非正交码移键控和码索引调制算法

刘学勇, 巴晓辉, 陈 杰, 马 力, 肖 琪

(1. 中国科学院微电子研究所新能源汽车电子中心, 北京 100029; 2. 北京建筑大学电信学院, 北京 100044)

0 引 言

扩频通信[1-6]拥有着良好的抗噪声和抗衰落的能力,因而在卫星导航、无线通信、水声通信以及物联网等领域得到了广泛应用。为了提高直接序列扩频通信系统的频谱利用率,M元扩频[7-9]、码移键控[10-19](code shift keying, CSK)、码索引调制[20-25](code index modulation, CIM)等扩频技术得到了广泛研究。在这些技术中,调制信号除了调制比特外,还隐性传输了其他信息比特,因此在同样的发送能量下可以传输更多的信息,进一步提高了扩频系统的能量效率。

M元扩频又叫多进制扩频,是利用不同的相互正交扩频码序列进行信息的发送,随着频谱利用率的提升,所需的扩频码数量呈指数增加。

CSK调制是一种多进制正交信号调制方式。由于扩频码序列的码相位可以用来表示不同的信息比特,所以通过将一个扩频码序列进行循环移位,便可以表示不同的传输符号,这就是CSK调制的基本原理。CSK调制通常表示为CSK(U,N),其中U代表每个符号的比特数,N是符号周期内循环移位后的扩频码序列的重复次数。CSK调制已经在实际的通信系统和卫星导航系统中得到应用。例如,在码分多址(code division multiple access, CDMA)2000中,基站之间就采用了PN码的不同偏置相位来区分,不同用户的信号采用长PN码相位加以区别[6]。日本准天顶卫星导航系统(quasi-zenith satellite system, QZSS)的L波段实验(L-band experiment, LEX)信号采用了CSK(8,1)调制[13],符号速率达到了2 000 bit/s,远远超过了全球定位系统(global positioning system, GPS) L1C/A信号50 bit/s的信息传输速率。……