[发明专利]非正弦时域正交调制方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线电通信中的调制方法，尤其涉及一种基于时域正交脉冲传输信息的非正弦波调制。

背景技术

自从二十世纪初马可尼发明LC谐振电路以来，基于正弦载波进行无线电通信的系统一直占据着主导地位。其原因主要有二点：一是根据傅里叶变换理论，采用正弦波作为载波对传输信号进行调制时，可以非常简便地、无失真地将信号频谱进行搬移，通过滤波器滤波后，使得无线电信号可以在指定的、易于电磁波传播频段和信道内传输，实现无线电通信。二是基于正弦波谐振的LC谐振电路具有线性时不变性、易于选频、易于实现。无线电通信分频段分信道通信管理体制的要求，使得基于正弦载波进行无线电通信的系统具有天然的优势。目前，广播、电视、手机以及各类常用电台和卫星无线电通信的调制方式几乎都是基于正弦波载波的。

但是，由于LC正弦波谐振电路的谐振特性随着相对带宽的增加而逐渐减弱，因此基于正弦载波的调制信号必须具有小相对带宽特性，由此带来的问题是使得通信系统的传信带宽很窄，限制了系统总传信速率的提高。尤其是在低频段通信中，因载波频率非常低和小相对带宽特性要求，从而使基于正弦载波调制和LC正弦波谐振电路滤波的通信系统，通信带宽非常小，通信速率非常低。

1981年，H.F.Harmuth针对传统正弦载波调制体制的小相对带宽问题，在《非正弦波雷达及无线电通信》(H.F.Harmuth著，张其善，李植华译，人民邮电出版社，1989年，393-401)一书中提出了非正弦波通信的思想，其要点是采用多路正余弦脉冲叠加形成大相对带宽信号，增加信息传输的绝对带宽，从而提高通信系统的单位频带利用率和总传输速率。同时基于这一思想，提出了以正余弦脉冲传输信息的非正弦波基带调制方法。该方法存在的缺陷是：由于没有实现调制后信号频谱搬移的方法，以及有效控制频谱带宽的方法，使得调制后的信号只能形成大相对带宽信号，不能形成小相对带宽信号。这种方法产生的调制信号不能满足无线电频谱管理的要求，只能用于基带传输系统，或者类似于基带传输系统的极低频通信系统。

近年来发展起来的基于脉冲调制的无线电超宽带通信，也是非正弦波通信研究的一个方面，它是以纳秒级窄脉冲传输信息，在高频段形成超宽带信号，以提高通信系统的总传输速率；由于这种脉冲信号带宽通常远大于信息传输速率，因此其频带利用率非常低。

发明内容

本发明的目的是发明一种新的非正弦波调制方法。该方法中，在无载波调制条件下，实现非正弦波信号的频谱搬移；已调信号是频谱特性可控的带限信号，既能实现大相对带宽或宽带通信，又能实现小相对带宽或窄带通信，在频谱管理上能够与现有其他小相对带宽通信体制分频段分信道通信模式兼容，同时使系统具有较高的频带利用率。

为达到上述目的，本发明提出了非正弦时域正交调制方法。该调制方法是基于时域正交脉冲组传输信息的非正弦波调制方式，它将信息调制到时域正交脉冲组上，通过调整脉冲组参数，控制已调信号的频谱搬移和频谱带宽，使已调信号在时域上扩展，在频域上混叠或部分重叠，减小传输信息的带宽，以此提高单位频带利用率。

本发明是通过如下技术措施来达到：

①将待调制信号d(t)分解为M路信号d₁(t)d₂(t)……d_M(t)，然后对分解得到的各路信号在时间上进行放大M倍，即由原来的串行传输转换为多路并行传输，生成在时间上展宽M倍的各分路信号，实现各路信号在时域上扩展，频域上压缩，如图1所示。

②将分解得到的各路信号d₁(t)d₂(t)……d_M(t)，分别对应时域正交脉冲组中的脉冲信号P₁(t)P₂(t)……P_M(t)，对组中各脉冲分别进行脉冲参数(幅度或相位)调制，如图1所示。

③将各分路调制后的信号，重新在时域相加合成为一路信号输出，如图1所示。