專利名稱：一種數(shù)字信號(hào)編碼調(diào)制裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種信號(hào)的編碼調(diào)制裝置，尤其涉及對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行編碼調(diào)制的裝置及方法。
對(duì)于要傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)來(lái)說(shuō)，通常需要將數(shù)字信號(hào)調(diào)制到射頻(RF)載波上才能發(fā)送。所述載波承載了需要傳送的數(shù)字信息。由于射頻載波通常為正弦波，其三個(gè)突出的特性是幅度、相位和頻率，因此數(shù)字信號(hào)的傳輸可以定義為這樣一個(gè)過(guò)程，即先將數(shù)字信號(hào)調(diào)制成RF載波的幅度、相位或頻率，或者是二者的任意組合，然后進(jìn)行RF載波信號(hào)的傳輸。RF載波的一般表達(dá)式是s(t)＝A(t)exp(ωct+θ(t))………………(1)其中ωc是載波的角頻率，θ(t)是時(shí)變相位，RF載波的角頻率與其頻率的關(guān)系是ωc＝2πfc。將需要傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)以調(diào)幅或調(diào)頻(調(diào)相)形式調(diào)制到上述載波上就能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字信號(hào)的傳輸。
調(diào)制和信道編碼是數(shù)字通信系統(tǒng)中的重要組成部分，數(shù)字調(diào)制是把數(shù)字信息映射到模擬形式的過(guò)程，以便使該信息能夠在信道中傳輸。按照上述(1)式進(jìn)行數(shù)字信號(hào)的調(diào)制，實(shí)際上進(jìn)行的是調(diào)幅或調(diào)頻(調(diào)相)的一維調(diào)制方式，載波的信息承載資源并沒(méi)有得到充分利用，使得在信道帶寬受限時(shí)，信道資源的利用率或容量不能進(jìn)一步提高。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的數(shù)字信號(hào)編碼調(diào)制裝置，用于對(duì)需要傳送數(shù)字信號(hào)的編碼調(diào)制，包括特征基波頻率控制器fi(t)，用于存儲(chǔ)預(yù)先確定的所用特征基波所有頻率點(diǎn)的頻率時(shí)間表，根據(jù)所述數(shù)字信號(hào)和所述頻率時(shí)間表控制特征基波的頻率；所述頻率時(shí)間表為TABLEfi[]＝{1/fiN}，其中i＝{1，2，…，n}，n為預(yù)先確定的所用特征基波的頻率點(diǎn)數(shù)，N為將一個(gè)周期內(nèi)的特征基波均勻分成的等分?jǐn)?shù)；特征基波波形控制器Zm，用于存儲(chǔ)所用特征基波的振幅值的歸一化數(shù)據(jù)表，根據(jù)所述數(shù)字信號(hào)和所述歸一化數(shù)據(jù)表控制特征基波的波形形狀；所述歸一化數(shù)據(jù)表為TABLEZm[]＝{Zm(2πa/N)}，其中，m為預(yù)先確定的特征基波的個(gè)數(shù)，Zm為第m個(gè)特征基波，a為預(yù)先確定的一個(gè)完整特征基波包絡(luò)離散點(diǎn)，a＝{0，…，N-1}；特征基波振幅控制器Vr(t)，用于存儲(chǔ)所用特征基波幅度數(shù)據(jù)表，根據(jù)所述數(shù)字信號(hào)和所述幅度數(shù)據(jù)表控制特征基波的振幅；所述幅度數(shù)據(jù)表為TABLEVr[]＝{A*(r/R)}，r＝R，R-1，…，2，1；R為將預(yù)先確定的振幅A的均勻分成的等分?jǐn)?shù)；頻率和波形受控基波發(fā)生器，在特征基波頻率控制器fi(t)和特征基波波形控制器Zm的控制下，產(chǎn)生調(diào)頻調(diào)形信號(hào)Zm，f＝∏Zm{2πfi(t)}；其中，∏表示從m個(gè)特征基波Zm{2πfi(t)}中選一；D/A轉(zhuǎn)換器，用于將所述調(diào)頻調(diào)形信號(hào)Zm，f表達(dá)的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化為模擬信號(hào)；緩沖及增益受控放大器，在特征基波振幅控制器Vr(t)的控制下，對(duì)D/A轉(zhuǎn)換器輸出的模擬Zm，f信號(hào)進(jìn)行幅度調(diào)制，形成已調(diào)特征基波信號(hào)輸出；所述已調(diào)特征基波信號(hào)u(t)＝Vr(t)∏Zm{2πfi(t)}。
所述裝置還包括網(wǎng)格編碼器，用于對(duì)輸入的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行網(wǎng)格編碼，并將編碼后的數(shù)字信號(hào)并行送入特征基波頻率控制器fi(t)、特征基波波形控制器Zm和特征基波振幅控制器Vr(t)。
串并轉(zhuǎn)換器，用于將要傳輸?shù)拇袛?shù)字信號(hào)為并行數(shù)字信號(hào)，并將轉(zhuǎn)換后的并行數(shù)字信號(hào)送入所述網(wǎng)格編碼器。
調(diào)頻器，用于將已調(diào)特征基波信號(hào)u(t)調(diào)頻后輸出。
本發(fā)明提供的基于上述數(shù)字信號(hào)編碼調(diào)制裝置的正交二路數(shù)字信號(hào)編碼調(diào)制裝置，包括第一和第二數(shù)字信號(hào)編碼調(diào)制裝置，還包括第一平衡調(diào)制器，用于對(duì)第一數(shù)字信號(hào)編碼調(diào)制裝置輸出的第一已調(diào)特征基波信號(hào)與正弦載波或余弦載波進(jìn)行調(diào)幅調(diào)制；第二平衡調(diào)制器，用于對(duì)第二數(shù)字信號(hào)編碼調(diào)制裝置輸出的第二已調(diào)特征基波信號(hào)與余弦載波或正弦載波進(jìn)行調(diào)幅調(diào)制；綜合加法器，用于合成第一平衡調(diào)制器和第二平衡調(diào)制器輸出的調(diào)制信號(hào)，形成正交二路已調(diào)載波信號(hào)輸出。
本發(fā)明提供的基于上述正交二路數(shù)字信號(hào)編碼調(diào)制裝置的多載波數(shù)字信號(hào)編碼調(diào)制裝置，包括至少兩個(gè)正交二路數(shù)字信號(hào)編碼調(diào)制裝置，還包括多路加法器，用于合成上述至少兩個(gè)正交二路數(shù)字信號(hào)編碼調(diào)制裝置輸出的正交二路已調(diào)載波信號(hào)，形成多路正交已調(diào)載波信號(hào)輸出。
