[发明专利]一种提升频谱效率的高阶连续极化调制方法

说明书

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，是一种提升频谱效率的方法，尤其涉及一种提升极化调制的频谱效率的高阶连续极化调制方法。

背景技术

极化调制(MPOLSK)作为一种恒包络调制技术在光通信中已得到广泛应用，随着通信不断发展，极化调制在无线通信中正作为一种新的调制技术受到越来越多的关注。极化调制利用电磁波的极化状态来承载信息，星座点分布在庞加莱球上，因此，相比传统M阶幅度、相位、频率调制，M阶极化调制星座点间的欧氏距离大，系统可靠性增强。然而，随着调制阶数的增大，极化调制信号所需的带宽也增大，在无线通信中，频谱是有限的资源，进而，如何提升极化调制的频谱效率是研究者面临的重大挑战。

近年来，在光通信中，研究了自由空间光通信中的极化调制的调制解调技术，并证明了极化状态几乎不受自由空间中大气干扰，系统可靠性高。高阶频率-极化联合调制技术被提出，该技术采用极化调制来提升传统频率调制的频谱效率。在无线通信中，研究者提出采用极化调制提高功放能效的研究机制，但忽略了对极化调制频谱效率的研究。上述文章所涉及的极化调制，承载信息的极化状态是非连续的，其相位差和幅度比是确定值，星座点离散的分布在庞加莱球上，这种极化调制称为非连续极化调制（MPOLSK）。该调制在极化状态发生变化时，信号波形会发生跳变，这种跳变将产生高频分量，带来频谱的展宽，从而使得频谱效率提升有限。

发明内容

本发明提供了使用与无线通信中的M阶连续极化调制(MCPOLK)机制，目的是提升极化调制的频谱效率。

传统的极化调制的极化状态的变化是瞬时完成的，极化状态间是通过跳变实现的，称之为非连续极化调制（MPOLSK）。极化状态的跳变将产生不连续的信号波，造成信号的频谱宽展，导致频谱效率不够高。从提升极化调制的频谱效率出发，本发明提出了一种连续改变极化状态的调制方式-高阶连续极化调制（MCPOLSK），极化状态在信息传输的任意时刻是连续变化的，在这种条件下，信号波形始终连续，因此不会带来信号频谱扩展，频谱效率得到有效提升。

本发明的所述的高阶连续极化调制方法：在相位差恒定的条件下即通过在庞加莱球上选定任意大圆，承载信息的极化状态的两路正交极化分量的幅度比连续变化，实现极化状态连续，进而得到连续的信号波。

一种提升频谱效率的高阶连续极化调制方法，具体步骤如下：

步骤一：对原始数据发射信息进行高阶连续极化调制，发射；

（1）对原始数据发射信息I进行信源编码和信道编码，得到二进制数字序列N表示原始数据序列长度；

（2）将通过连续极化状态映射单元，得到连续极化状态P(t)，在连续极化状态单元中首先经电平变换得到电平值α_n，α_n＝{±1,±3…±(M-1)}，M表示调制阶数，在t＝nT_s时刻，n表示第n个码元。极化状态相位描述子(γ,φ)中相位差φ恒定，即在庞加莱球上选定一个大圆，γ是时间的连续函数γ(t)，即γ_n-1(nT_s)＝γ_n(nT_s)，在庞家莱球上极化状态用极化矢量Z(t)表示，极化矢量Z(t)将以上一个符号结束时刻的极化状态为起点沿大圆的旋转，旋转持续时间为T_s，γ(t)为：

γ(t)＝ω_d[σ_kT_s+α_k(t-kT_s)]

其中，σ₀＝0,M为调制阶数，T_s表示发射码元时间间隔，

此时，大圆上极化状态矢量Z(t)如下所示：