xMax 的三態(tài)整周期調(diào)制技術(shù).doc

精品論文推薦xmax 的三態(tài)整周期調(diào)制技術(shù)梁冰 北京郵電大學(xué)無線通信，北京 (100876) e-mail: 摘要：自從上世紀(jì)八十年代誕生了第一代模擬通信系統(tǒng)之后，通信技術(shù)的發(fā)展可以說是日新月異。時至今日，3g 技術(shù)尚未在全球得到普及，xmax 技術(shù)已經(jīng)出現(xiàn)在很多通信工程師的 實驗平臺中。隨著通信系統(tǒng)的不斷發(fā)展以及人們對通信業(yè)務(wù)要求的不斷增長，通信系統(tǒng)數(shù)據(jù) 傳輸?shù)乃俾试絹碓礁?，這樣伴隨而來的是有限的頻譜資源的緊張。xmax 技術(shù)的出現(xiàn)解決了 這個問題，它采用的是超窄帶調(diào)制技術(shù)，其技術(shù)細(xì)節(jié)尚未公布。本文根據(jù)其頻譜特性提出了 一種三態(tài)整周期的調(diào)制方式。三態(tài)整周期調(diào)制技術(shù)的調(diào)制原理是在連續(xù)的載波信號里加入一 個頻率比載頻稍小的正弦波，緊接著再加一個頻率比載頻稍大的正弦波，這兩個波稱為信息 小波。信息小波在載波精確的 0 度(360 度)過零點處與載波相加，即在過零點處相位是完全 連續(xù)的。關(guān)鍵詞：xmax；超窄帶；三態(tài)整周期調(diào)制；頻譜 中圖分類號：tn761. 引言美國的無線通訊公司 xg technology 聲稱其擁有的 xmax 技術(shù)將比現(xiàn)有的 3g 移動通信 技術(shù)，802.11x 以及超寬帶（uwb）技術(shù)更先進，使得這種技術(shù)將可能成為第四代通信的首 個候選技術(shù)。因為 xmax 相關(guān)技術(shù)都以非公開專利的形式申請了保護，公司和少數(shù)知道其技 術(shù)內(nèi)幕的學(xué)者對該技術(shù)也是諱莫如深，所以在對該技術(shù)進行猜測的同時也對其褒貶不一1。 xmax 所用的調(diào)制技術(shù)是以單個正弦波傳輸 1 bit 數(shù)據(jù),而不是傳統(tǒng)的利用多個正弦波傳輸 1 bit 數(shù)據(jù),這就意味著更有效率而且功耗較低. 為了解決距離問題,xmax 使用 1 ghz 以 下的頻率范圍,此頻段能穿透像墻壁或樹等障礙,而且繞射能力強,這樣就可以解決距離問題; 但是 1 ghz 以下的頻譜資源非常有限,很難同時傳輸大量的數(shù)據(jù). 然而研究人員利用多頻 率分別傳送的技術(shù)解決了此難題. 所以,專家預(yù)測 xmax 無線新技術(shù)必將成為主流應(yīng)用技 術(shù)。目前，超窄帶技術(shù)的調(diào)制方式有很多種2，這里主要研究三態(tài)整周期調(diào)制。 三態(tài)整周期調(diào)制技術(shù)(ticm)是一種超窄帶調(diào)制技術(shù)，它可以在極窄的頻帶內(nèi)傳送極高速率的數(shù)據(jù)。其調(diào)制原理是在連續(xù)的載波信號里加入一個頻率比載頻稍小的正弦波，緊接著再加一個頻率比載頻稍大的正弦波，這兩個波稱為信息小波。信息小波在載波精確的 0 度 (360 度)過零點處與載波相加，即在過零點處相位是完全連續(xù)的3。本文詳細(xì)介紹了這種調(diào) 制技術(shù)。2. 系統(tǒng)介紹2.1 系統(tǒng)指標(biāo)載波: f0=100mhz=1/t0 小波：二個單周期正弦波，頻率分別為：f1=99mhz=1/t1，f2=101mhz=1/t2 小波與載波的關(guān)系: f0=(f1+f2)/2發(fā)送“0”時，信號全為載波 發(fā)送“1”時，信號為載波與小波的組合- 4 -頻寬： f2- f1 =2mhz傳送符號率：rs=1/ts=5mbit/s調(diào)制系數(shù) =|t0-t1|=|t0-t2|2.2 系統(tǒng)模型載波為連續(xù)發(fā)射：信息小波：c(t) = sin(2 t )t00 t （1）p(t) =(t) sin(2t) +( t t 0 ) sin(2 t t 0 )（2） t 0 + t 0 + t 0 t 其中，(t)為寬度與幅度均為 1 的矩形,其圖形如下： 是調(diào)制指數(shù)：圖 1 (t)波形圖 = t1t 0 = t0 t 2（3） 的大小取決于設(shè)備對 t0，t1，t2 之間差別的分辨率，當(dāng)分辨率很小時，可近似認(rèn)為三者相等，從而使 f 0 f 1 f 2 ，這樣已調(diào)信號所占的頻帶寬度會非常窄，使已調(diào)信號的傳送不受頻譜分配的限制，達到了真正意義上的超窄帶目的。 