本發(fā)明提供的基于上述數(shù)字信號(hào)編碼調(diào)制裝置的多載波數(shù)字信號(hào)編碼調(diào)制裝置，包括至少兩個(gè)數(shù)字信號(hào)編碼調(diào)制裝置，還包括多路加法器，用于合成上述至少兩個(gè)數(shù)字信號(hào)編碼調(diào)制裝置輸出的已調(diào)載波信號(hào)，形成多路已調(diào)載波信號(hào)輸出；本發(fā)明提供的基于上述多載波數(shù)字信號(hào)編碼調(diào)制裝置的正交二路多載波數(shù)字信號(hào)編碼調(diào)制裝置，包括第一和第二多路已調(diào)載波數(shù)字信號(hào)編碼調(diào)制裝置，還包括第一平衡調(diào)制器，用于對(duì)第一多路已調(diào)載波數(shù)字信號(hào)編碼調(diào)制裝置輸出的第一多路已調(diào)載波信號(hào)與正弦載波或余弦載波進(jìn)行調(diào)幅調(diào)制；第二平衡調(diào)制器，用于對(duì)第二多路已調(diào)載波數(shù)字信號(hào)編碼調(diào)制裝置輸出的第二多路已調(diào)載波信號(hào)與余弦載波或正弦載波進(jìn)行調(diào)幅調(diào)制；綜合加法器，用于合成第一平衡調(diào)制器和第二平衡調(diào)制器輸出的調(diào)制信號(hào)，形成正交二路多載波已調(diào)信號(hào)輸出。
本發(fā)明提供的數(shù)字信號(hào)調(diào)制方法，包括建立所用特征基波所有頻率點(diǎn)的頻率時(shí)間表、所用特征基波的包絡(luò)值的歸一化數(shù)據(jù)表和所用特征基波幅度數(shù)據(jù)表；所述頻率時(shí)間表為TABLEfi[]＝{1/fiN}，其中i＝{1，2，…，n}，n為預(yù)先確定的所用特征基波的頻率點(diǎn)數(shù)，N為將一個(gè)周期內(nèi)的特征基波均勻分成的等分?jǐn)?shù)；所述歸一化數(shù)據(jù)表為TABLEZm[]＝{Zm(2πa/N)}，其中，m為預(yù)先確定的特征基波的個(gè)數(shù)，Zm為第m個(gè)特征基波，a為預(yù)先確定的一個(gè)完整特征基波包絡(luò)離散點(diǎn)，a＝{0，…，N-1}；所述幅度數(shù)據(jù)表為TABLEVr[]＝{A*(r/R)}，r＝R，R-1，…，2，1；R為將預(yù)先確定的振幅A的均勻分成的等分?jǐn)?shù)；根據(jù)所述數(shù)字信號(hào)和所述頻率時(shí)間表控制特征基波的頻率fi(t)，根據(jù)所述數(shù)字信號(hào)和所述歸一化數(shù)據(jù)表控制特征基波的波形形狀Zm，以及根據(jù)所述數(shù)字信號(hào)和所述幅度數(shù)據(jù)表控制特征基波的振幅Vr(t)；利用特征基波頻率fi(t)和特征基波波形Zm，對(duì)所述數(shù)字信號(hào)進(jìn)行調(diào)頻和調(diào)形，產(chǎn)生調(diào)頻調(diào)形信號(hào)Zm，f＝∏Zm{2πfi(t)}；其中，∏表示從m個(gè)特征基波Zm{2πfi(t)}中選一；將所述調(diào)頻調(diào)形信號(hào)Zm，f表達(dá)的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化為模擬信號(hào)；根據(jù)特征基波振幅Vr(t)，對(duì)所述模擬信號(hào)進(jìn)行幅度調(diào)制，形成已調(diào)特征基波信號(hào)輸出；所述已調(diào)特征基波信號(hào)u(t)＝Vr(t)∏Zm{2πfi(t)}。
所述方法還包括對(duì)已調(diào)特征基波信號(hào)進(jìn)行調(diào)頻的步驟。
所述方法還包括，在根據(jù)所述數(shù)字信號(hào)控制特征基波的頻率fi(t)、控制特征基波的波形形狀Zm，以及控制特征基波的振幅Vr(t)操作前，對(duì)輸入的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行網(wǎng)格編碼。
由于本發(fā)明所述的方案采用對(duì)數(shù)字信號(hào)同時(shí)進(jìn)行調(diào)頻、調(diào)幅和調(diào)形三維立體的編碼調(diào)制，編碼調(diào)制效率高，能夠保證通信數(shù)據(jù)在窄帶通信線路上進(jìn)行寬帶數(shù)字通信，即使信道的通信容量得到大幅度提高，節(jié)省了網(wǎng)絡(luò)資源的利用率，且降低信號(hào)傳輸?shù)恼`碼率。在本發(fā)明的方案中，由于數(shù)字信息是同時(shí)調(diào)制在載波的頻偏和頻偏的變化速率上的，載波的頻偏與特征基波信號(hào)的振幅，載波的頻偏的變化速率與特征基波的頻率，有一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，所以，信號(hào)抗干擾能力強(qiáng)，解調(diào)后的已調(diào)特征基波信號(hào)失真小。


圖1為本發(fā)明所述裝置的第一個(gè)實(shí)施例方框圖；圖2為四種特征基波的振幅和頻率在進(jìn)制M＝64的立體星座示意圖；圖3為從圖2分解出的四種特征基波的振幅和頻率在進(jìn)制M＝64的平面星座圖；圖4為圖2或圖3的網(wǎng)格編碼集劃分圖；圖5為本發(fā)明所述裝置的第二個(gè)實(shí)施例方框圖；圖6為本發(fā)明所述裝置的第三個(gè)實(shí)施例方框圖；圖7為本發(fā)明所述裝置的第四個(gè)實(shí)施例方框圖；圖8為本發(fā)明所述裝置的第五個(gè)實(shí)施例方框圖；圖9為本發(fā)明所述裝置的第六個(gè)實(shí)施例方框圖；圖10為完整特征基波包絡(luò)所需的離散點(diǎn)數(shù)示例圖；圖11為本發(fā)明所述方法的主流程圖。
首先介紹本發(fā)明所述裝置的第一實(shí)施例，參考圖1。圖1所示的數(shù)字信號(hào)編碼調(diào)制裝置1，用于對(duì)需要傳送數(shù)字信號(hào)的進(jìn)行編碼調(diào)制，其信號(hào)調(diào)制過(guò)程采用調(diào)頻、調(diào)幅和調(diào)形三維立體調(diào)制，從而能夠極大地利用信道頻譜資源，提高信道容量。該裝置1主要包括特征基波頻率控制器fi(t)12、特征基波波形控制器Zm14、特征基波振幅控制器Vr(t)15，以及頻率和波形受控基波發(fā)生器16、D/A轉(zhuǎn)換器17和緩沖及增益受控放大器18?？紤]到實(shí)際應(yīng)用中該數(shù)字信號(hào)編碼調(diào)制裝置1接收到的需要傳送的數(shù)字信號(hào)可能為串行信號(hào)，因此，在本實(shí)施例中還設(shè)置了串/并轉(zhuǎn)換器11，用于將要傳輸?shù)拇袛?shù)字信號(hào)為并行數(shù)字信號(hào)。另外，為使編碼調(diào)制性能更佳，減少解調(diào)過(guò)程中各個(gè)調(diào)制點(diǎn)的判決失誤，在本實(shí)施例中還設(shè)置了網(wǎng)格編碼器12，用于對(duì)輸入的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行網(wǎng)格編碼。這樣，數(shù)字信號(hào)編碼調(diào)制裝置1將接收到的串行信號(hào)經(jīng)串/并轉(zhuǎn)換器11轉(zhuǎn)換為并行數(shù)字信號(hào)后，送入所述網(wǎng)格編碼器12，由網(wǎng)格編碼后的數(shù)字信號(hào)并行送入特征基波頻率控制器f(t)13、特征基波波形控制器Zm14和特征基波振幅控制器V(t)15。
