一種較高頻帶利用率的無線傳輸數字調制

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——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的頻帶利用率進行估計，給出了VWDK傳輸系統設計方案。
關鍵詞：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，各種傳輸技術被廣泛使用，而探尋新的通過壓縮帶寬來提高數據傳輸效率的方法倍受關注。近年來，甚小頻移鍵控(VMSK)調制技術發展飛速，其頻帶利用率已達到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的類正弦波調制；發展起的，一種超窄帶(UNB)載波調制技術。它通過對一個波形參數的調控，實現帶寬效率與解調性能之間的折衷。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，當然也無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，則其頻譜能量仍高度集中在載頻的譜線上，但兩旁會出現與隨機抖動相對應的連續譜，此外在載頻的諧波處也會出現離散的譜線，這是信號分析的結果。由于波形的抖動較微小，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受控于有用信息，即可實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簡稱VWDK)的高效調制方式由此而來。
1．2 VWDK調制原理與實現
VWDK是對等概率二進制信息進行最小波形差鍵控的調制技術。原理概括如下：遇到邏輯“1”，在時間間隔T內發送波形g1(t)，而遇到邏輯“0”，則在T內發送波形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，已調波的能量越來越分散，帶寬越來越寬；而當取不同值時VWDK已調波的功率譜估計。