專利名稱：Mpfsk、2cpfsk、gmsk波形信號(hào)發(fā)生器的數(shù)字邏輯電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種MPFSK、2CPFSK、GMSK波形信號(hào)發(fā)生器的數(shù)字邏輯電路。
背景技術(shù)：
MCPFSK, MSK、GMSK屬于相位連續(xù)的數(shù)字頻移鍵控(FSK)的三種調(diào)制方式。FSK(Frequency-shift keying)是信息傳輸中使用得較早的一種調(diào)制方式，它的主要優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)起來(lái)較容易，抗噪聲與抗衰減的性能較好。在中低速數(shù)據(jù)傳 輸中得到了廣泛的應(yīng)用。相位連續(xù)的數(shù)字頻移鍵控信號(hào)由于其相位的連續(xù)性，不僅具有實(shí)現(xiàn)容易、適用頻帶寬、抗干擾能力強(qiáng)、解調(diào)無(wú)需相干載波的優(yōu)點(diǎn)，而且避免了 DPFSK信號(hào)由于在頻率轉(zhuǎn)換點(diǎn)上的相位不連續(xù)，而使功率譜產(chǎn)生很大的旁瓣分量，帶限后會(huì)引起包絡(luò)起伏的缺點(diǎn)，因此在數(shù)字通信領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。高斯濾波最小移頻鍵控(GMSK)，區(qū)別于前兩種調(diào)制波形，它利用高斯濾波器對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，使得信號(hào)的功率譜在主瓣以外衰減較快，主瓣寬度窄對(duì)鄰道干擾較小，因此應(yīng)用比較廣泛。因此實(shí)現(xiàn)GMSK調(diào)制的關(guān)鍵是高斯低通濾波器的設(shè)計(jì)。為了使輸出頻譜密集，高斯濾波器必須具備以下特性1、窄帶和尖銳的截止特性，以抑制調(diào)制器輸入信號(hào)中的高頻分量；Ω脈沖響應(yīng)過(guò)沖量小，以防止瞬時(shí)頻偏過(guò)大；保持濾波器輸出脈沖響應(yīng)曲線下的面積對(duì)應(yīng)于P/ 2的相移，使調(diào)制指數(shù)為I/ 2，一般采用硬件直接數(shù)字實(shí)現(xiàn)GMSK調(diào)制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是根據(jù)數(shù)字通信領(lǐng)域應(yīng)用需要，提供一種能夠產(chǎn)生MCPFSK、2CPFSK、GMSK的多種波形信號(hào)發(fā)生器的數(shù)字邏輯電路。本發(fā)明為了實(shí)現(xiàn)上述目的，所采取的技術(shù)方案是MPFSK、2CPFSK、GMSK波形信號(hào)發(fā)生器的數(shù)字邏輯電路，基于FPGA形成，其特征在于數(shù)字邏輯電路由四個(gè)R0M，一個(gè)累加器及若干邏輯單元組成，其中與相位累加器相連的兩個(gè)ROM分別存儲(chǔ)正余弦波形，用于GMSK基帶信號(hào)的產(chǎn)生，另外兩個(gè)與乘法器相連的ROM同樣存儲(chǔ)正余弦波形，用于中頻載波的調(diào)制，通過(guò)模式切換開(kāi)關(guān)選擇利用FPGA片內(nèi)資源產(chǎn)生調(diào)制波形；MPFSK、2CPFSK、GMSK波形信號(hào)發(fā)生器的數(shù)字邏輯電路用波形存儲(chǔ)方式直接產(chǎn)生MCPFSK、2CPFSK波形信號(hào)，采用存儲(chǔ)相位路徑來(lái)實(shí)現(xiàn)高斯濾波器的功能，并采用正交調(diào)制的方法實(shí)現(xiàn)GMSK波形信號(hào)的發(fā)生；通過(guò)FPGA中的四個(gè)片內(nèi)ROM來(lái)存儲(chǔ)相應(yīng)的正余弦信號(hào)波形，通過(guò)頻率關(guān)鍵字的輸入控制所要產(chǎn)生信號(hào)的頻率，產(chǎn)生相應(yīng)的數(shù)字基帶波形；當(dāng)需要產(chǎn)生MCPFSK信號(hào)時(shí)，將二進(jìn)制碼進(jìn)行相應(yīng)編碼后選擇對(duì)應(yīng)的頻率關(guān)鍵字Ki，通過(guò)查表的