現(xiàn)在，結(jié)合圖2、圖3對(duì)圖1所示裝置作進(jìn)一步闡述。圖2為四種特征基波的振幅和頻率在進(jìn)制M＝64的立體星座示意圖。按照?qǐng)D2所示的星座圖，數(shù)字信號(hào)調(diào)制所采用的特征基波的個(gè)數(shù)m為4(m的值由DSP或CPU可分辨波形的精度和誤碼率決定)。為方便對(duì)圖3進(jìn)行說(shuō)明，將圖3為從圖2分解出的四種特征基波的振幅和頻率在進(jìn)制M＝64的平面星座圖。在進(jìn)行編碼調(diào)制前，要根據(jù)信道狀況確定類似圖2所示的星座圖。以圖2、3為例，首先確定所用特征基波的所有頻率點(diǎn)的頻率(如圖(3)所示的f1、f2、f3、f4的頻率點(diǎn))，由實(shí)際可用帶寬以及依據(jù)信道誤碼率和DSP(或CPU)的分辨率決定；再將一個(gè)周期內(nèi)的特征基波均勻分成N等分(N的值由特征基波的頻率精度和DSP處理精度決定)，根據(jù)所設(shè)各個(gè)頻率點(diǎn)的頻率，建立分別屬于各個(gè)頻率點(diǎn)(f1、f2、f3、f4)的T/N＝1/fN的時(shí)間表，即TABLEfi[]＝{1/f1N，1/f2N，1/f3N，1/f4N}；第二，為了降低數(shù)字信號(hào)處理器DSP(或CPU)的運(yùn)算量，提高編碼調(diào)制效率，不需要上述N個(gè)點(diǎn)全部計(jì)算輸出，可以根據(jù)抽樣定律，確定構(gòu)成一個(gè)完整特征基波包絡(luò)所需的離散點(diǎn)數(shù)(例如圖10所示的14點(diǎn)0，3，6，10，…，74，77，80)，根據(jù)所確定的所有離散點(diǎn)，建立分別屬于m個(gè)特征基波的(即圖(3)所示的Zo、Z1、Z2、Z3四個(gè)特征基波的)包絡(luò)值(即包絡(luò)上的Zm(2πa/N)的值)的歸一化數(shù)據(jù)表，即TABLEZm[]＝{0x0，…Zm(2πa/N)…Zm(2π(N-1)/N)}；第三，建立控制特征基波輸出幅度的數(shù)據(jù)表，即TABLEVr[]＝{A*(r/R)}，r＝f，……，2，1。即把振幅A均勻分成R等分(R的值由解調(diào)的判決精度和誤碼率決定)，由于碼元的同步要求振幅不能為零，一般r取1至R的后2/3段，即Vr(t)大于等于(1/3)A)。
對(duì)于圖1中的裝置來(lái)說(shuō)，所述特征基波頻率控制器fi(t)13，用于存儲(chǔ)預(yù)先確定的所用特征基波所有頻率點(diǎn)的頻率時(shí)間表，根據(jù)所述數(shù)字信號(hào)和所述頻率時(shí)間表控制特征基波的頻率；所述頻率時(shí)間表為TABLEfi[]＝{1/fiN}，其中i＝{1，2，…，n}，n為預(yù)先確定的所用特征基波的頻率點(diǎn)數(shù)，N為將一個(gè)周期內(nèi)的特征基波均勻分成的等分?jǐn)?shù)。
所述特征基波波形控制器Zm14，用于存儲(chǔ)所用特征基波的包絡(luò)值的歸一化數(shù)據(jù)表，根據(jù)所述數(shù)字信號(hào)和所述歸一化數(shù)據(jù)表控制特征基波的波形形狀；所述歸一化數(shù)據(jù)表為TABLEZm[]＝{Zm(2πa/N)}，其中，m為預(yù)先確定的特征基波的個(gè)數(shù)，Zm為第m個(gè)特征基波，a為預(yù)先確定的一個(gè)完整特征基波包絡(luò)離散點(diǎn)，a＝{0，…，N-1}，本例中，a＝{0，3，6，…，N-1}。
所述特征基波振幅控制器Vr(t)15，用于存儲(chǔ)所用特征基波幅度數(shù)據(jù)表，根據(jù)所述數(shù)字信號(hào)和所述幅度數(shù)據(jù)表控制特征基波的振幅；所述幅度數(shù)據(jù)表為TABLEVr[]＝{A*(r/R)}，r＝R，R-1，…，2，1；R為將預(yù)先確定的振幅A的均勻分成的等分?jǐn)?shù)。
頻率和波形受控基波發(fā)生器16，在特征基波頻率控制器fi(t)和特征基波波形控制器Zm的控制下，產(chǎn)生調(diào)頻調(diào)形信號(hào)Zm，f＝∏Zm{2πfi(t)}，產(chǎn)生單個(gè)周期的特征基波；其中，∏表示從m個(gè)特征基波Zm{2πfi(t)}中選一。而D/A轉(zhuǎn)換器17，用于將所述調(diào)頻調(diào)形信號(hào)Zm，f表達(dá)的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化為模擬信號(hào)。由緩沖及增益受控放大器18，在特征基波振幅控制器Vr(t)15的控制下，對(duì)D/A轉(zhuǎn)換器輸出的模擬Zm，f信號(hào)進(jìn)行幅度調(diào)制，形成已調(diào)特征基波信號(hào)輸出，完成調(diào)制過(guò)程所述已調(diào)特征基波信號(hào)u(t)＝Vr(t)∏Zm{2πfi(t)}。
對(duì)于上述已調(diào)特征基波信號(hào)u(t)＝Vr(t)∏Zm{2πfi(t)}，∏Zm{2πfi(t)}，m＝0，1，2，…，m，∏的意義為從m個(gè)函數(shù)Zm{2πfi(t)}中選一，即同一時(shí)刻只有一個(gè)函數(shù)Zm{2πfi(t)}在工作，Vr(t)是特征基波振幅的函數(shù)，2πfi(t)是特征基波頻率的函數(shù)，zm{2πfi(t)}為波形函數(shù)，當(dāng)m＝0時(shí)，設(shè)z0{2πfi(t)}＝sin{2πfi(t)}；這樣，由Vr(t)、fi(t)和zm{2πfi(t)}三函數(shù)構(gòu)成了數(shù)字信號(hào)的三維編碼調(diào)制空間。
Vr(t)＝A×(r/R)，r＝R，R-1，…，2，1；Vr(t)的含義是將振幅A均勻分成R等分，在不同的周期下Vr(t)取不同的A×(r/R)值，在同一周期內(nèi)Vr(t)取值不變。
fi(t)＝fi×(nΔt)，i＝1，2，…，I，I的含義為所選擇的I個(gè)頻率點(diǎn)；n＝1，2，…，N；Δt＝t2-t1；t1，t2為時(shí)間軸上間隔為T/N的兩點(diǎn)。
Zm{2πfi(t)}在m不等于0的函數(shù)中，其函數(shù)主要特征是與正弦函數(shù)近似的函數(shù)(本例中采用正弦波)，不同點(diǎn)是函數(shù)的過(guò)零點(diǎn)不等于π(占空比不同)，但上半波和下半波的面積相同，由于上半波和下半波的面積相同的特征基波，經(jīng)過(guò)一個(gè)周期的積分其值為零，所以不含直流成分；我們可以設(shè)上半波和下半波分別屬于兩個(gè)頻率不同的正弦波，分別取其上半波和下半波部分合成成為一個(gè)特征基波。
在本例中，以上所述特征基波是由DSP(或CPU)控制頻率和波形受控基波發(fā)生器16(頻率和波形受控基波發(fā)生器16也可由DSP或CPU實(shí)現(xiàn))根據(jù)數(shù)字編碼信息和D/A轉(zhuǎn)換器合成而來(lái)。下面說(shuō)明詳細(xì)的合成過(guò)程。
