本發(fā)明涉及散射通信領(lǐng)域中發(fā)射功率受限、抗干擾能力強(qiáng)、極低檢測(cè)門(mén)限的調(diào)制解調(diào)裝置。特別適用于在遠(yuǎn)距離散射通信時(shí)傳輸損耗和系統(tǒng)的歸一化頻偏很大，檢測(cè)門(mén)限極低的條件下達(dá)到信息的可靠傳輸。

背景技術(shù)：

散射遠(yuǎn)距離通信時(shí)，由于傳輸損耗很大，需要降低通信傳輸速率。面臨的問(wèn)題是如何提高傳輸性能以及在極低檢測(cè)門(mén)限下減小外界干擾的影響。由于時(shí)鐘源穩(wěn)定度的限制和多普勒頻移的存在，接收機(jī)載波會(huì)產(chǎn)生一個(gè)頻率偏移。而對(duì)于低速數(shù)據(jù)傳輸，意味著系統(tǒng)歸一化頻偏增大，接收信號(hào)相位隨時(shí)間的變化很快，這將給相干載波的提取帶來(lái)很強(qiáng)的負(fù)面影響，傳統(tǒng)的相干解調(diào)檢測(cè)方式已經(jīng)失效。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的在于避免上述背景技術(shù)中的不足之處而提供一種采用高階多維解擴(kuò)的非相干檢測(cè)方式，以帶寬換取性能改善，并結(jié)合時(shí)間分集和編碼實(shí)現(xiàn)誤碼性能的改善和抗干擾性能的提高。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種高階多維擴(kuò)頻調(diào)制器，包括編碼器14、串并變換器16、高階多維映射器17、信號(hào)成型模塊19和低中頻調(diào)制器20；其特征在于，還包括時(shí)間分集信號(hào)生成器15和正交擴(kuò)頻序列產(chǎn)生器18；編碼器14接收復(fù)接后的數(shù)據(jù)和復(fù)接后的時(shí)鐘并進(jìn)行糾錯(cuò)編碼，將編碼后的數(shù)據(jù)和編碼后的時(shí)鐘分別輸出至?xí)r間分集信號(hào)生成器15；時(shí)間分集信號(hào)生成器15將編碼后的數(shù)據(jù)和編碼后的時(shí)鐘轉(zhuǎn)換成時(shí)間分集信號(hào)輸出至串并變換器16；串并變換器16對(duì)時(shí)間分集信號(hào)進(jìn)行串并變換，形成m路并行信號(hào)分別輸出至高階多維映射器17；其中，m為正整數(shù)；正交擴(kuò)頻序列產(chǎn)生器18產(chǎn)生2^m條正交復(fù)合擴(kuò)頻序列，將2^m條擴(kuò)頻序列分別輸出至高階多維映射器17；高階多維映射器17查找與并行信號(hào)對(duì)應(yīng)的擴(kuò)頻序列，將對(duì)應(yīng)的擴(kuò)頻序列輸出至信號(hào)成型模塊19；信號(hào)成型模塊19將對(duì)應(yīng)的擴(kuò)頻序列進(jìn)行信號(hào)成型后輸出至低中頻調(diào)制器20，低中頻調(diào)制器20對(duì)成型后的信號(hào)進(jìn)行低中頻調(diào)制后形成頻譜擴(kuò)展后的信號(hào)，將頻譜擴(kuò)展后的信號(hào)輸出。

