一種較高頻帶利用率的無線傳輸數(shù)字調(diào)制

摘要：介紹了一種新的具有極高頻帶利用率的數(shù)字調(diào)制技術(shù)——最小波形差鍵控(VWDK)，其可在不損失信噪比的前提下極大地壓縮信號(hào)傳輸所需的頻帶。文中對VWDK的調(diào)制方式進(jìn)行了理論分析，并給出了功率譜計(jì)算機(jī)仿真圖。對VWDK的頻帶利用率進(jìn)行估計(jì)，給出了VWDK傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。
關(guān)鍵詞：最小波形差鍵控；頻帶利用率；功率譜；調(diào)制與解調(diào)

為了在已有模擬信道下提高數(shù)據(jù)傳輸效率，各種傳輸技術(shù)被廣泛使用，而探尋新的通過壓縮帶寬來提高數(shù)據(jù)傳輸效率的方法倍受關(guān)注。近年來，甚小頻移鍵控(VMSK)調(diào)制技術(shù)發(fā)展飛速，其頻帶利用率已達(dá)到15 bit／(s·Hz)。2001年，Sayhood K H和吳樂南提出了一種新型的采用類正弦波調(diào)制的VMSK，這種VMSK具有較高的頻帶利用率，較高的信噪比和較低的誤比特率。而最小波形差鍵控(VWDK)是從VMSK的類正弦波調(diào)制；發(fā)展起的，一種超窄帶(UNB)載波調(diào)制技術(shù)。它通過對一個(gè)波形參數(shù)的調(diào)控，實(shí)現(xiàn)帶寬效率與解調(diào)性能之間的折衷。本文通過對VWDK
原理的深入研究，表明了理論與仿真結(jié)果的一致性，從而驗(yàn)證了VWDK高頻帶利用率的可行性，并給出了VWDK傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。

1 VWDK的原理與仿真
1．1 VWDK調(diào)制理論來源
要提高頻帶利用率，就要在單位頻帶內(nèi)傳輸更高的數(shù)碼率。帶寬最窄的信號(hào)形式是正弦波。一個(gè)純粹正弦波，在頻域就是一根非零頻譜線，能量高度集中，理論上帶寬為0，當(dāng)然也無法傳遞任何有用信息。假設(shè)該正弦波的頻率保持不變，波形略微抖動(dòng)，則其頻譜能量仍高度集中在載頻的譜線上，但兩旁會(huì)出現(xiàn)與隨機(jī)抖動(dòng)相對應(yīng)的連續(xù)譜，此外在載頻的諧波處也會(huì)出現(xiàn)離散的譜線，這是信號(hào)分析的結(jié)果。由于波形的抖動(dòng)較微小，連續(xù)譜和諧波離散譜的能量遠(yuǎn)低于載頻能量。如果載波波形的微小抖動(dòng)受控于有用信息，即可實(shí)現(xiàn)頻譜利用率很高的調(diào)制。因此“最小波形差鍵控”(Very-minimum Waveform Difference Keying簡稱VWDK)的高效調(diào)制方式由此而來。
1．2 VWDK調(diào)制原理與實(shí)現(xiàn)
VWDK是對等概率二進(jìn)制信息進(jìn)行最小波形差鍵控的調(diào)制技術(shù)。原理概括如下：遇到邏輯“1”，在時(shí)間間隔T內(nèi)發(fā)送波形g1(t)，而遇到邏輯“0”，則在T內(nèi)發(fā)送波形g2(t)。其中，g1(t)=g(t，τ)，g2(t)=g(t，T，-τ)，g(t，τ)定義與波形如圖1所示。
→0時(shí)，已調(diào)波的能量越來越分散，帶寬越來越寬；而當(dāng)取不同值時(shí)VWDK已調(diào)波的功率譜估計(jì)。