初始化定時(shí)器、定時(shí)計(jì)數(shù)變量n(n＝0)和D/A轉(zhuǎn)換器，等待寫數(shù)據(jù)信號(hào)，在寫數(shù)據(jù)信號(hào)到時(shí)，將并行數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)寫入特征基波頻率控制器fi(t)12、特征基波波形控制器Zm14、特征基波振幅控制器Vr(t)15，然后清除數(shù)據(jù)寫入標(biāo)記(假設(shè)該標(biāo)記為fg_R，則fg_R＝0，0表示清除，1標(biāo)識(shí)數(shù)字信號(hào)可以寫入各個(gè)控制寄存器)。再利用特征基波振幅控制器Vr(t)15，查表確定基波的輸出幅度，利用特征基波波形控制器Zm14查表TABLEZm[]＝{0x0，…Zm(2πa/N)…Zm(2π(N-1)/N)}，獲取加載第m個(gè)特征基波的包絡(luò)數(shù)據(jù)表，利用特征基波頻率控制器fi(t)12查表加載定時(shí)器的值(定時(shí)時(shí)間為T/N＝1/fN)，接著設(shè)置數(shù)據(jù)寫入標(biāo)記，即使fg_R＝1，通知輸入端可以輸入下段需要編碼調(diào)制的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，使能定時(shí)器，在定時(shí)時(shí)間到時(shí)，進(jìn)行n＝n+1的操作，然后判斷n是否等于N-1，如果否，則繼續(xù)循環(huán)(n循環(huán)一周等于對(duì)特征基波進(jìn)行一周的掃描，根據(jù)不同的n輸出不同的包絡(luò)值)，否則循環(huán)結(jié)束，在循環(huán)結(jié)束結(jié)束時(shí)，特征基波的一個(gè)周期的合成處理即已完成(所述特征基波是Zm(2πfi(t))中的某個(gè))，重新初始化定時(shí)計(jì)數(shù)變量使n＝0，除能定時(shí)器(即讓定時(shí)器停止工作)；加載第二段輸入數(shù)據(jù)至Vr(t)，fi(t)，Zm…，再使能定時(shí)器，進(jìn)入特征基波的下一個(gè)周期的處理。
上述利用特征基波波形控制器Zm14查表，選擇不同特征基波波形的包絡(luò)結(jié)構(gòu)，輸出特征基波的包絡(luò)值，當(dāng)n＝0時(shí)，查表得第m個(gè)特征基波的包絡(luò)數(shù)據(jù)，送D/A轉(zhuǎn)換器，此時(shí)，數(shù)據(jù)D＝Zm(2π0/N)＝0；當(dāng)n＝3時(shí)，查表得第m個(gè)特征基波的包絡(luò)數(shù)據(jù)，送D/A轉(zhuǎn)換器，此時(shí)，數(shù)據(jù)D＝Zm(2π3/N)；當(dāng)n＝a時(shí)，查表得第m個(gè)特征基波的包絡(luò)數(shù)據(jù)，送D/A轉(zhuǎn)換器，此時(shí)，數(shù)據(jù)D＝Zm(2πa/N)；當(dāng)n＝N-1時(shí)，查表得第m個(gè)特征基波的包絡(luò)數(shù)據(jù)，送D/A轉(zhuǎn)換器，此時(shí)，數(shù)據(jù)D＝Zm(2π(N-1)/N)。
在緩沖及增益受控放大器單元，根據(jù)特征基波振幅控制器Vr(t)15的數(shù)據(jù)，查表TABLEVr[]確定特征基波的輸出幅度，完成已調(diào)特征基波輸出。
總之，對(duì)于圖(3)所示為四種特征基波的振幅和頻率在進(jìn)制M＝64的星座圖，M＝Vr(t)×fi(t)×Zm＝4×4×4＝64；其中f1至f4為fi(t)的取值范圍，(在窄帶調(diào)頻FM應(yīng)用下，f1可取95％B/2，其中B為信道帶寬)，f2＝f1×1/(1+Δt×f1))，f3＝f2×1/(1+Δt×f2))，f4＝3×1/(1+Δt×f3))；Δt＝1/f2-1/f1的取值是依據(jù)誤碼率和DSP(即CPU)的分辨率來(lái)決定，中心頻率為fi(t)＝(f1+f4)/2。V1至V4為Vr(t)的取值范圍，由于解調(diào)需要碼元同步，所以設(shè)V1至V4為1至1/3(歸一化)電平平均分布。Zm寄存器值為二進(jìn)制00時(shí)，Zm＝Z0(2πfi(t))＝sin(2πfi(t))Zm寄存器值為二進(jìn)制01時(shí)，Zm(2πfi(t))＝Z1(2πfi(t))；Zm寄存器值為二進(jìn)制10時(shí)，Zm(2πfi(t))＝Z2(2πfi(t))；Zm寄存器值為二進(jìn)制11時(shí)，Zm(2πfi(t))＝Z3(2πfi(t))。
本例采用的網(wǎng)格編碼集劃分，可以使整體數(shù)字信號(hào)的編碼調(diào)制達(dá)到良好的整體性能；它的基礎(chǔ)是Ungerboeck(1982)提出的集劃分映射概念。集劃分映射可以用于分組碼或卷積碼的連接。劃分平面信號(hào)星座圖的基本原則是將信號(hào)星座圖劃分為一個(gè)個(gè)子集，使其中的各點(diǎn)最大限度地分開。從原始的信號(hào)星座圖開始，先將其分為兩個(gè)子集，要求這兩個(gè)子集是同形的，且其中的各點(diǎn)最大限度地分開。然后，對(duì)每一個(gè)子集重復(fù)進(jìn)行這樣地劃分，直到結(jié)束，如圖(4)所示；如果圖(3)中的Zm(2πfi(t))與Vr(t)互換，其網(wǎng)格編碼集劃分與圖(4)相同。
圖5為本發(fā)明所述裝置的第二個(gè)實(shí)施例方框圖，它描述了已調(diào)特征基波信號(hào)在窄帶FM調(diào)制的應(yīng)用。該實(shí)施例所述裝置在圖1所示的數(shù)字信號(hào)編碼調(diào)制裝置的基礎(chǔ)上，又增加了調(diào)頻器2，用于將已調(diào)特征基波信號(hào)u(t)調(diào)頻后輸出，這樣就能夠利用FM的優(yōu)點(diǎn)，增加編碼調(diào)制信號(hào)的抗干擾能力。由于窄帶FM調(diào)制的帶寬與常規(guī)AM信號(hào)的帶寬相同，因此，有效的特征基波頻率范圍為小于等于B/2(B為頻道的帶寬)。已調(diào)特征基波信號(hào)在經(jīng)過(guò)窄帶FM調(diào)制后的輸出為u(t)＝Asin{2πfct+Vr(t)∏Zm{2πfi(t)}}；其中∏Zm{2πfi(t)}，m＝0，1，2，…，m，∏的意義為從m個(gè)函數(shù)Zm{2πfi(t)}中選一，即同一時(shí)刻只有一個(gè)函數(shù)Zm{2πfi(t)}在工作。fc、2πfi(t)分別是載波和特征基波的頻率，A、Vr(t)分別是載波和特征基波信號(hào)的振幅，
由于數(shù)字信息是同時(shí)調(diào)制在載波的頻偏(即Vr(t))和頻偏的變化速率(即2πfi(t))上的，載波的頻偏與特征基波信號(hào)的振幅，載波的頻偏的變化速率與特征基波的頻率，有一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，所以，信號(hào)抗干擾能力強(qiáng)，解調(diào)后的已調(diào)特征基波信號(hào)失真小。
圖6為本發(fā)明所述裝置的第三個(gè)實(shí)施例方框圖，它描述了載波正交兩路復(fù)用的寬帶應(yīng)用。該實(shí)施例描述的以圖1所示的數(shù)字信號(hào)編碼調(diào)制裝置為基礎(chǔ)的正交二路數(shù)字信號(hào)編碼調(diào)制裝置3，包括第一和第二數(shù)字信號(hào)編碼調(diào)制裝置31、32，還包括第一平衡調(diào)制器33、第二平衡調(diào)制器34、綜合加法器37，以及提供標(biāo)準(zhǔn)正弦波的正弦波發(fā)生器35和移相器36。按照?qǐng)D6所示，正弦波發(fā)生器35直接連接所述第一平衡調(diào)制器33，這樣其輸出的正弦波直接給入第一平衡調(diào)制器33，正弦波發(fā)生器35輸出的正弦波在經(jīng)過(guò)移相器36的-90°移相后給入第二平衡調(diào)制器34，這樣使第一平衡調(diào)制器33、第二平衡調(diào)制器34的載波相互正交。在實(shí)際應(yīng)用中，正弦波發(fā)生器35也可以直接連接所述第二平衡調(diào)制器34，這樣其輸出的正弦波直接給入第一平衡調(diào)制器34，正弦波發(fā)生器35輸出的正弦波在經(jīng)過(guò)移相器36的-90°移相后給入第一平衡調(diào)制器33同樣也能實(shí)現(xiàn)使第一平衡調(diào)制器33、第二平衡調(diào)制器34的載波相互正交。