方式產(chǎn)生所需要的2CPFSK波形；當(dāng)需要產(chǎn)生2CPFSK信號(hào)時(shí)，通過(guò)sell作為選通模塊I的控制信號(hào)，選擇輸入二進(jìn)制碼Signal_in通路的‘0’碼和‘I’碼；再通過(guò)sel2作為選通模塊2的控制信號(hào)來(lái)控制代表頻率關(guān)鍵字Kl和頻率關(guān)鍵字K2關(guān)鍵字，將頻率關(guān)鍵字作為相位間隔，通過(guò)累加器得到當(dāng)前的相位值，然后根據(jù)當(dāng)前的相位值，通過(guò)ROM查表得到當(dāng)前對(duì)應(yīng)波形信號(hào)的幅度值即2CPFSK的數(shù)字波形信號(hào)，最后通過(guò)D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換得到2CPFSK的模擬波形信號(hào)；當(dāng)需要產(chǎn)生MCPFSK信號(hào)時(shí)，數(shù)據(jù)輸入信號(hào)為S (i)，通過(guò)編碼模塊得到信號(hào)D(i)，通過(guò)sell作為選通模塊I控制信號(hào)，選擇使D (i)作為選通模塊I的輸出；再通過(guò)sel2作為選通模塊2控制信號(hào)來(lái)控制代表頻率關(guān)鍵字Kl和頻率關(guān)鍵字K2，一直到個(gè)數(shù)為，i為一個(gè)碼元輸出需要的編碼bit個(gè)數(shù)，對(duì)應(yīng)頻率控制字Kn將頻率關(guān)鍵字作為相位間隔，通過(guò)累加器得到當(dāng)前的相位值，然后根據(jù)當(dāng)前的相位值，通過(guò)C0sw的ROM查表得到當(dāng)前對(duì)應(yīng)波形信號(hào)的幅度值，也就是MCPFSK的數(shù)字波形信號(hào)，最后通過(guò)D/A(數(shù)模轉(zhuǎn)換器)轉(zhuǎn)換得到MCPFSK的模擬波形信號(hào)；當(dāng)需要產(chǎn)生GMSK信號(hào)時(shí)，輸入信號(hào)S(i)通過(guò)編碼模塊即NRZ編碼模塊、高斯濾波器模塊、相位累加模塊，然后分別通過(guò)C0sw ROM表和sinw ROM表查表產(chǎn)生數(shù)據(jù)值COSifi及值Sinlip ,然后COSlf 及sinlip信號(hào)再分別與調(diào)制中頻信號(hào)進(jìn)行正交混頻，再經(jīng)過(guò)減法運(yùn)算最終產(chǎn)生GMSK的調(diào)制后的數(shù)字波形信號(hào)，經(jīng)過(guò)D/A轉(zhuǎn)換之后就可以得到可以觀察的模擬信號(hào)波形。本發(fā)明的有益效果是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、占用的邏輯資源少、保證波形的相位連續(xù)，復(fù)用性好，波形頻率可控，可以通過(guò)配置端口信號(hào)實(shí)現(xiàn)多種信號(hào)波形的產(chǎn)生，使用靈活特點(diǎn)。


圖1為MPFSK、CPFSK、GMSK的波形信號(hào)發(fā)生器原理框圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，MPFSK, CPFSK, GMSK的波形信號(hào)發(fā)生器其組成由四個(gè)R0M，一個(gè)累加器、及一些邏輯單元組成。其中一個(gè)ROM用于GMSK的相位存儲(chǔ)，兩個(gè)ROM分別存儲(chǔ)正余弦波形，用于GMSK信號(hào)基帶信號(hào)的產(chǎn)生，另外兩個(gè)ROM同樣存儲(chǔ)正余弦波形用于中頻載波的調(diào)制，通過(guò)模式切換開(kāi)關(guān)可以選擇利用相關(guān)資源產(chǎn)生所選取的調(diào)制波形。工作原理使用條件為本設(shè)計(jì)采用Xilinx公司的Virtex-5的FPGA芯片進(jìn)行信號(hào)處理的。當(dāng)需要產(chǎn)生2CPFSK信號(hào)時(shí)，通過(guò)sell作為選通模塊I的控制信號(hào)，選擇輸入二進(jìn)制碼Signal_in通路的‘0’碼和‘ I’碼；再通過(guò)sel2作為選通模塊2的控制信號(hào)來(lái)控制代表頻率關(guān)鍵字Kl和頻率關(guān)鍵字K2關(guān)鍵字，將頻率關(guān)鍵字作為相位間隔，通過(guò)累加器得到當(dāng)前的相位值，然后根據(jù)當(dāng)前的相位值，通過(guò)ROM查表得到當(dāng)前對(duì)應(yīng)波形信號(hào)的幅度值即2CPFSK的數(shù)字波形信號(hào)，最后通過(guò)D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換得到2CPFSK的模擬波形信號(hào)；