一種高階多維解擴(kuò)解調(diào)器，包括正交下變頻器21、并行非相干解擴(kuò)器22、定時(shí)提取器24、擇大判決器25、并串變換器26和解碼器28；其特征在于，還包括第一至第n時(shí)間分集合并器23-1至23-n和時(shí)間分集信號(hào)重構(gòu)器27；其中，n＝2^m，m為正整數(shù)；正交下變頻器21接收數(shù)字信號(hào)，將數(shù)字信號(hào)進(jìn)行正交下變頻后形成I路信號(hào)和Q路信號(hào)，將I路信號(hào)和Q路信號(hào)分別輸出至并行非相干解擴(kuò)器22；并行非相干解擴(kuò)器22對(duì)I路信號(hào)和Q路信號(hào)進(jìn)行相關(guān)處理得到2^m路相關(guān)峰信號(hào)，分別將2^m路相關(guān)峰信號(hào)一一對(duì)應(yīng)輸出至第一至第n時(shí)間分集合并器23-1至23-n；第一至第n時(shí)間分集合并器23-1至23-n分別對(duì)各自輸入的相關(guān)峰信號(hào)進(jìn)行時(shí)間分集信號(hào)的合并，將合并后的時(shí)間分集信號(hào)分別發(fā)送至擇大判決器25和定時(shí)提取器24；定時(shí)提取器24從合并后的時(shí)間分集信號(hào)中提取出定時(shí)信號(hào)分別輸出至擇大判決器25和并串變換器26；擇大判決器25在定時(shí)信號(hào)的作用下對(duì)合并后的時(shí)間分集信號(hào)進(jìn)行抽取，選擇峰值最大的一路信號(hào)作為最大判決值，將最大判決值按二進(jìn)制形式分別輸出每一位數(shù)至并串變換器26；并串變換器26在定時(shí)信號(hào)的作用下對(duì)最大判決值進(jìn)行并串變換得到串行的二進(jìn)制數(shù)據(jù)碼流，將二進(jìn)制數(shù)據(jù)碼流和定時(shí)信號(hào)分別輸出至?xí)r間分集信號(hào)重構(gòu)器27；時(shí)間分集信號(hào)重構(gòu)器27在定時(shí)信號(hào)的作用下重構(gòu)碼字時(shí)鐘，在碼字時(shí)鐘的作用下將二進(jìn)制數(shù)據(jù)碼流中有效的時(shí)間分集信號(hào)提取出來(lái)，并將有效的時(shí)間分集信號(hào)和碼字時(shí)鐘分別輸出至解碼器28；解碼器28對(duì)時(shí)間分集信號(hào)和碼字時(shí)鐘完成糾錯(cuò)解碼得到解調(diào)碼和解調(diào)鐘，并將解調(diào)碼和解調(diào)鐘分別輸出。

一種散射通信高階多維擴(kuò)頻裝置，包括輔助復(fù)/分接器1、D/A變換器3、混頻器4、本振5、帶通濾波器6、放大器7、中頻放大器8、A/D變換器9、鎖相環(huán)11和電源12，還包括高階多維擴(kuò)頻調(diào)制器和高階多維解擴(kuò)解調(diào)器；所述的輔助復(fù)/分接器1將外部接口輸入的數(shù)據(jù)的傳輸速率和時(shí)鐘的傳輸速率分別轉(zhuǎn)換至信道傳輸速率，并加入輔助開(kāi)銷進(jìn)行復(fù)接，將復(fù)接后的數(shù)據(jù)和復(fù)接后的時(shí)鐘分別輸出至高階多維擴(kuò)頻調(diào)制器2；高階多維擴(kuò)頻調(diào)制器2在復(fù)接后的時(shí)鐘的作用下將復(fù)接后的數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)間分集及按符號(hào)進(jìn)行高階多維擴(kuò)頻后輸出頻譜擴(kuò)展后的信號(hào)至D/A變換器3，D/A變換器3將頻譜擴(kuò)展后的信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)輸出至混頻器4；本振5產(chǎn)生本地載波輸出至混頻器4；混頻器4將模擬信號(hào)和本地載波進(jìn)行混頻獲得混頻信號(hào)后輸出至帶通濾波器6；帶通濾波器6將混頻信號(hào)進(jìn)行濾波得到中頻信號(hào)后輸出至放大器7；放大器7將中頻信號(hào)進(jìn)行放大后得到低中頻調(diào)制輸出信號(hào)輸出至上變頻器；中頻放大器8對(duì)接收的低中頻輸入信號(hào)進(jìn)行自動(dòng)增益控制，將得到的放大后的信號(hào)輸出至A/D變換器9；A/D變換器9將放大后的信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并將數(shù)字信號(hào)輸出至高階多維解擴(kuò)解調(diào)器10；高階多維解擴(kuò)解調(diào)器10對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行解擴(kuò)解調(diào)處理后得到解調(diào)鐘和解調(diào)碼，將解調(diào)鐘和解調(diào)碼送入輔助復(fù)/分接器1；輔助復(fù)/分接器1將解調(diào)鐘和解調(diào)碼分別進(jìn)行分接處理，將分接后的碼和分接后鐘輸出至外部；鎖相環(huán)11將外部輸入的穩(wěn)定銣鐘進(jìn)行鎖相、倍頻后輸出參考時(shí)鐘至高階多維擴(kuò)頻調(diào)制器2和高階多維解擴(kuò)解調(diào)器10。

