键控的调制方式2VMCK。

根据上述的发明构思，本发明采用下述技术方案：

一种基于每符号两比特的甚小线性调频键控调制的通信方法，用二进制数据控制线性调频“升调”或“降调”，同时控制信号的初始相位，产生正弦调频信号和余弦调频信号，其特征在于所述的正弦调频信号分为正弦升调和正弦降调两种，所述的余弦调频信号也分为余弦升调和余弦降调两种，选择调频系数，使正弦升调和正弦降调在一个周期内是正交的，余弦升调和余弦降调在一个周期内是正交的；由于相位相差π/2，正弦升调信号与余弦升调信号在一个周期内是接近正交的，正弦降调信号与余弦降调信号在一个周期内也是接近正交的，由此组成信号集；载波的中心频率同时也是信息的传输速率；因为信号具有很小的频带宽度，线性调频的频谱集中在载波附近，因而频带利用率极高。

每符号两比特的甚小线性调频键控调制2VMCK信号的含义是：信号波形由甚小线性调频键控调制而成，每个符号传输2比特信息，传信率达到甚小键控调制VMSK、甚小波形差键控调制VWDK和甚小线性调频键控VMCK的两倍。

2VMCK信号每个符号由正弦升调和正弦降调、余弦升调和余弦降调组合而成。

正弦升调信号是

sin{2πf_s[1-α+αf_st]t}

正弦降调信号是

sin{2πf_s[1+α-αf_st]t}

余弦升调信号是