當(dāng)需要產(chǎn)生MCPFSK信號(hào)時(shí)，數(shù)據(jù)輸入信號(hào)為S (i )，通過(guò)編碼模塊得到信號(hào)D (i)，通過(guò)sell作為選通模塊I控制信號(hào)，選擇使D(i)作為選通模塊I的輸出；再通過(guò)sel2作為選通模塊2控制信號(hào)來(lái)控制代表頻率關(guān)鍵字Kl和頻率關(guān)鍵字K2，一直到個(gè)數(shù)為(i為一個(gè)碼元輸出需要的編碼bit個(gè)數(shù))對(duì)應(yīng)頻率控制字Kn將頻率關(guān)鍵字作為相位間隔，通過(guò)累加器得到當(dāng)前的相位值，然后根據(jù)當(dāng)前的相位值，通過(guò)C0sw的ROM查表得到當(dāng)前對(duì)應(yīng)波形信號(hào)的幅度值，也就是MCPFSK的數(shù)字波形信號(hào)，最后通過(guò)D/A (數(shù)模轉(zhuǎn)換器)轉(zhuǎn)換得到MCPFSK的模擬波形信號(hào)。當(dāng)需要產(chǎn)生GMSK信號(hào)時(shí)，輸入信號(hào)S(i)通過(guò)編碼模塊(NRZ編碼)、高斯濾波器模塊、相位累加模塊，然后分別通過(guò)COSW ROM表和Sinw ROM表查表產(chǎn)生數(shù)據(jù)值cos略及值slnlf , Icos及sinl^Jllll，然后coslsp及sinlp信號(hào)再分別與調(diào)制中頻信號(hào)進(jìn)行正交混頻，再經(jīng)過(guò)減法運(yùn)算最終產(chǎn)生GMSK的調(diào)制后的數(shù)字波形信號(hào)，經(jīng)過(guò)D/A轉(zhuǎn)換之后就可以得到可以觀察的模擬信號(hào)波形。本發(fā)明方案有如下特點(diǎn)該方案結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可以產(chǎn)生MCPFSK、MSK及GMSK三種調(diào)制波形信號(hào)，該方案復(fù)用性好，資源占用少，該GMSK調(diào)制比傳統(tǒng)的FIR高斯濾波器產(chǎn)生GMSK資源節(jié)約70%以上，通過(guò)選擇開(kāi)關(guān)改變數(shù)字信號(hào)通路，產(chǎn)生三種不同的調(diào)制波形信號(hào)，靈活
性高。
根據(jù)上述說(shuō)明，結(jié)合本專業(yè)公知技術(shù)，可再現(xiàn)本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.MPFSK、2CPFSK、GMSK波形信號(hào)發(fā)生器的數(shù)字邏輯電路，基于FPGA形成，其特征在于數(shù)字邏輯電路由四個(gè)R0M，一個(gè)累加器及若干邏輯單元組成，其中與相位累加器相連的兩個(gè)ROM分別存儲(chǔ)正余弦波形，用于GMSK基帶信號(hào)的產(chǎn)生，另外兩個(gè)與乘法器相連的ROM 同樣存儲(chǔ)正余弦波形，用于中頻載波的調(diào)制，通過(guò)模式切換開(kāi)關(guān)選擇利用FPGA片內(nèi)資源產(chǎn)生調(diào)制波形；MPFSK、2CPFSK、GMSK波形信號(hào)發(fā)生器的數(shù)字邏輯電路用波形存儲(chǔ)方式直接產(chǎn)生MCPFSK、2CPFSK波形信號(hào)，采用存儲(chǔ)相位路徑來(lái)實(shí)現(xiàn)高斯濾波器的功能，并采用正交調(diào)制的方法實(shí)現(xiàn)GMSK波形信號(hào)的發(fā)生；通過(guò)FPGA中的四個(gè)片內(nèi)ROM來(lái)存儲(chǔ)相應(yīng)的正余弦信號(hào)波形，通過(guò)頻率關(guān)鍵字的輸入控制所要產(chǎn)生信號(hào)的頻率，產(chǎn)生相應(yīng)的數(shù)字基帶波形；當(dāng)需要產(chǎn)生MCPFSK信號(hào)時(shí)，將二進(jìn)制碼進(jìn)行相應(yīng)編碼后選擇對(duì)應(yīng)的頻率關(guān)鍵字Ki，通過(guò)查表的方式產(chǎn)生所需要的2CPFSK波形；當(dāng)需要產(chǎn)生2CPFSK信號(hào)時(shí)，通過(guò)sell作為選通模塊I 