專利名稱：一種減小Chirp信號(hào)斜率調(diào)頻互干擾的調(diào)制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及本發(fā)明涉及雷達(dá)探測(cè)和通信領(lǐng)域，具體涉及一種減小Chirp信號(hào)斜率調(diào)頻互干擾的調(diào)制方法。
背景技術(shù)：
Chirp信號(hào)除了作為雷達(dá)信號(hào)之外，也是一種有效的通信信號(hào)。由于具有高抗干擾性能、恒定的幅度和壓縮脈沖特性，同時(shí)具備雷達(dá)探測(cè)和通信能力，受到廣泛的關(guān)注。常規(guī)Chirp信號(hào)利用斜升調(diào)頻或斜降調(diào)頻表示信息符號(hào)，在接收端通過匹配濾波相關(guān)輸出窄脈沖，從而能夠進(jìn)行探測(cè)或極低信噪比下的通信檢測(cè)。常用的Chirp通信信號(hào)多采用BOK (雙正交鍵控)及其衍生調(diào)制方法，BOK采用斜升調(diào)頻表示信息比特“0”，斜降調(diào)頻表示信息比特“ I ”，接收機(jī)分別對(duì)頻率斜升信號(hào)和斜降信號(hào)進(jìn)行匹配濾波，相關(guān)輸出的差值即可用以判決接收信息比特。高速無(wú)線通信中，希望Chirp信號(hào)具有大時(shí)間帶寬積，也就是高擴(kuò)頻處理增益和高抗干擾特性。用于通信中的前Chirp信號(hào)要求較高的調(diào)制效率，但在帶寬固定，高速率和大時(shí)間帶寬積情況下，尤其在Chirp符號(hào)在時(shí)間上存在交疊的情況，由于正負(fù)斜率信號(hào)在時(shí)域上并非完全正交，造成“O”與“I”調(diào)制符號(hào)的互干擾，降低檢測(cè)誤碼性能和抗干擾能力。目前已經(jīng)有多種Chirp調(diào)制方法能夠減輕符號(hào)間互干擾，包括非線性斜率調(diào)頻、Chirp信號(hào)正交編碼、分?jǐn)?shù)傅立葉(FrFT)檢測(cè)等，但對(duì)于調(diào)制和解調(diào)精度、帶寬和運(yùn)算復(fù)雜性等方面都會(huì)帶來(lái)負(fù)面的影響。由于正負(fù)斜率調(diào)頻波形并非完全正交，尤其在帶寬較小時(shí)，互干擾不能忽略不計(jì)，因此造成解調(diào)性能降低。為提高調(diào)制效率和信息速率，采用Chirp調(diào)制符號(hào)間時(shí)域交疊的方法，在此條件下斜率調(diào)頻間的互干擾問題尤為突出。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足提出一種減小Chirp信號(hào)斜率調(diào)頻互干擾的調(diào)制方法，該方法并不改變Chirp信號(hào)的匹配壓縮器結(jié)構(gòu)，因此在復(fù)雜度和信號(hào)帶寬上沒有改變。本發(fā)明通過在分別采用正斜率調(diào)頻和負(fù)斜率調(diào)頻的U和W兩路調(diào)制信號(hào)的符號(hào)之間加入延遲偏移量tw，達(dá)到減小它們之間互干擾的目的。U和W兩路信號(hào)的符號(hào)間延遲偏移量\取值在正負(fù)調(diào)制信息比特周期范圍內(nèi)，延遲偏移量\的選擇受到帶寬、調(diào)頻斜率、符號(hào)間時(shí)域交疊系數(shù)等因素的影響，目標(biāo)是在匹配壓縮輸出的同步判決點(diǎn)獲得高似然輸出，或者高信噪比(SNR)輸出。為獲得此延遲偏移量\的求解，可以采用數(shù)學(xué)分析和計(jì)算機(jī)求解的方法，前者推導(dǎo)較為繁瑣，后者通過枚舉計(jì)算復(fù)雜度低，雖然精度有限但能夠滿足調(diào)制和解調(diào)的要求。下面以計(jì)算機(jī)求解的方法說明獲得該延遲偏移量τ w的步驟。具體步驟如下(I)將信息符號(hào)寬度按照枚舉步進(jìn)Λ τ等分為M等分，M = L^/Δγ」，延遲偏移量τ w枚舉位置為{O, Δ τ，…，ηιΔ τ，…，(Μ_1) Δ τ }，設(shè)置初始τ w = O,即m = O ;其中符號(hào) · I”表示向下取整，Tb是信息比特寬度；(2)產(chǎn)生隨機(jī)信息比特序列IuJ和{wj，按實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的U和W兩路調(diào)頻波形調(diào)制和合并的計(jì)算機(jī)仿真，其中叫E {0,1}, Wi e {0,1}, i = 1,2,... , N, N是仿真調(diào)制的信息符號(hào)數(shù)，N > IO3, = TT時(shí)，調(diào)制信號(hào)輸出為BOK調(diào)制信號(hào)；(3)按實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的U和W兩路調(diào)頻波形匹配壓縮計(jì)算機(jī)仿真，將步驟(2)中調(diào)制信號(hào)加載到該仿真中獲得解調(diào)輸出 ( )，其中BOK信號(hào)為 ⑷一αψ);(4)解調(diào)輸出信號(hào)按信息比特位置劃分為Tb(i);在每個(gè)Tb(i)中的脈沖壓縮位置記錄脈沖幅值Ii,在其余位置搜索獲得最大旁瓣幅值Si,求該延遲偏移量\位置的最小脈沖壓縮幅值Imin(m) =HiindJ，以及最大旁瓣幅值Smax(m) =max{Sj ,并獲得二者比值IS(m)=Imin (m)/Smax (m)；(5)分別設(shè)置 τ w e {O, Δ τ , ···, mA τ , ···, (Μ-1) Δ τ },按以上步驟(2) — 4)獲得{Imin(m)}、{Smax(m)}和{IS(m)}，其中m = 0,1，-,M-1 ；(6)選擇最大 IS(mx) = max {IS (m)},同時(shí)保證 Imin(mx)≤ Thsld · max {Imin (m)},Thsld表示最優(yōu)偏移量判決的最小脈沖幅度門限，O. 75 SThsld < 1，這時(shí)Tw = mxA τ即為所求最佳延遲偏移量1￥，其中1]1 = 0,1, ···, M-1 ；(7)如果出現(xiàn)最大IS(mx) = max {IS (m)}所對(duì)映的Imin (mx)小于以上設(shè)定門限的情況，則搜索次大IS (mx,)，并檢查Imin(HIx)幅值，依此類推，確定次優(yōu)延遲偏移量Tw.


圖1為Chirp信號(hào)常規(guī)調(diào)制解調(diào)方法框圖。圖2為本發(fā)明所述的調(diào)制方法框圖。圖3為Offset-B1-OOK調(diào)制時(shí)頻示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。通過在U和W兩路OOK調(diào)制符號(hào)之間加入延遲偏移量τ w的方法減小它們之間的互干擾(稱為Offset-B1-OOK調(diào)制)，如圖2中增加的延遲偏移單元\所示，產(chǎn)生的信號(hào)如圖3所示。其中表示Chirp符號(hào)間交疊，可以獲得大時(shí)間帶寬積。U和W兩路信號(hào)的符號(hào)間時(shí)延偏移\取值在正負(fù)調(diào)制信息比特周期范圍內(nèi)，延遲量Tw的選擇受到帶寬、調(diào)頻斜率、符號(hào)間時(shí)域交疊系數(shù)等因素的影響，目標(biāo)是在匹配壓縮輸出的同步判決點(diǎn)獲得高似然輸出，或者高信噪比(SNR)輸出。為獲得此延遲量的求解，可以采用數(shù)學(xué)分析和計(jì)算機(jī)求解的方法，前者推導(dǎo)較為繁瑣，后者通過枚舉計(jì)算復(fù)雜度低，雖然精度有限但能夠滿足調(diào)制和解調(diào)的要求。下面以計(jì)算機(jī)求解的方法說明獲得該延遲量的步驟。采用計(jì)算機(jī)枚舉求解的方法，通過解調(diào)器對(duì)Chirp信號(hào)匹配壓縮輸出脈沖的幅度、旁瓣的幅度來(lái)確定最小正負(fù)斜率調(diào)頻互干擾的Tw取值。如果采用數(shù)字相關(guān)解調(diào)的方法，則延遲偏移量\枚舉步進(jìn)△ τ最好選用采樣間隔。具體步驟如下(I)將信息符號(hào)寬度按照枚舉步進(jìn)Λ τ等分為M等分，」￥ = ^/Δτ」，符號(hào)I·」”表示向下取整，Tb是信息比特寬度,則延遲偏移量Tw枚舉位置為{O, Δ τ，…，mA τ，…，(M-1) Δ τ }。設(shè)置初始 τ￥ = 0 (即 m = O)。(2)產(chǎn)生隨機(jī)信息比特序列{uj和{wj (i = 1,2,.. .，N，N是仿真調(diào)制的信息符號(hào)數(shù)，N> 103，當(dāng)采用BOK調(diào)制時(shí)，叫:=lp，按圖2中調(diào)制框圖實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的上下斜率調(diào)頻波形調(diào)制和合并的計(jì)算機(jī)仿真。(3)按圖2中解調(diào)框圖實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的上下斜率調(diào)頻波形匹配壓縮計(jì)算機(jī)仿真，將步驟2中調(diào)制信號(hào)加載到該仿真中獲得解調(diào)輸出 ⑷(對(duì)于BOK信號(hào)為 ⑷一w(f))a(4)解調(diào)輸出信號(hào)按信息比特位置劃分為Tb (i)，i = 1,2,. . . ,N0在每個(gè)Tb⑴中的脈沖壓縮位置記錄脈沖幅值Ii,在其余位置搜索獲得最大旁瓣幅值Si。求該延遲\位置的最小脈沖壓縮幅值Imin(HI) =HiinUiI (i = 1，2，. . .，N),以及最大旁瓣幅值Smax(m)=max {Sj (i = 1,2,... , N),并獲得二者比值 IS (m) = I—(m)/Smax (m)。