因此，所述第一平衡調(diào)制器33，用于對(duì)第一數(shù)字信號(hào)編碼調(diào)制裝置輸出的第一已調(diào)特征基波信號(hào)與正弦載波(余弦載波)進(jìn)行調(diào)幅調(diào)制；第二平衡調(diào)制器，用于對(duì)第二數(shù)字信號(hào)編碼調(diào)制裝置輸出的第二已調(diào)特征基波信號(hào)與余弦載波(按第二種連接方式則為正弦載波)進(jìn)行調(diào)幅調(diào)制；而綜合加法器37，用于合成第一平衡調(diào)制器和第二平衡調(diào)制器輸出的調(diào)制信號(hào)，形成正交二路已調(diào)載波信號(hào)輸出。
因此，圖6中，第一和第二數(shù)字信號(hào)編碼調(diào)制裝置31、32輸出的兩路已調(diào)特征基波m1(t)和m2(t)分別通過(guò)平衡調(diào)制器，分別與正弦波載波和余弦波載波進(jìn)行調(diào)幅調(diào)制，而后，這兩路已調(diào)載波相加，形成的合成已調(diào)特征基波為u(t)＝Am1(t)cos2πfct+Am2(t)sin2πfct；
其中m1(t)＝Vr(t)∏zm{2πfi(t)}；m2(t)＝Vr(t)∏zm{2πfi(t)}。
圖6所示的載波正交兩路復(fù)用是一個(gè)帶寬效率很高的通信系統(tǒng)，可以和單邊帶(SSB-AM)調(diào)制的帶寬效率相比擬。其通信數(shù)據(jù)速率Rb為6至12倍于頻帶寬度B，即Rb＝Blog2(M)。
圖7為本發(fā)明所述裝置的第四個(gè)實(shí)施例方框圖，它描述了多載波AM調(diào)制的寬帶應(yīng)用。圖7描述的裝置是基于正交二路數(shù)字信號(hào)編碼調(diào)制裝置的多載波數(shù)字信號(hào)編碼調(diào)制裝置，該裝置4包括多個(gè)(至少兩個(gè))正交二路數(shù)字信號(hào)編碼調(diào)制裝置41、42，還包括多路加法器43，用于合成上述多個(gè)正交二路數(shù)字信號(hào)編碼調(diào)制裝置輸出的正交二路已調(diào)載波信號(hào)，上述多個(gè)正交二路已調(diào)載波信號(hào)的載波相互正交，形成多路正交已調(diào)正交載波信號(hào)輸出，即多載波AM調(diào)制信號(hào)，適用于各種寬帶應(yīng)用場(chǎng)合，如WLAN。
圖8為本發(fā)明所述裝置的第五個(gè)實(shí)施例方框圖，該實(shí)施例描述的是基于所述數(shù)字信號(hào)編碼調(diào)制裝置的多載波數(shù)字信號(hào)編碼調(diào)制裝置，該裝置5包括多個(gè)(至少兩個(gè))數(shù)字信號(hào)編碼調(diào)制裝置51、52，還包括多路加法器53，用于合成上述至少兩個(gè)數(shù)字信號(hào)編碼調(diào)制裝置輸出的已調(diào)載波信號(hào)，形成多路已調(diào)載波信號(hào)輸出。上述多個(gè)數(shù)字信號(hào)編碼調(diào)制裝置輸出的已調(diào)載波信號(hào)的載波的頻率是相互錯(cuò)開的(頻譜是正交的)。此處的多路已調(diào)載波是指用多路“數(shù)字信號(hào)編碼調(diào)制裝置”按頻率相互錯(cuò)開的(頻譜是正交的)方式直接輸出產(chǎn)生的多路已調(diào)特征基波信號(hào)的合成。
圖9為本發(fā)明所述裝置的第六個(gè)實(shí)施例方框圖，它描述了另一種多載波AM調(diào)制的寬帶應(yīng)用。圖9所示的裝置6是基于所述多載波數(shù)字信號(hào)編碼調(diào)制裝置的正交二路多載波數(shù)字信號(hào)編碼調(diào)制裝置，該裝置6包括第一和第二多路已調(diào)載波數(shù)字信號(hào)編碼調(diào)制裝置61、62，還包括第一平衡調(diào)制器63、第二平衡調(diào)制器64、綜合加法器67，以及提供標(biāo)準(zhǔn)正弦波的正弦波發(fā)生器65和移相器66。按照?qǐng)D9所示，正弦波發(fā)生器65直接連接所述第一平衡調(diào)制器63，這樣其輸出的正弦波直接給入第一平衡調(diào)制器63，正弦波發(fā)生器65輸出的正弦波在經(jīng)過(guò)移相器36的-90°移相后給入第二平衡調(diào)制器64，從而使第一平衡調(diào)制器63、第二平衡調(diào)制器64的載波相互正交。
第一平衡調(diào)制器，用于對(duì)第一多路已調(diào)載波數(shù)字信號(hào)編碼調(diào)制裝置輸出的第一多路已調(diào)載波信號(hào)與正弦載波進(jìn)行調(diào)幅調(diào)制；第二平衡調(diào)制器，用于對(duì)第二多路已調(diào)載波數(shù)字信號(hào)編碼調(diào)制裝置輸出的第二多路已調(diào)載波信號(hào)與余弦載波進(jìn)行調(diào)幅調(diào)制；綜合加法器，用于合成第一平衡調(diào)制器和第二平衡調(diào)制器輸出的調(diào)制信號(hào)，形成正交二路多載波已調(diào)信號(hào)輸出。
需要指出的是，正弦波發(fā)生器65也可以直接連接所述第二平衡調(diào)制器64，這樣其輸出的正弦波直接給入第一平衡調(diào)制器64，正弦波發(fā)生器65輸出的正弦波在經(jīng)過(guò)移相器66的-90°移相后給入第一平衡調(diào)制器63。
圖9所示的裝置在同一物理帶寬B內(nèi)，第一多載波數(shù)字信號(hào)編碼調(diào)制裝置61合成出頻譜相互錯(cuò)開的I路mi(t)特征基波，I路mi(t)正交特征基波相加后，獲得u1(t)；用同樣的方法可獲得第二多載波數(shù)字信號(hào)編碼調(diào)制裝置62輸出的u2(t)。u1(t)，u2(t)分別通過(guò)平衡調(diào)制器，分別與正弦波載波和余弦波載波進(jìn)行調(diào)幅調(diào)制，而后，這兩路已調(diào)載波相加，得到如下式所述的正交二路多載波數(shù)字信號(hào)編碼調(diào)制信號(hào)u(t)＝Au1(t)cos2πfct+Au2(t)sin2πfct；其中u1(t)＝Vr(t)∏Zm{2πf1(t)}+…+Vr(t)∏Zm{2πfI(t)}；u2(t)＝Vr(t)∏Zm{2πf1(t)}+…+Vr(t)∏Zm{2πfI(t)}。
這是單載波帶寬利用率最高的一種調(diào)制方案，也是帶寬效率較高的一種方案，其通信數(shù)據(jù)速率Rb可能已經(jīng)超過(guò)了香農(nóng)信道容量C。
圖11為本發(fā)明所述方法的主流程圖。圖11所述的數(shù)字信號(hào)調(diào)制方法，用于對(duì)數(shù)字信號(hào)的編碼調(diào)制，產(chǎn)生下式所述的已調(diào)特征基波信號(hào)u(t)＝Vr(t)∏Zm{2πfi(t)}；其中∏Zm{2πfi(t)}，m＝0，1，2，…，m，∏的意義為從m個(gè)函數(shù)Zm{2πfi(t)}中選一，即同一時(shí)刻只有一個(gè)函數(shù)Zm{2πfi(t)}在工作，Vr(t)是特征基波振幅的函數(shù)，2πfi(t)是特征基波頻率的函數(shù)，Zm{2πfi(t)}為波形函數(shù)，當(dāng)m＝0時(shí)，設(shè)Z0{2πfi(t)}＝sin{2πfi(t)}；這樣，由Vr(t)、fi(t)和Zm{2πfi(t)}三函數(shù)構(gòu)成了數(shù)字信號(hào)的三維編碼調(diào)制空間。
