电子学报 ›› 2016, Vol. 44 ›› Issue (3): 620-626.DOI: 10.3969/j.issn.0372-2112.2016.03.019

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基于PSWF框架的非正交脉冲波形调制方法

陈昭男1, 刘锡国1, 王红星1, 张晨亮2   

  1. 1. 海军航空工程学院电子信息工程系, 山东烟台 264001;
    2. 海军航空工程学院基础实验部, 山东烟台 264001
  • 收稿日期:2014-07-26 修回日期:2015-04-04 出版日期:2016-03-25 发布日期:2016-03-25
  • 作者简介:陈昭男 男,1985年12月出生,黑龙江哈尔滨人,现为海军航空工程学院电子信息工程系博士研究生.研究方向为高效调制方法,非正弦波通信. E-mail:chzhnan@163.com;王红星 男,1962年4月出生,河南商丘人,现为海军航空工程学院电子信息工程系教授、博士生导师.研究方向为调制编码理论,航空通信导航和无线激光通信;刘锡国 男,1981年10月出生,山东烟台人,现为海军航空工程学院电子信息工程系讲师.研究方向为调制编码理论,非正弦波通信和无线激光通信;张晨亮 男,1977年10月出生,河北保定人,现为海军航空工程学院基础实验部讲师.研究方向为非正弦波通信和现代无线通信技术.
  • 基金资助:

    国家自然科学基金(No.60772056);"泰山学者"建设工程专项经费资助(No.ts20081130)

Nonorthogonal Pulse Shape Modulation Based on PSWF Frames

CHEN Zhao-nan1, LIU Xi-guo1, WANG Hong-xing1, ZHANG Chen-liang2   

  1. 1. Department of Electronic and Information Engineering, Naval Aeronautical and Astronautical University, Yantai, Shandong 264001, China;
    2. Basic Experiment Department, Naval Aeronautical and Astronautical University, Yantai, Shandong 264001, China
  • Received:2014-07-26 Revised:2015-04-04 Online:2016-03-25 Published:2016-03-25

摘要:

现有调制方法主要基于正弦函数,并利用其正交性传输信息.本文突破对调制信号的正弦函数约束和正交性限定,从椭圆球面波函数(Prolate Spheroidal Wave Function,PSWF)的高能量聚集性和框架函数系的过完备特性入手,提出基于PSWF框架的非正交脉冲波形调制方法(Nonorthogonal Pulse Shape Modulation,NPSM).该方法利用频谱交叠的非正交PSWF获得了优良的功率谱特性,同时利用框架函数的过完备特性,在提高系统频带利用率的同时,有效消除码间串扰.与目前广泛应用的QAM-OFDM方法进行性能相比,在相同调制幅度数和误码率的情况下有2dB的优势,且该优势随调制进制数增加而扩大,同时其调制信号具有良好的功率谱特性,PAPR性能比相同频带利用率的QAM-OFDM有3dB的优势.

关键词: 调制方法, 正交性, 框架函数, 频带利用率, 椭圆球面波函数, 脉冲波形调制

Abstract:

The existing modulations mainly transmit information by the orthogonality of sinusoidal function.The sinusoidal function restriction and the orthogonality requirement for the modulation signals are eliminated,and a novel nonorthogonal pulse shape modulation (NPSM) based on the prolate spheroidal wave function (PSWF) and over-complete frames is proposed.The NPSM employs the nonorthogonal PSWF pulses with high energy concentration to achieve excellent power spectral density (PSD) performance.The over-complete property of frames is utilized to improve the spectral efficiency without the intersymbol interference.Compared with the popular QAM-OFDM,the NPSM based on PSWF frames has an advantage of 2dB with the same modulation amplitude number and BER,and the advantage is more obvious as the modulation amplitude number increases.The PAPR of the modulated signals for NPSM based on PSWF frames is 3dB lower than QAM-OFDM with the same spectral efficiency.

Key words: modulation, orthogonality, frames, spectral efficiency, prolate spheroidal wave functions, pulse shape modulation

中图分类号: