一種較高頻帶利用率的無(wú)線(xiàn)傳輸數字調制

摘要：介紹了一種新的具有極高頻帶利用率的數字調制技術(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傳輸所需的頻帶。文中對VWDK的調制方式進(jìn)行了理論分析，并給出了功率譜計算機仿真圖。對VWDK的頻帶利用率進(jìn)行估計，給出了VWDK傳輸系統設計方案。
關(guān)鍵詞：最小波形差鍵控；頻帶利用率；功率譜；調制與解調

為了在已有模擬信道下提高數據傳輸效率，各種傳輸技術(shù)被廣泛使用，而探尋新的通過(guò)壓縮帶寬來(lái)提高數據傳輸效率的方法倍受關(guān)注。近年來(lái)，甚小頻移鍵控(VMSK)調制技術(shù)發(fā)展飛速，其頻帶利用率已達到15 bit／(s·Hz)。2001年，Sayhood K H和吳樂(lè )南提出了一種新型的采用類(lèi)正弦波調制的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(lèi)正弦波調制；發(fā)展起的，一種超窄帶(UNB)載波調制技術(shù)。它通過(guò)對一個(gè)波形參數的調控，實(shí)現帶寬效率與解調性能之間的折衷。本文通過(guò)對VWDK
原理的深入研究，表明了理論與仿真結果的一致性，從而驗證了VWDK高頻帶利用率的可行性，并給出了VWDK傳輸系統的設計方案。

1 VWDK的原理與仿真
1．1 VWDK調制理論來(lái)源
要提高頻帶利用率，就要在單位頻帶內傳輸更高的數碼率。帶寬最窄的信號形式是正弦波。一個(gè)純粹正弦波，在頻域就是一根非零頻譜線(xiàn)，能量高度集中，理論上帶寬為0，當然也無(wú)法傳遞任何有用信息。假設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(xiàn)上，但兩旁會(huì )出現與隨機抖動(dòng)相對應的連續譜，此外在載頻的諧波處也會(huì )出現離散的譜線(xiàn)，這是信號分析的結果。由于波形的抖動(dòng)較微小，連續譜和諧波離散譜的能量遠低于載頻能量。如果載波波形的微小抖動(dòng)受控于有用信息，即可實(shí)現頻譜利用率很高的調制。因此“最小波形差鍵控”(Very-minimum Waveform Difference Keying簡(jiǎn)稱(chēng)VWDK)的高效調制方式由此而來(lái)。
1．2 VWDK調制原理與實(shí)現
VWDK是對等概率二進(jìn)制信息進(jìn)行最小波形差鍵控的調制技術(shù)。原理概括如下：遇到邏輯“1”，在時(shí)間間隔T內發(fā)送波形g1(t)，而遇到邏輯“0”，則在T內發(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)，已調波的能量越來(lái)越分散，帶寬越來(lái)越寬；而當取不同值時(shí)VWDK已調波的功率譜估計。