Vr(t)＝A×(r/R)，r＝R，R-1，…，2，1；即Vr(t)的含義為把振幅A均勻分成R等分(由于碼元的同步要求振幅不能為零，一般r取1至R的后2/3段，即Vr(t)大于等于(1/3)A)，在不同的時(shí)間周期下Vr(t)取不同的A×(r/R)值，在同一周期內(nèi)Vr(t)取值不變。
fi(t)＝fi×(nΔt)，i＝1，2，…，I，I的含義為所選擇的I個(gè)頻率點(diǎn)；n＝1，2，…，N；Δt＝t2-t1；t1，t2為時(shí)間軸上間隔為T/N的兩點(diǎn)。
Zm{2πfi(t)}在m不等于0的函數(shù)中，其函數(shù)主要特征是與正弦函數(shù)近似的函數(shù)，不同點(diǎn)是函數(shù)的過(guò)零點(diǎn)不等于π(占空比不同)，但上半波和下半波的面積相同，由于上半波和下半波的面積相同的特征基波，經(jīng)過(guò)一個(gè)周期的積分其值為零，所以不含直流成分；我們可以設(shè)上半波和下半波分別屬于兩個(gè)頻率不同的正弦波，分別取其上半波和下半波部分合成成為一個(gè)特征基波。
按照?qǐng)D11，需要預(yù)先確定數(shù)字信號(hào)編碼調(diào)制的星座圖(可以根據(jù)信道環(huán)境設(shè)置，如信道誤碼率和信噪比)，即建立所用特征基波所有頻率點(diǎn)的頻率時(shí)間表、所用特征基波的包絡(luò)值的歸一化數(shù)據(jù)表和所用特征基波幅度數(shù)據(jù)表，以作為上述三維調(diào)制的控制依據(jù)。
假設(shè)星座圖如圖2或圖3所示，可以按照以下方式確定上述三個(gè)數(shù)據(jù)表。首先，確定所用特征基波的所有頻率點(diǎn)的頻率(即如圖(3)所示的f1、f2、f3、f4的頻率點(diǎn))，由實(shí)際可用帶寬決定；再將一個(gè)周期內(nèi)的特征基波均勻分成N等分，根據(jù)所設(shè)各個(gè)頻率點(diǎn)的頻率，建立分別屬于各個(gè)頻率點(diǎn)(f1、f2、f3、f4)的T/N＝1/fN的時(shí)間表，即TABLEfi[]＝{1/f1N，1/f2N，1/f3N，1/f4N}；第二，為了降低DSP(CPU)的運(yùn)算量，不需要N個(gè)點(diǎn)全部輸出，因此，根據(jù)抽樣定律，確定構(gòu)成一個(gè)完整特征基波包絡(luò)所需的離散點(diǎn)數(shù)(例如圖10的14個(gè)點(diǎn))，根據(jù)所確定的所有離散點(diǎn)，建立分別屬于m個(gè)特征基波的(即圖(3)所示的Zo、Z1、Z2、Z3四個(gè)特征基波的)包絡(luò)值(即包絡(luò)上的Zm(2πa/N)的值)的歸一化數(shù)據(jù)表，即TABLEZm[]＝{0x0，…Zm(2πa/N)…Zm(2π(N-1)/N)}；第三，建立控制特征基波輸出幅度的數(shù)據(jù)表，即TABLEVr[]＝{A*(r/R)}，r＝R，R-1，…，2，1，即把振幅A均勻分成R等分。這樣，就可以根據(jù)所述數(shù)字信號(hào)和所述頻率時(shí)間表控制特征基波的頻率fi(t)，根據(jù)所述數(shù)字信號(hào)和所述歸一化數(shù)據(jù)表控制特征基波的波形形狀Zm，以及根據(jù)所述數(shù)字信號(hào)和所述幅度數(shù)據(jù)表控制特征基波的振幅Vr(t)，從而實(shí)現(xiàn)本發(fā)明所述方法的數(shù)字信號(hào)編碼調(diào)制。
當(dāng)數(shù)字信號(hào)輸入時(shí)，假設(shè)該信號(hào)為串行數(shù)字信號(hào)，就要在步驟1將該串行數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為并行數(shù)字信號(hào)，再在步驟2對(duì)所述并行數(shù)字信號(hào)進(jìn)行網(wǎng)格編碼，接著在步驟3利用進(jìn)行網(wǎng)格編碼后的數(shù)據(jù)，控制特征基波的頻率fi(t)、控制特征基波的波形形狀Zm，以及控制特征基波的振幅Vr(t)。具體說(shuō)，該步驟首先根據(jù)特征基波頻率fi(t)和特征基波波形Zm，對(duì)所述數(shù)字信號(hào)進(jìn)行調(diào)頻和調(diào)形，產(chǎn)生調(diào)頻調(diào)形信號(hào)Zm，f＝∏Zm{2πfi(t)}；其中，∏表示從m個(gè)特征基波Zm{2πfi(t)}中選一；再將所述調(diào)頻調(diào)形信號(hào)Zm，f表達(dá)的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化為模擬信號(hào)；最后根據(jù)特征基波振幅Vr(t)，對(duì)所述模擬信號(hào)進(jìn)行幅度調(diào)制，形成已調(diào)特征基波信號(hào)輸出；所述已調(diào)特征基波信號(hào)u(t)＝Vr(t)∏Zm{2 π fi(t)}。
上述步驟2、3可以這樣具體實(shí)現(xiàn)初始化定時(shí)器、定時(shí)計(jì)數(shù)變量n(n＝0)和D/A轉(zhuǎn)換器，等待寫數(shù)據(jù)信號(hào)，在寫數(shù)據(jù)信號(hào)到時(shí)，用網(wǎng)格編碼后的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)控制特征基波頻率fi(t)、特征基波波形Zm、特征基波振幅Vr(t)，然后清除數(shù)據(jù)寫入標(biāo)記(假設(shè)該標(biāo)記為fg_R，則fg_R＝0，0表示清除，1標(biāo)識(shí)數(shù)字信號(hào)可以寫入各個(gè)控制寄存器)。再利用特征基波振幅Vr(t)，查表確定基波的輸出幅度，利用特征基波波形Zm查表TABLEZm[]＝{0x0，…Zm(2πa/N)…Zm(2π(N-1)/N)}，獲取加載第m個(gè)特征基波的包絡(luò)數(shù)據(jù)表，利用特征基波頻率fi(t)查表加載定時(shí)器的值(定時(shí)時(shí)間為T/N＝1/tN)，接著設(shè)置數(shù)據(jù)寫入標(biāo)記，即使fg_R＝1，可輸入下段需要編碼調(diào)制的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)；使能定時(shí)器，在定時(shí)時(shí)間到時(shí)，進(jìn)行n＝n+1的操作，然后判斷n是否等于N-1，如果否，則繼續(xù)循環(huán)(n循環(huán)一周等于對(duì)特征基波進(jìn)行一周的掃描，使得子程序根據(jù)不同的n輸出不同的包絡(luò)值)，否則循環(huán)結(jié)束，在循環(huán)結(jié)束結(jié)束時(shí)，特征基波的一個(gè)周期的合成處理即已完成(所述特征基波是Zm(2πfi(t))中的某個(gè))，重新初始化定時(shí)計(jì)數(shù)變量使n＝0，除能定時(shí)器(即讓定時(shí)器序止工作)；加載第二段輸入數(shù)據(jù)至Vr(t)，fi(t)，Zm…，再使能定時(shí)器，進(jìn)入特征基波的下一個(gè)周期的處理。