(5)分別設(shè)置 τ w e {O, Δ τ，…，ηιΔ τ，...，(Μ-1) Δ τ },按以上步驟 2 — 4 獲得{Imin(m)}、{Smax(m)}和{IS(m)} (m = 0,l, ...,M_l)。(6)選擇最大 IS(mx) = max {IS (m)},同時(shí)保證 Imin(mx)彡 Thsld · max {Imin(m)},Thsld表示最優(yōu)偏移量判決的最小脈沖幅度門限，0.75 SThsld < 1，這時(shí)Tw = mxA τ即為所求最佳延遲偏移量1￥，其中1]1 = 0,1, ···, M-1 ；(7)如 果出現(xiàn)最大IS(mx) = max {IS (m)}所對(duì)映的Imin (mx)小于以上設(shè)定門限的情況，則搜索次大IS (mx,)，并檢查Imin(mx)幅值，依此類推，確定次優(yōu)延遲偏移量
權(quán)利要求
1.一種減小Chirp信號(hào)斜率調(diào)頻互干擾的調(diào)制方法，其特征在于在分別采用正斜率調(diào)頻和負(fù)斜率調(diào)頻的U和W兩路調(diào)制信號(hào)的符號(hào)之間加入了延遲偏移量τ w。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)制方法，其特征在于所述的延遲偏移量\采用枚舉計(jì)算的方法求解，具體步驟如下(1)將信息符號(hào)寬度按照枚舉步進(jìn)Λτ等分為M等分，AT = LK/Ar」延遲偏移量\ 枚舉位置為{O, Δ τ，…，ηιΔ τ，…，(Μ-1) Δ τ }，設(shè)置初始τ w = O, B|J m = 0 ;其中符號(hào)“丨· I”表不向下取整，Tb是彳目息比特寬度；(2)產(chǎn)生隨機(jī)信息比特序列IuJ和IwJ，按實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的U和W兩路調(diào)頻波形調(diào)制和合并的計(jì)算機(jī)仿真，其中叫e (O7IjjWi e {0,1},i = 1,2,...，N，N是仿真調(diào)制的信息符號(hào)數(shù)，N > IO3,當(dāng)Wi = BI時(shí)，調(diào)制信號(hào)輸出為BOK調(diào)制信號(hào)；(3)按實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的U和W兩路調(diào)頻波形匹配壓縮計(jì)算機(jī)仿真，將步驟(2)中調(diào)制信號(hào)加載到該仿真中獲得解調(diào)輸出iH'f)，其中BOK信號(hào)為 ( ) - w(t).(4)解調(diào)輸出信號(hào)按信息比特位置劃分為Tb(i);在每個(gè)Tb(i)中的脈沖壓縮位置記錄脈沖幅值Ii,在其余位置搜索獲得最大旁瓣幅值Si,求該延遲偏移量\位置的最小脈沖壓縮幅值Imin(m) = mindj ,以及最大旁瓣幅值Smax(m) = max{Sj ,并獲得二者比值IS(m)= Imin (m)/Smax (m)；(5)分別設(shè)置\e {O, Δ τ ,…，mA τ，…，(Μ~1) Δ τ}，按以上步驟⑵一4)獲得 {Imin(m)}、{Smax (m)}和{IS(m)},其中m = O, I,…，M-1 ；(6)選擇最大IS(mx) = max{IS(m)},同時(shí)保證 Imin(mx) ^ Thsld · max{Imin(m)}, Thsld 表示最優(yōu)偏移量判決的最小脈沖幅度門限，O. 75彡Thsld彡I,這時(shí)τ w = mx Δ τ即為所求最佳延遲偏移量Tw，其中m = 0，1，-,M-1 ；(7)如果出現(xiàn)最大IS(mx)= max {IS (m)}所對(duì)映的Imin (mx)小于以上設(shè)定門限的情況， 則搜索次大IS (mx,)，并檢查Imin(Hix)幅值，依此類推，確定次優(yōu)延遲偏移量
全文摘要
本發(fā)明公開了一種減小Chirp信號(hào)斜率調(diào)頻互干擾的調(diào)制方法，通過在分別采用正斜率調(diào)頻和負(fù)斜率調(diào)頻的U和W兩路調(diào)制信號(hào)的符號(hào)之間加入延遲偏移量以減小它們之間的互干擾。延遲偏移量的求解采用計(jì)算機(jī)枚舉計(jì)算的方法，具有計(jì)算復(fù)雜度低且能夠滿足調(diào)制和解調(diào)的要求。
文檔編號(hào)H04L25/03GK103051576SQ20121057275
公開日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2012年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月25日
發(fā)明者鄭霖, 符杰林, 仇洪冰, 閆超 申請(qǐng)人:桂林電子科技大學(xué)