[發明專利]一種復載波解調方法和裝置

有效

• 申請號: 201010540472.8
• 申請日: 2010-10-16
• 公開（公告）號: CN102457464A
• 公開（公告）日: 2012-05-16
• 發明（設計）人: 杜凡平;楊君怡
• 申請（專利權）人: 中興通訊股份有限公司
• 主分類號: H04L27/26
• 分類號: H04L27/26
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種載波解調方法，具體地說，一種復載波解調方法和裝置。

背景技術

根據香農公式其中C是信道容量，W是信道帶寬，S是信號功率，N是噪聲功率，可以看出信道容量與帶寬成正比，因此提高信道容量的最有效的辦法就是增加帶寬，另外也可以看出，增加信號功率也可以提高信道容量。

在當前通訊系統中，人們使用載波調制技術將不同的信息載波到不同的頻帶上傳輸，其實質就是為了充分利用帶寬資源來提高信道容量。目前常用載波調制原理如圖1所示，基帶復信號的實部和虛部分別與載波cos(ωt)及sin(ωt)相乘，最后累加發送出去，這個過程可以用公式表示如下：s_BP(t)＝Re{s_LP(t)e^iωt}，其中s_BP(t)是載波調制信號，e^iωt是復載波信號，s_LP(t)是基帶復信號，Re是取實部。這個公式的原理就是時域信號的相乘等價與頻域信號的卷積，通過載波頻率信號與基帶信號的卷積過程將基帶信號搬移到載波頻帶。顯然在目前的載波調制方法中，雖然基帶信號是復數，載波信號也是復數，但是最終發送的載波調制信號卻只取實部，因此發送的是實信號，本文稱之為實載波調制。

目前使用的實載波調制方法事實上造成了頻譜資源的成倍的浪費及信號能量的成倍的損失，其原因主要是沒有正確的認識和使用負頻率。

首先，負頻率是存在的。如圖2所示，定義逆時針旋轉的角度為+θ，順時針旋轉的角度為-θ，那么根據角頻率的定義可以知道，負角頻率并不是由“負的時間”產生的，而是由于“負的角度”產生的，因此正負頻率實際上只是代表平面上存在著兩種不同方向上的旋轉，存在正負兩種旋轉本質上是由于平面是有兩個面的。本文把旋轉方向符合右手法則的正頻率定義為右旋頻率，簡稱右頻率，把旋轉方向符合左手法則的負頻率可以定義為左旋頻率，簡稱左頻率。除非特別引用，本文后續將采用左右頻率、左右頻帶及左右頻譜等術語替代現有技術中所述的正負頻率、正負頻帶及正負頻譜等。

到目前為止，無論是教材還是工程實現，人們定義的可用帶寬都是處于帶正號的右頻譜范圍，而左頻譜就是因為數學表達上帶負號被選擇性地拋棄了，如圖3所示，這是目前最前沿的LTE通訊協議中的頻帶劃分，完全無視帶負號的頻譜資源。

理解了左頻率的自然存在，那么如何區分左右頻率，或者說如何描述平面上的這兩種旋轉呢？這就是歐拉公式：e^±iωt＝cos(ωt)±isin(ωt)，如圖4所示，e^-iωt與e^iωt分別代表著順時針與逆時針方向旋轉的兩條曲線，對應著左右兩種頻率的信號。雖然在“時間-復數”空間中很容易區分出左右頻率信號，但顯然左右頻率信號在“時間-實部”平面上的投影都是實信號cos(ωt)，即Re{e^-iωt}＝Re{e^+iωt}＝cos(ωt)，因此當我們看到一個實信號時，就無法區分它是左頻率信號還是右頻率信號的投影，從概率上講，該信號是左頻率還是右頻率的概率是相等的，都是1/2，即cos(ωt)＝(e^-iωt+e^+iωt)/2。因此，只含有一個自由度的實信號是不完備的，要想對一個頻率信號進行無歧義描述至少需要使用兩個自由度的復信號。或者說，一個頻率信號的完備的描述一定是一個復數形式，在完備描述下復數形式的左右頻率e^-iωt與e^iωt是兩個可以區分的完全獨立的頻率，因此可以承載完全獨立的信息。

如上所分析，實載波調制產生的實信號實際上造成了左右頻率的混淆，導致了左右頻帶都被占用而且左右頻帶上的信息是共軛對稱的，不是獨立的信息。實載波調制的頻譜搬移如圖5所示。順便說一句，由于實載波調制方式是從不完備的一維實信號里觀察二維復信號，因此人們經常會對實載波調制方式引出的左頻帶產生了極大的困惑，在不知道它的意義和作用時，可能會誤認為左頻帶只是一個鏡像，不是真實存在的，更嚴重的觀點是認為左頻帶的信號是有害的，因此出現了很多諸如“鏡像抑制”等方法。