[發(fā)明專利]基于索引調(diào)制的多序列擴頻系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010897103.8
• 申請日: 2020-08-31
• 公開（公告）號: CN111988062B
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐位凱;全凌淼;王琳
• 申請（專利權(quán)）人: 廈門大學(xué)
• 主分類號: H04B1/707
• 分類號: H04B1/707;H04B1/69;H04B1/7097
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務(wù)所(普通合伙) 35200
• 代理人: 馬應(yīng)森

基于索引調(diào)制的多序列擴頻系統(tǒng)與方法，屬于無線通信中的擴頻技術(shù)領(lǐng)域。系統(tǒng)發(fā)射端包括二進制/十進制轉(zhuǎn)換模塊、自然數(shù)映射與移位選擇模塊、移位模塊、串并轉(zhuǎn)換模塊、星座映射模塊、添CP模塊和數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊；接收端包括模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、去CP模塊、信道估計模塊、解擴模塊、索引檢測模塊、索引解映射模塊、十進制/二進制轉(zhuǎn)換模塊。發(fā)送端對附加信息比特進行索引調(diào)制，選擇多個有不同循環(huán)移位的擴頻序列對原始信息比特進行擴頻疊加得到發(fā)送信號。接收端依據(jù)導(dǎo)頻信號對信道估計，利用估計的信道狀態(tài)信息對發(fā)送信號解擴，得到估計的信息比特及擴頻序列的索引，從而恢復(fù)出原始信息比特及附加信息比特。既能很好抑制干擾，也能提高信息傳輸速率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無線通信中的擴頻技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于索引調(diào)制的多序列擴頻系統(tǒng)與方法。

背景技術(shù)

近年來，在軍事，科學(xué)和民用的應(yīng)用中，對高可靠性的水下無線通信的需求不斷增加。但同時，由于水聲環(huán)境下可用帶寬不足，以及時域(多徑延遲擴展)和頻域(多普勒擴展)中嚴(yán)重的雙重擴展現(xiàn)象，使得在水聲信道下實現(xiàn)可靠通信變得非常困難。

直接序列擴頻利用了頻率選擇性水聲信道中的頻率分集，且從擴頻增益中受益，從而能夠以低信噪比進行通信。直接序列擴頻技術(shù)被廣泛應(yīng)用于隱蔽通信中，但是，它通常需要在接收機處進行復(fù)雜的基于RAKE接收機的相干檢測，并且需要信道在擴頻序列周期內(nèi)保持時不變，這對于快時變的水聲信道而言幾乎是不可能的。因此，許多學(xué)者對直接序列擴頻進行了改進。

有學(xué)者提出了多序列擴頻(Multiple Sequences Spreading,MSS)系統(tǒng)，該系統(tǒng)首先獲得原始擴頻序列的多個循環(huán)移位序列，同時調(diào)制多個不同的符號并疊加。在接收機處，利用導(dǎo)頻信號進行信道估計，并利用估計的信道狀態(tài)信息對接收信號進行解擴，從而實現(xiàn)對時延多徑干擾的抑制。由于導(dǎo)頻承載擴頻序列和數(shù)據(jù)承載擴頻序列通過相同的信道，因此MSS系統(tǒng)在快速時變信道上顯示出良好的性能。

為了提高數(shù)據(jù)傳輸速率和能量利用效率，提出了基于索引調(diào)制的多序列擴頻系統(tǒng)和方法。索引調(diào)制(Index Modulation,IM)通過擴展基于常規(guī)二維信號星座圖得到新的維度以傳輸附加信息，因此該方案能夠同時傳輸原始信息以及附加信息，提高了信息傳輸速率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有的多序列擴頻系統(tǒng)信息傳輸速率不高等問題，提供一種可提高系統(tǒng)信息傳輸速率，并提高系統(tǒng)性能的基于索引調(diào)制的多序列擴頻系統(tǒng)與方法。

基于索引調(diào)制的多序列擴頻系統(tǒng)，包括發(fā)送端和接收端；

發(fā)射端包括：二進制/十進制轉(zhuǎn)換模塊、自然數(shù)映射與移位選擇模塊、J個移位模塊、串并轉(zhuǎn)換模塊、J個星座映射模塊、添CP模塊和數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊；

所述二進制/十進制轉(zhuǎn)換模塊用于將二進制序列轉(zhuǎn)為十進制數(shù)；所述自然數(shù)映射與移位選擇模塊用于進行索引調(diào)制；所述J個移位模塊用于對原始擴頻序列c進行不同移位；所述串并轉(zhuǎn)換模塊用于將串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為并行；所述J個星座映射模塊用于對發(fā)送符號進行星座調(diào)制，所述添CP模塊用于對第i個擴頻疊加信號x(i)添加循環(huán)前綴；所述數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號；

所述接收端包括：模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、去CP模塊、信道估計模塊、解擴模塊、索引檢測模塊、索引解映射模塊、十進制/二進制轉(zhuǎn)換模塊；

所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊用于將接收到的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，所述去CP模塊用于去除接收信號的循環(huán)前綴，所述信道估計模塊用于得到信道估計量所述解擴模塊用于對信道估計量和移位擴頻序列作相關(guān)得到判決變量所述索引檢測模塊用于選擇出判決變量的絕對值的最大值并估計出索引，所述索引解映射模塊用于將估計的索引映射為自然數(shù)，所述十進制/二進制轉(zhuǎn)換模塊用于將十進制的自然數(shù)轉(zhuǎn)換為二進制序列，即估計的附加信息比特序列

基于索引調(diào)制的多序列擴頻方法包括以下步驟：