選擇不同特征基波波形的包絡(luò)結(jié)構(gòu)，輸出特征基波的包絡(luò)值的過(guò)程可以這樣實(shí)現(xiàn)假設(shè)所確定的特征基波包絡(luò)所需的離散點(diǎn)為{0，3，…，a，…，N-1}；當(dāng)n＝0時(shí)，查表TABLEZm[]得第m個(gè)特征基波的包絡(luò)數(shù)據(jù)，進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換，此時(shí)數(shù)據(jù)D＝Zm(2π0/N)＝0；當(dāng)n＝3時(shí)，查表TABLEZm[]得第m個(gè)特征基波的包絡(luò)數(shù)據(jù)，進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換，此時(shí)D＝Zm(2π3/N)；當(dāng)n＝a時(shí)，查表TABLEZm[]得第m個(gè)特征基波的包絡(luò)數(shù)據(jù)，進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換，此時(shí)D＝Zm(2πa/N)；當(dāng)n＝N-1時(shí)，查表得第m個(gè)特征基波的包絡(luò)數(shù)據(jù)，進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換，此時(shí)D＝Zm(2π(N-1)/N)。
對(duì)于一個(gè)周期的特征基波，查表TABLEVr[]確定特征基波的輸出幅度，完成已調(diào)特征基波輸出。
如果采用圖(3)所示的四種特征基波的振幅和頻率在進(jìn)制M＝64的星座圖，則M＝Vr(t)×fi(t)×zm＝4×4×4＝64；其中f1至f4為fi(t)的取值范圍，(在窄帶調(diào)頻FM應(yīng)用下，f1可取95％B/2，其中B為信道帶寬)，f2＝f1×1/(1+Δt×f1))，f3＝f2×1/(1+Δt×f2))，f4＝f3×1/(1+Δt×f3))；Δ t＝1/f2-1/f1的取值是依據(jù)誤碼率和DSP(或CPU)的分辨率來(lái)決定，中心頻率為fi(t)＝(f1+f4)/2。V1至V4為Vr(t)的取值范圍，由于解調(diào)需要碼元同步，所以設(shè)V1至V4為1至1/3(歸一化)電平平均分布。Zm寄存器值為二進(jìn)制00時(shí)，Zm＝Z0(2πfi(t))＝sin(2πfi(t))；Zm寄存器值為二進(jìn)制01時(shí)，Zm(2πfi(t))＝Z1(2πfi(t))；Zm寄存器值為二進(jìn)制10時(shí)，Zm(2πfi(t))＝Z2(2πf(t))；Zm寄存器值為二進(jìn)制11時(shí)，Zm(2πfi(t))＝Z3(2πfi(t))。
在圖11所述方法中，還可以包括對(duì)已調(diào)特征基波信號(hào)進(jìn)行調(diào)頻的步驟。由于窄帶FM調(diào)制的帶寬與常規(guī)AM信號(hào)的帶寬相同，因此，有效的特征基波頻率范圍為小于等于B/2(B為頻道的帶寬)。已調(diào)特征基波信號(hào)在窄帶FM調(diào)制的表達(dá)式為u(t)＝Asin{2πfct+Vr(t)∏Zm{2πfi(t)}}；其中∏Zm{2πfi(t)}，m＝0，1，2，…，m，∏的意義為從m個(gè)函數(shù)Zm{2πfi(t)}中選一，即同一時(shí)刻只有一個(gè)函數(shù)Zm{2πfi(t)}在工作。fc、2πfi(t)分別是載波和特征基波的頻率，A、Vr(t)分別是載波和特征基波信號(hào)的振幅。由于增加了調(diào)頻的步驟，使已調(diào)特征基波信號(hào)具有了更強(qiáng)的抗干擾能力。
需要說(shuō)明的是，本發(fā)明采用的是調(diào)頻、調(diào)幅、調(diào)形三維調(diào)制方案，在實(shí)際應(yīng)用中，采用調(diào)頻、調(diào)幅、調(diào)形中的其中任意兩項(xiàng)組合的二維調(diào)制方案也可以大大提高編碼調(diào)制的效率。
還需要說(shuō)明，在本發(fā)明所述裝置和方法的具體實(shí)施中，指示編碼調(diào)制的星座圖是根據(jù)信道環(huán)境的變化而動(dòng)態(tài)變化的，所采用的數(shù)據(jù)表也時(shí)變化的。例如，在誤碼率較低和/或信噪比較高時(shí)，M值自動(dòng)增大，即可以增加特征基波的數(shù)目、頻率點(diǎn)數(shù)，等等。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)字信號(hào)編碼調(diào)制裝置，用于對(duì)需要傳送數(shù)字信號(hào)的編碼調(diào)制，包括特征基波頻率控制器fi(t)，用于存儲(chǔ)預(yù)先確定的所用特征基波所有頻率點(diǎn)的頻率時(shí)間表，根據(jù)所述數(shù)字信號(hào)和所述頻率時(shí)間表控制特征基波的頻率；所述頻率時(shí)間表為TABLEfi[]＝{1/fiN}，其中i＝{1，2，…，n}，n為預(yù)先確定的所用特征基波的頻率點(diǎn)數(shù)，N為將一個(gè)周期內(nèi)的特征基波均勻分成的等分?jǐn)?shù)；特征基波波形控制器Zm，用于存儲(chǔ)所用特征基波的振幅值的歸一化數(shù)據(jù)表，根據(jù)所述數(shù)字信號(hào)和所述歸一化數(shù)據(jù)表控制特征基波的波形形狀；所述歸一化數(shù)據(jù)表為TABLEZm[]＝{Zm(2πa/N)}，其中，m為預(yù)先確定的特征基波的個(gè)數(shù)，Zm為第m個(gè)特征基波，a為預(yù)先確定的一個(gè)完整特征基波包絡(luò)離散點(diǎn)，a＝{0，…，N-1}；特征基波振幅控制器Vr(t)，用于存儲(chǔ)所用特征基波幅度數(shù)據(jù)表，根據(jù)所述數(shù)字信號(hào)和所述幅度數(shù)據(jù)表控制特征基波的振幅；所述幅度數(shù)據(jù)表為TABLEVr[]＝{A*(r/R)}，r＝R，R-1，…，2，1；R為將預(yù)先確定的振幅A的均勻分成的等分?jǐn)?shù)；頻率和波形受控基波發(fā)生器，在特征基波頻率控制器fi(t)和特征基波波形控制器Zm的控制下，產(chǎn)生調(diào)頻調(diào)形信號(hào)Zm，f＝∏Zm{2πfi(t)}；其中，∏表示從m個(gè)特征基波Zm{2πfi(t)}中選一；D/A轉(zhuǎn)換器，用于將所述調(diào)頻調(diào)形信號(hào)Zm，f表達(dá)的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化為模擬信號(hào)；緩沖及增益受控放大器，在特征基波振幅控制器Vr(t)的控制下，對(duì)D/A轉(zhuǎn)換器輸出的模擬Zm，f信號(hào)進(jìn)行幅度調(diào)制，形成已調(diào)特征基波信號(hào)輸出；所述已調(diào)特征基波信號(hào)u(t)＝Vr(t)∏Zm{2πfi(t)}。