本發(fā)明相比背景技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1.本發(fā)明采用了高階多維擴(kuò)頻調(diào)制器2和高階多維解擴(kuò)解調(diào)器10，采用高階多維擴(kuò)頻技術(shù)，以帶寬換取了性能改善并具有較強(qiáng)的抗干擾能力，同時(shí)采用時(shí)間分集和編碼技術(shù)，在不增加系統(tǒng)其他硬件開(kāi)銷的情況下，獲得了分集增益和編碼增益，提高了散射通信系統(tǒng)在極低檢測(cè)門(mén)限下的可靠性。

2.本發(fā)明采用了高階多維解擴(kuò)解調(diào)器10，采用高階多維擴(kuò)頻的非相干檢測(cè)方式，與傳統(tǒng)的相干檢測(cè)方式相比，有效提高了散射通信系統(tǒng)的抗干擾能力和抗頻偏能力。

3.本發(fā)明的電路部件采用大規(guī)?，F(xiàn)場(chǎng)可編程器件制作，因此可通過(guò)配置不同的程序靈活地實(shí)現(xiàn)對(duì)工作參數(shù)的修改，使設(shè)備的結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化，成本顯著降低。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明散射通信高階多維擴(kuò)頻裝置電原理方框圖。

圖2是本發(fā)明的高階多維擴(kuò)頻調(diào)制器實(shí)施例的電原理圖。

圖3是本發(fā)明高階多維解擴(kuò)解調(diào)器實(shí)施例的電原理圖。

具體實(shí)施方式

參照?qǐng)D1至圖3對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

一種高階多維擴(kuò)頻調(diào)制器，包括編碼器14、時(shí)間分集信號(hào)生成器15、串并變換器16、高階多維映射器17、正交擴(kuò)頻序列產(chǎn)生器18、信號(hào)成型模塊19和低中頻調(diào)制器20，圖2是本發(fā)明的電原理方框圖，實(shí)施例按圖2連接線路。編碼器14接收復(fù)接后的數(shù)據(jù)和復(fù)接后的時(shí)鐘并進(jìn)行糾錯(cuò)編碼，將編碼后的數(shù)據(jù)和編碼后的時(shí)鐘分別輸出至?xí)r間分集信號(hào)生成器15；時(shí)間分集信號(hào)生成器15將編碼后的數(shù)據(jù)和編碼后的時(shí)鐘轉(zhuǎn)換成時(shí)間分集信號(hào)輸出至串并變換器16；串并變換器16對(duì)時(shí)間分集信號(hào)進(jìn)行串并變換，形成m路并行信號(hào)分別輸出至高階多維映射器17；其中，m為正整數(shù)；正交擴(kuò)頻序列產(chǎn)生器18產(chǎn)生2^m條正交復(fù)合擴(kuò)頻序列，將2^m條擴(kuò)頻序列分別輸出至高階多維映射器17；高階多維映射器17查找與并行信號(hào)對(duì)應(yīng)的擴(kuò)頻序列，將對(duì)應(yīng)的擴(kuò)頻序列輸出至信號(hào)成型模塊19；信號(hào)成型模塊19將對(duì)應(yīng)的擴(kuò)頻序列進(jìn)行信號(hào)成型后輸出至低中頻調(diào)制器20，低中頻調(diào)制器20對(duì)成型后的信號(hào)進(jìn)行低中頻調(diào)制后形成頻譜擴(kuò)展后的信號(hào)，將頻譜擴(kuò)展后的信號(hào)輸出。實(shí)施例編碼器14、時(shí)間分集信號(hào)生成器15、串并變換器16、高階多維映射器17、正交擴(kuò)頻序列產(chǎn)生器18、信號(hào)成型模塊19、低中頻調(diào)制器20均采用美國(guó)Altera公司生產(chǎn)Stratix系列FPGA芯片制作。

