xMax 的三态整周期调制技术.doc

精品论文推荐xmax 的三态整周期调制技术梁冰 北京邮电大学无线通信，北京 (100876) e-mail: 摘要：自从上世纪八十年代诞生了第一代模拟通信系统之后，通信技术的发展可以说是日新月异。时至今日，3g 技术尚未在全球得到普及，xmax 技术已经出现在很多通信工程师的 实验平台中。随着通信系统的不断发展以及人们对通信业务要求的不断增长，通信系统数据 传输的速率越来越高，这样伴随而来的是有限的频谱资源的紧张。xmax 技术的出现解决了 这个问题，它采用的是超窄带调制技术，其技术细节尚未公布。本文根据其频谱特性提出了 一种三态整周期的调制方式。三态整周期调制技术的调制原理是在连续的载波信号里加入一 个频率比载频稍小的正弦波，紧接着再加一个频率比载频稍大的正弦波，这两个波称为信息 小波。信息小波在载波精确的 0 度(360 度)过零点处与载波相加，即在过零点处相位是完全 连续的。关键词：xmax；超窄带；三态整周期调制；频谱 中图分类号：tn761. 引言美国的无线通讯公司 xg technology 声称其拥有的 xmax 技术将比现有的 3g 移动通信 技术，802.11x 以及超宽带（uwb）技术更先进，使得这种技术将可能成为第四代通信的首 个候选技术。因为 xmax 相关技术都以非公开专利的形式申请了保护，公司和少数知道其技 术内幕的学者对该技术也是讳莫如深，所以在对该技术进行猜测的同时也对其褒贬不一1。 xmax 所用的调制技术是以单个正弦波传输 1 bit 数据,而不是传统的利用多个正弦波传输 1 bit 数据,这就意味着更有效率而且功耗较低. 为了解决距离问题,xmax 使用 1 ghz 以 下的频率范围,此频段能穿透像墙壁或树等障碍,而且绕射能力强,这样就可以解决距离问题; 但是 1 ghz 以下的频谱资源非常有限,很难同时传输大量的数据. 然而研究人员利用多频 率分别传送的技术解决了此难题. 所以,专家预测 xmax 无线新技术必将成为主流应用技 术。目前，超窄带技术的调制方式有很多种2，这里主要研究三态整周期调制。 三态整周期调制技术(ticm)是一种超窄带调制技术，它可以在极窄的频带内传送极高速率的数据。其调制原理是在连续的载波信号里加入一个频率比载频稍小的正弦波，紧接着再加一个频率比载频稍大的正弦波，这两个波称为信息小波。信息小波在载波精确的 0 度 (360 度)过零点处与载波相加，即在过零点处相位是完全连续的3。本文详细介绍了这种调 制技术。2. 系统介绍2.1 系统指标载波: f0=100mhz=1/t0 小波：二个单周期正弦波，频率分别为：f1=99mhz=1/t1，f2=101mhz=1/t2 小波与载波的关系: f0=(f1+f2)/2发送“0”时，信号全为载波 发送“1”时，信号为载波与小波的组合- 4 -频宽： f2- f1 =2mhz传送符号率：rs=1/ts=5mbit/s调制系数 =|t0-t1|=|t0-t2|2.2 系统模型载波为连续发射：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)为宽度与幅度均为 1 的矩形,其图形如下： 是调制指数：图 1 (t)波形图 = t1t 0 = t0 t 2（3） 的大小取决于设备对 t0，t1，t2 之间差别的分辨率，当分辨率很小时，可近似认为三者相等，从而使 f 0 f 1 f 2 ，这样已调信号所占的频带宽度会非常窄，使已调信号的传送不受频谱分配的限制，达到了真正意义上的超窄带目的。 系统数学模型：发送端：ts(t) = a a j p(t jts ) + sin(2 t )（4）j =0式中: ts 是帧周期, ts/ t0=5, a 为幅度， a j 是信息比特，取值为 0 或 1。2.3 仿真结果下图为发送波形的图形，以及频率谱波形图 2 发送波形由图可见：图 3 频谱图仿真(1) 除了连续谱以外，还有载波及其谐波，没有直流。便于提取载波。(2) 谐波只有偶次谐波。分布在特定的频率，所以允许复用，提高频谱利用率。3. 结论上图为 matlab 仿真所得 ticm 发送信号“1”时所得的频谱与功率谱密度示意图。由仿真 结果可以看到，信号带宽为 f2- f1 =2mhz，而传送符号率 rs=1/ts=5mbit/s。频谱利用率为5mbit/s /2mhz=2.5bit/s/hz.从这个数据可以看出超窄带调制技术大大地提高了频率利用率。 本文所提出的三态整周期调制方式满足 xmax 的技术指标，下一步的工作是研究如何接收该信号。参考文献1 赵成仕，王树彬，杨程著. xmax 的类正弦波调制技术z. 北京邮电大学学报, 2007.122 吴乐南，李小平著. 一类规范的类正弦 vmsk 调制的功率谱分析j. 电波科学学报, 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