2.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字信號(hào)編碼調(diào)制裝置，其特征在于，所述裝置還包括網(wǎng)格編碼器，用于對(duì)輸入的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行網(wǎng)格編碼，并將編碼后的數(shù)字信號(hào)并行送入特征基波頻率控制器fi(t)、特征基波波形控制器Zm和特征基波振幅控制器Vr(t)。
3.如權(quán)利要求2所述的數(shù)字信號(hào)編碼調(diào)制裝置，其特征在于，所述裝置還包括串并轉(zhuǎn)換器，用于將要傳輸?shù)拇袛?shù)字信號(hào)為并行數(shù)字信號(hào)，并將轉(zhuǎn)換后的并行數(shù)字信號(hào)送入所述網(wǎng)格編碼器。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的數(shù)字信號(hào)編碼調(diào)制裝置，其特征在于，所述裝置還包括調(diào)頻器，用于將已調(diào)特征基波信號(hào)u(t)調(diào)頻后輸出。
5.一種基于權(quán)利要求1、2或3所述數(shù)字信號(hào)編碼調(diào)制裝置的正交二路數(shù)字信號(hào)編碼調(diào)制裝置，包括第一和第二數(shù)字信號(hào)編碼調(diào)制裝置，其特征在于還包括第一平衡調(diào)制器，用于對(duì)第一數(shù)字信號(hào)編碼調(diào)制裝置輸出的第一已調(diào)特征基波信號(hào)與正弦載波或余弦載波進(jìn)行調(diào)幅調(diào)制；第二平衡調(diào)制器，用于對(duì)第二數(shù)字信號(hào)編碼調(diào)制裝置輸出的第二已調(diào)特征基波信號(hào)與余弦載波或正弦載波進(jìn)行調(diào)幅調(diào)制；綜合加法器，用于合成第一平衡調(diào)制器和第二平衡調(diào)制器輸出的調(diào)制信號(hào)，形成正交二路已調(diào)載波信號(hào)輸出。
6.一種基于權(quán)利要求5所述的正交二路數(shù)字信號(hào)編碼調(diào)制裝置的多載波數(shù)字信號(hào)編碼調(diào)制裝置，包括至少兩個(gè)正交二路數(shù)字信號(hào)編碼調(diào)制裝置，其特征在于還包括多路加法器，用于合成上述至少兩個(gè)正交二路數(shù)字信號(hào)編碼調(diào)制裝置輸出的正交二路已調(diào)載波信號(hào)，形成多路正交已調(diào)載波信號(hào)輸出。
7.一種基于權(quán)利要求1、2或3所述數(shù)字信號(hào)編碼調(diào)制裝置的多載波數(shù)字信號(hào)編碼調(diào)制裝置，包括至少兩個(gè)數(shù)字信號(hào)編碼調(diào)制裝置，其特征在于還包括多路加法器，用于合成上述至少兩個(gè)數(shù)字信號(hào)編碼調(diào)制裝置輸出的已調(diào)載波信號(hào)，形成多路已調(diào)載波信號(hào)輸出；
8.一種基于權(quán)利要求7所述多載波數(shù)字信號(hào)編碼調(diào)制裝置的正交二路多載波數(shù)字信號(hào)編碼調(diào)制裝置，包括第一和第二多路已調(diào)載波數(shù)字信號(hào)編碼調(diào)制裝置，其特征在于還包括第一平衡調(diào)制器，用于對(duì)第一多路已調(diào)載波數(shù)字信號(hào)編碼調(diào)制裝置輸出的第一多路已調(diào)載波信號(hào)與正弦載波或余弦載波進(jìn)行調(diào)幅調(diào)制；第二平衡調(diào)制器，用于對(duì)第二多路已調(diào)載波數(shù)字信號(hào)編碼調(diào)制裝置輸出的第二多路已調(diào)載波信號(hào)與余弦載波或正弦載波進(jìn)行調(diào)幅調(diào)制；綜合加法器，用于合成第一平衡調(diào)制器和第二平衡調(diào)制器輸出的調(diào)制信號(hào)，形成正交二路多載波已調(diào)信號(hào)輸出。
9.一種數(shù)字信號(hào)調(diào)制方法，包括建立所用特征基波所有頻率點(diǎn)的頻率時(shí)間表、所用特征基波的包絡(luò)值的歸一化數(shù)據(jù)表和所用特征基波幅度數(shù)據(jù)表；所述頻率時(shí)間表為TABLEfi[]＝{1/fiN}，其中i＝{1，2，…，n}，n為預(yù)先確定的所用特征基波的頻率點(diǎn)數(shù)，N為將一個(gè)周期內(nèi)的特征基波均勻分成的等分?jǐn)?shù)；所述歸一化數(shù)據(jù)表為TABLEZm[]＝{Zm(2πa/N)}，其中，m為預(yù)先確定的特征基波的個(gè)數(shù)，Zm為第m個(gè)特征基波，a為預(yù)先確定的一個(gè)完整特征基波包絡(luò)離散點(diǎn)，a＝{0，…，N-1}；所述幅度數(shù)據(jù)表為TABLEVr[]＝{A*(r/R)}，r＝R，R-1，…，2，1；R為將預(yù)先確定的振幅A的均勻分成的等分?jǐn)?shù)；根據(jù)所述數(shù)字信號(hào)和所述頻率時(shí)間表控制特征基波的頻率fi(t)，根據(jù)所述數(shù)字信號(hào)和所述歸一化數(shù)據(jù)表控制特征基波的波形形狀Zm，以及根據(jù)所述數(shù)字信號(hào)和所述幅度數(shù)據(jù)表控制特征基波的振幅Vr(t)；利用特征基波頻率fi(t)和特征基波波形Zm，對(duì)所述數(shù)字信號(hào)進(jìn)行調(diào)頻和調(diào)形，產(chǎn)生調(diào)頻調(diào)形信號(hào)Zm，f＝∏Zm{2πfi(t)}；其中，∏表示從m個(gè)特征基波Zm{2πfi(t)}中選一；將所述調(diào)頻調(diào)形信號(hào)Zm，f表達(dá)的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化為模擬信號(hào)；根據(jù)特征基波振幅Vr(t)，對(duì)所述模擬信號(hào)進(jìn)行幅度調(diào)制，形成已調(diào)特征基波信號(hào)輸出；所述已調(diào)特征基波信號(hào)u(t)＝Vr(t)∏Zm{2πfi(t)}。
10.如權(quán)利要求9所述的數(shù)字信號(hào)調(diào)制方法，其特征在于，所述方法還包括對(duì)已調(diào)特征基波信號(hào)進(jìn)行調(diào)頻的步驟。
11.如權(quán)利要求9或10所述的數(shù)字信號(hào)調(diào)制方法，其特征在于，所述方法還包括，在根據(jù)所述數(shù)字信號(hào)控制特征基波的頻率fi(t)、控制特征基波的波形形狀Zm，以及控制特征基波的振幅Vr(t)操作前，對(duì)輸入的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行網(wǎng)格編碼。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種數(shù)字信號(hào)編碼調(diào)制裝置，用于對(duì)需要傳送數(shù)字信號(hào)的三維編碼調(diào)制，包括特征基波頻率控制器f
文檔編號(hào)H04L27/32GK1469608SQ0314820
公開日2004年1月21日 申請(qǐng)日期2003年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月1日
發(fā)明者葉建國(guó) 申請(qǐng)人:葉建國(guó)