一種高階多維解擴(kuò)解調(diào)器，包括正交下變頻器21、并行非相干解擴(kuò)器22、第一至第n時(shí)間分集合并器23-1至23-n、定時(shí)提取器24、擇大判決器25、并串變換器26、解碼器28和時(shí)間分集信號(hào)重構(gòu)器27，其中，n＝2^m，圖3是本發(fā)明的散射通信高階多維擴(kuò)頻裝置電原理方框圖，實(shí)施例按圖3連接線路。正交下變頻器21接收數(shù)字信號(hào)，將數(shù)字信號(hào)進(jìn)行正交下變頻后形成I路信號(hào)和Q路信號(hào)，將I路信號(hào)和Q路信號(hào)分別輸出至并行非相干解擴(kuò)器22；并行非相干解擴(kuò)器22對(duì)I路信號(hào)和Q路信號(hào)進(jìn)行相關(guān)處理得到2^m路相關(guān)峰信號(hào)，分別將2^m路相關(guān)峰信號(hào)一一對(duì)應(yīng)輸出至第一至第n時(shí)間分集合并器23-1至23-n；第一至第n時(shí)間分集合并器23-1至23-n分別對(duì)各自輸入的相關(guān)峰信號(hào)進(jìn)行時(shí)間分集信號(hào)的合并，將合并后的時(shí)間分集信號(hào)分別發(fā)送至擇大判決器25和定時(shí)提取器24；定時(shí)提取器24從合并后的時(shí)間分集信號(hào)中提取出定時(shí)信號(hào)分別輸出至擇大判決器25和并串變換器26；擇大判決器25在定時(shí)信號(hào)的作用下對(duì)合并后的時(shí)間分集信號(hào)進(jìn)行抽取，選擇峰值最大的一路信號(hào)作為最大判決值，將最大判決值按二進(jìn)制形式分別輸出每一位數(shù)至并串變換器26；并串變換器26在定時(shí)信號(hào)的作用下對(duì)最大判決值進(jìn)行并串變換得到串行的二進(jìn)制數(shù)據(jù)碼流，將二進(jìn)制數(shù)據(jù)碼流和定時(shí)信號(hào)分別輸出至?xí)r間分集信號(hào)重構(gòu)器27；時(shí)間分集信號(hào)重構(gòu)器27在定時(shí)信號(hào)的作用下重構(gòu)碼字時(shí)鐘，在碼字時(shí)鐘的作用下將二進(jìn)制數(shù)據(jù)碼流中有效的時(shí)間分集信號(hào)提取出來(lái)，并將有效的時(shí)間分集信號(hào)和碼字時(shí)鐘分別輸出至解碼器28；解碼器28對(duì)時(shí)間分集信號(hào)和碼字時(shí)鐘完成糾錯(cuò)解碼得到解調(diào)碼和解調(diào)鐘，并將解調(diào)碼和解調(diào)鐘分別輸出。實(shí)施例正交下變頻器21、并行非相干解擴(kuò)器22、時(shí)間分集合并器23-1至23-n、定時(shí)提取器24、擇大判決器25、并串變換器26、時(shí)間分集信號(hào)重構(gòu)器27、解碼器28均采用美國(guó)Altera公司生產(chǎn)Stratix系列FPGA芯片制作。

一種散射通信高階多維擴(kuò)頻裝置，包括輔助復(fù)/分接器1、高階多維擴(kuò)頻調(diào)制器2、D/A變換器3、混頻器4、本振5、帶通濾波器6、放大器7、中頻放大器8、A/D變換器9、高階多維解擴(kuò)解調(diào)器10、鎖相環(huán)11和電源12，圖1是本發(fā)明的散射通信高階多維擴(kuò)頻裝置電原理方框圖，實(shí)施例按圖1連接線路。所述的輔助復(fù)/分接器1將外部接口輸入的數(shù)據(jù)的傳輸速率和時(shí)鐘的傳輸速率分別轉(zhuǎn)換至信道傳輸速率，并加入輔助開(kāi)銷進(jìn)行復(fù)接，將復(fù)接后的數(shù)據(jù)和復(fù)接后的時(shí)鐘分別輸出至高階多維擴(kuò)頻調(diào)制器2；高階多維擴(kuò)頻調(diào)制器2在復(fù)接后的時(shí)鐘的作用下將復(fù)接后的數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)間分集及按符號(hào)進(jìn)行高階多維擴(kuò)頻后輸出頻譜擴(kuò)展后的信號(hào)至D/A變換器3，D/A變換器3將頻譜擴(kuò)展后的信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)輸出至混頻器4；本振5產(chǎn)生本地載波輸出至混頻器4；混頻器4將模擬信號(hào)和本地載波進(jìn)行混頻獲得混頻信號(hào)后輸出至帶通濾波器6；帶通濾波器6將混頻信號(hào)進(jìn)行濾波得到中頻信號(hào)后輸出至放大器7；放大器7將中頻信號(hào)進(jìn)行放大后得到低中頻調(diào)制輸出信號(hào)輸出至上變頻器；中頻放大器8對(duì)接收的低中頻輸入信號(hào)進(jìn)行自動(dòng)增益控制，將得到的放大后的信號(hào)輸出至A/D變換器9；A/D變換器9將放大后的信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并將數(shù)字信號(hào)輸出至高階多維解擴(kuò)解調(diào)器10；高階多維解擴(kuò)解調(diào)器10對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行解擴(kuò)解調(diào)處理后得到解調(diào)鐘和解調(diào)碼，將解調(diào)鐘和解調(diào)碼送入輔助復(fù)/分接器1；輔助復(fù)/分接器1將解調(diào)鐘和解調(diào)碼分別進(jìn)行分接處理，將分接后的碼和分接后鐘輸出至外部；鎖相環(huán)11將外部輸入的穩(wěn)定銣鐘進(jìn)行鎖相、倍頻后輸出參考時(shí)鐘至高階多維擴(kuò)頻調(diào)制器2和高階多維解擴(kuò)解調(diào)器10。實(shí)施例輔助復(fù)/分接器1、高階多維擴(kuò)頻調(diào)制器2、高階多維解擴(kuò)解調(diào)器10、鎖相環(huán)11均采用美國(guó)Altera公司生產(chǎn)Stratix系列FPGA芯片制作，D/A變換器3采用美國(guó)AD公司的AD9763芯片制作，混頻器4采用成都亞光公司生產(chǎn)的HSB-3制作，本振5采用美國(guó)Silicon-Lab公司生產(chǎn)的SI4133-BT制作，帶通濾波器6采用成都天之微波公司生產(chǎn)的SBPS-70制作，放大器7采用美國(guó)MINI公司的ERA-5SM制作，中頻放大器8采用市售XN402放大器制作，A/D變換器9采用美國(guó)AD公司的AD9432芯片制作。

