一种基于零信号的BPSK调制技术

林国彪 谢映海

【摘要】在数字无线通信系统中，在不影响频谱利用率的前提下，为进一步降低信息传输错误率，在传统BPSK调制技术的基础上提出了一种含零信号的改进型BPSK调制技术。该调制技术对其还未进行信道交织的二进制数据进行一定的预处理，使得系统获得一定的误比特率性能增益。

【关键词】BPSK 零信号 功率差异

在数据传输系统中，数字调相具有频带利用率高、抗干扰能力强等优点而被国内外广泛采用。而BPSK调制体制由于其较高的可靠性，应用最广泛。尤其是在信道条件较差，或在一些比较重要信息的传输过程中，如ACK/NACK信息、控制信道信息和帧格式指示信息等，为提高信息传输的准确性，发送端除了采用码率较低的信道编码方式，在调制方式上也往往采用最低阶的BPSK调制方式。

传统调制方式的信号波形是通过幅度，相位或频率，或者两个或多个信号参数的组合的差异来携带一定量的数字信息。目前在BPSK调制方而研究主要有：李素平等分析了相关解调、匹配滤波和相关接收3种方法的性能；侯银涛等提出了一种BPSK直接序列扩频接收机设计方案：李炎新等提出了一种新型的基于自适应滤波算法的解调BPSK信号的方法。

本文引入一种新的波形差别方式一功率差异，其核心思想是发射端往BPSK调制方式生成的能量信号波形中的不同位置按照一定映射关系插入零信号，而接收端通过对该区间位置的定位来获得部分信息。该方法在不影响频谱利用率的前提下，进一步降低了信息传输错误率。

一、传统型的BPSK调制方式

如果某组的第7、8个位置的数值为-1、1，则将该组的第1、2位置的值转换到第7、8位置，再把第1、2位置的值换成O、0，其它位置的数值保持不变；如果某组的第7、8个位置的数值为-1、-1，则将该组的第3、4位置的值转换到第7、8位置，再把第3、4位置的值换成0、0，其它位置的数值保持不变；如果某组的第7、8位置的数值为1、-l，则将该组的第5、6位置的值转换到第7、8位置，再把第5、6位置的值换成0、0，其它位置的数值保持不变；如果某组的第7、8个位置的数值为1、1，则将该组的第7、8位置的值换成0、0，其它位置的数值保持不变。

二元数据流经过上述处理后将变成三元数据流，且其中有1/4的数据值为0，剩下的3/4为l或-1。对三元数据流进行信道交织并进行调制时，如果数值为1或-1，则采用传统BPSK调制方式进行调制；如果数值为0，则对应的发射信号为不含任何能量的空信号。

三、性能分析及仿真结果

在传统波形的信息携带方式的基础上，该方案进一步把零信号位置的不确定性也当作是一种数字信息的承载方式，从而提供了一种改进型的BPSK调制方式，且构造出一些较为特殊的发射波形。

不失一般性，假定经过充分交织的每组8比特信息对应的发射信号经历了不同的衰落情况。则从基带信号的角度出发，式（l）中矩阵元素可以表示为

相对于传统BPSK调制技术而言，改进后调制技术具有明显优势：

1）利用错误率远小于传统BPSK调制方式误比特率的零元素位置定位算法，可以使得1/4的传输数据获得比其它3/4的传输数据要低的多的传输错误率。这种特性在一些带有不同权重的数据传输场景中十分有用，把权重高的数据分配在第7和8个比特位，权重低的数据分配在第1-6个比特位。

2）由于有1/4的数据仅使用时域资源，不使用功率资源，节省的功率可以分配给其它3/4的数据传输过程，从而提高这些数据的传输准确性。

四、结束语

本文的思想是在传统BPSK调制技术的基础上进一步提出了一种含零信号的改进型BPSK调制技术。使用该调制技术的发射信号中1/4为不含任何能量的零信号，剩下的3/4为传统的BPSK能量信号。在平均发射功率相同且接收信号的信噪比达到一定门槛后，接收端对零信号位置的定位算法的错误率可以远小BPSK信号的误比特率；另外零信号区间的功率可以转移到剩余其它的能量信号，降低这些信号的信息传输错误率。通过仿真表明比起传统BPSK调制方式，改进后的调制方式在误比特率上可以获得较大的性能增益。