的控制信號(hào)，選擇輸入二進(jìn)制碼Signal_in通路的‘0’碼和‘I’碼；再通過(guò)sel2作為選通模塊2的控制信號(hào)來(lái)控制代表頻率關(guān)鍵字Kl和頻率關(guān)鍵字K2關(guān)鍵字，將頻率關(guān)鍵字作為相位間隔，通過(guò)累加器得到當(dāng)前的相位值，然后根據(jù)當(dāng)前的相位值，通過(guò)ROM查表得到當(dāng)前對(duì)應(yīng)波形信號(hào)的幅度值即2CPFSK的數(shù)字波形信號(hào)，最后通過(guò)D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換得到2CPFSK的模擬波形信號(hào)；當(dāng)需要產(chǎn)生MCPFSK信號(hào)時(shí)，數(shù)據(jù)輸入信號(hào)為S (i)，通過(guò)編碼模塊得到信號(hào)D(i)，通過(guò)sell作為選通模塊I控制信號(hào)，選擇使D(i)作為選通模塊I的輸出；再通過(guò) sel2作為選通模塊2控制信號(hào)來(lái)控制代表頻率關(guān)鍵字Kl和頻率關(guān)鍵字K2, —直到個(gè)數(shù)為n = 2s，i為一個(gè)碼元輸出需要的編碼bit個(gè)數(shù)，對(duì)應(yīng)頻率控制字Kdf頻率關(guān)鍵字作為相位間隔，通過(guò)累加器得到當(dāng)前的相位值，然后根據(jù)當(dāng)前的相位值，通過(guò)col的ROM查表得到當(dāng)前對(duì)應(yīng)波形信號(hào)的幅度值，也就是MCPFSK的數(shù)字波形信號(hào)，最后通過(guò)D/A轉(zhuǎn)換得到MCPFSK 的模擬波形信號(hào)；當(dāng)需要產(chǎn)生GMSK信號(hào)時(shí)，輸入信號(hào)S(i)通過(guò)編碼模塊即NRZ編碼模塊、 高斯濾波器模塊、相位累加模塊，然后分別通過(guò)C0sw ROM表和sinw ROM表查表產(chǎn)生數(shù)據(jù)值cosAf及值siM(p ,然后eosAip及sinAip信號(hào)再分別與調(diào)制中頻信號(hào)進(jìn)行正交混頻，再經(jīng)過(guò)減法運(yùn)算最終產(chǎn)生GMSK的調(diào)制后的數(shù)字波形信號(hào)，經(jīng)過(guò)D/A轉(zhuǎn)換之后就可以得到可以觀察的模擬信號(hào)波形。
全文摘要
本發(fā)明涉及MPFSK、2CPFSK、GMSK波形信號(hào)發(fā)生器的數(shù)字邏輯電路，基于FPGA形成，其特征在于數(shù)字邏輯電路由四個(gè)ROM，一個(gè)累加器及若干邏輯單元組成，其中與相位累加器相連的兩個(gè)ROM分別存儲(chǔ)正余弦波形，用于GMSK基帶信號(hào)的產(chǎn)生，另外兩個(gè)與乘法器相連的ROM同樣存儲(chǔ)正余弦波形，用于中頻載波的調(diào)制，通過(guò)模式切換開(kāi)關(guān)選擇利用FPGA片內(nèi)資源產(chǎn)生調(diào)制波形；優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、占用的邏輯資源少、保證波形的相位連續(xù)，復(fù)用性好，波形頻率可控，可以通過(guò)配置端口信號(hào)實(shí)現(xiàn)多種信號(hào)波形的產(chǎn)生，使用靈活特點(diǎn)。
文檔編號(hào)H03K19/00GK103023478SQ20121051559
公開(kāi)日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月5日
發(fā)明者李柬, 馬彪, 張鵬泉, 曹曉冬, 褚孝鵬, 李羚梅, 范玉進(jìn), 趙維兵, 張波 申請(qǐng)人:天津光電通信技術(shù)有限公司