系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型：發(fā)送端：ts(t) = a a j p(t jts ) + sin(2 t )（4）j =0式中: ts 是幀周期, ts/ t0=5, a 為幅度， a j 是信息比特，取值為 0 或 1。2.3 仿真結(jié)果下圖為發(fā)送波形的圖形，以及頻率譜波形圖 2 發(fā)送波形由圖可見：圖 3 頻譜圖仿真(1) 除了連續(xù)譜以外，還有載波及其諧波，沒有直流。便于提取載波。(2) 諧波只有偶次諧波。分布在特定的頻率，所以允許復(fù)用，提高頻譜利用率。3. 結(jié)論上圖為 matlab 仿真所得 ticm 發(fā)送信號“1”時所得的頻譜與功率譜密度示意圖。由仿真 結(jié)果可以看到，信號帶寬為 f2- f1 =2mhz，而傳送符號率 rs=1/ts=5mbit/s。頻譜利用率為5mbit/s /2mhz=2.5bit/s/hz.從這個數(shù)據(jù)可以看出超窄帶調(diào)制技術(shù)大大地提高了頻率利用率。 本文所提出的三態(tài)整周期調(diào)制方式滿足 xmax 的技術(shù)指標(biāo)，下一步的工作是研究如何接收該信號。參考文獻1 趙成仕，王樹彬，楊程著. xmax 的類正弦波調(diào)制技術(shù)z. 北京郵電大學(xué)學(xué)報, 2007.122 吳樂南，李小平著. 一類規(guī)范的類正弦 vmsk 調(diào)制的功率譜分析j. 電波科學(xué)學(xué)報, 2003, 18 6 :7222726 3 bobier, joseph 著. united states patent application 0050008087p. united states 20050008087. january 13,2005tri-state integer cycle modulation for xmaxliang bingbeijing university of posts and telecommunication, beijing (100876)abstractsince the first generation a analog communication appeared in1980s,the mobile communication hasdeveloped fast. up to today, while the 3g technology has not applied globally, the next generation xmax technology has already being studied by many communication engineers. with the development of communication system and the increase of peoples requirements for communication operation, the data rate has becoming higher and higher, which will impropriate more frequency than before. xmax technology will resolve the problem, which uses a very small frequency. this paper put forward a a method of modulation named tri-state integer cycle modulation (ticm).ticm is comprised of a continuum of sine waves is modulated such that spectrum utilization is minimal. a modulation event is imposed upon the carrier signal by modifying the carrier frequency at precisely the zero crossing point or the zero degree angles. the method of imposing the modulation event is by increasing the frequency of the carrier for one or an integer number of wavelets then lowering the frequency of the carrier for one or the same integer number of wavelets then returning to the carrier frequency to derive the modulation event. the main carrier frequency is only m