本發(fā)明電源12提供整個(gè)調(diào)制解調(diào)裝置的直流工作電壓，實(shí)施例采用市售通用集成穩(wěn)壓直流電源模塊制作，其輸出+V電壓為+3.3V、供電電流為1A。

本發(fā)明散射通信高階多維擴(kuò)頻裝置簡(jiǎn)要工作原理如下：

在發(fā)送工作方式下，輔助復(fù)/分接器1的將外部接口A、B輸入的數(shù)據(jù)、時(shí)鐘加入輔助開(kāi)銷，將傳輸速率轉(zhuǎn)換至信道傳輸速率，高階多維擴(kuò)頻調(diào)制器2將輔助復(fù)/分接器1產(chǎn)生的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行時(shí)間分集及按符號(hào)進(jìn)行高階多維擴(kuò)頻后輸出頻譜擴(kuò)展后的信號(hào)，此信號(hào)經(jīng)過(guò)D/A變換器3之后變成模擬信號(hào)，與本振模塊5產(chǎn)生的本地載波通過(guò)混頻器4獲得混頻信號(hào)，然后經(jīng)過(guò)帶通濾波器6得到中頻信號(hào)，經(jīng)放大器7放大后得到低中頻調(diào)制輸出信號(hào)，再經(jīng)過(guò)端口C送至上變頻器；

在接收工作方式下，中頻放大器8的對(duì)接收的中頻輸入信號(hào)進(jìn)行自動(dòng)增益控制，A/D變換器9將模擬信號(hào)裝換為數(shù)字信號(hào)，并將此信號(hào)送入高階多維解擴(kuò)解調(diào)器10，擴(kuò)頻解擴(kuò)解調(diào)器10對(duì)信號(hào)進(jìn)行解擴(kuò)解調(diào)處理后將解調(diào)鐘和碼送入輔助復(fù)/分接器1進(jìn)行分接處理，分接后的碼鐘與端口E、F連接。

本發(fā)明散射通信高階多維擴(kuò)頻裝置安裝結(jié)構(gòu)如下：

本發(fā)明安裝結(jié)構(gòu)如下：把圖1、圖2、圖3中所有電路器件安裝在3塊尺寸大小長(zhǎng)×寬為280×140mm的印制板上，然后把3塊印制板分別安裝在3個(gè)長(zhǎng)×寬×高為290×150×30mm的屏蔽盒插件中，屏蔽盒插件安裝在調(diào)制解調(diào)器機(jī)箱內(nèi)，屏蔽盒插件前面板安裝網(wǎng)絡(luò)端口A、B、E、F四芯電纜插座及發(fā)射信號(hào)出端口C、接收信號(hào)入端口D的兩個(gè)電纜插座，后面板上安裝外部時(shí)鐘入端G和電源入端插座，組裝成本發(fā)明。