專利名稱：一種基于級聯(lián)模式的四進制msk調(diào)制方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種調(diào)制方法及裝置，尤其涉及到一種基于級聯(lián)模式的四進制MSK 調(diào)制方法及裝置。
背景技術(shù)：
信號調(diào)制格式的研究是當(dāng)前通信領(lǐng)域的一大熱點，新的調(diào)制格式對傳輸性能的 改善引起了人們的關(guān)注。調(diào)制技術(shù)是把基帶信號變換成傳輸信號的技術(shù)。它將模擬信號抽樣量化后，以 二進制數(shù)字信號“1”或“0”對光載波進行通斷調(diào)制，并進行脈沖編碼(PCM)。數(shù)字調(diào) 制的優(yōu)點是抗干擾能力強，中繼時噪聲及色散的影響不積累，因此可實現(xiàn)長距離傳輸。調(diào)制方式按照調(diào)制信號的性質(zhì)分為模擬調(diào)制和數(shù)字調(diào)制兩類；按照載波的形式 分為連續(xù)波調(diào)制和脈沖調(diào)制兩類。模擬調(diào)制有調(diào)幅(AM)、調(diào)頻(FM)和調(diào)相(PM)。數(shù) 字調(diào)制有振幅鍵控(ASK)、移頻鍵控(FSK)、移相鍵控(PSK)和差分移相鍵控(DPSK) 等。脈沖調(diào)制有脈幅調(diào)制(PAM)、脈寬調(diào)制(PDM)、脈頻調(diào)制(PFM)、脈位調(diào)制 (PPM)、脈碼調(diào)制(PCM)和增量調(diào)制(AM)0按照傳輸特性，調(diào)制方式又可分為線性調(diào)制和非線性調(diào)制。廣義的線性調(diào)制， 是指已調(diào)波中被調(diào)參數(shù)隨調(diào)制信號成線性變化的調(diào)制過程。狹義的線性調(diào)制，是指把調(diào) 制信號的頻譜搬移到載波頻率兩側(cè)而成為上、下邊帶的調(diào)制過程。此時只改變頻譜中各 分量的頻率，但不改變各分量振幅的相對比例，使上邊帶的頻譜結(jié)構(gòu)與調(diào)制信號的頻譜 相同，下邊帶的頻譜結(jié)構(gòu)則是調(diào)制信號頻譜的鏡像。狹義的線性調(diào)制有調(diào)幅(AM)、抑 制載波的雙邊帶調(diào)制(DSB-SC)和單邊帶調(diào)制(SSB)。一般指調(diào)制信號是離散的，而載波是連續(xù)波的調(diào)制方式。它有四種基本形式 振幅鍵控、移頻鍵控、移相鍵控和差分移相鍵控。①振幅鍵控(ASK)用數(shù)字調(diào)制信號 控制載波的通斷。如在二進制中，發(fā)0時不發(fā)送載波，發(fā)1時發(fā)送載波。有時也把代表 多個符號的多電平振幅調(diào)制稱為振幅鍵控。振幅鍵控實現(xiàn)簡單，但抗干擾能力差。②移 頻鍵控(FSK)用數(shù)字調(diào)制信號的正負控制載波的頻率。當(dāng)數(shù)字信號的振幅為正時載波 頻率為fl，當(dāng)數(shù)字信號的振幅為負時載波頻率為β。有時也把代表兩個以上符號的多進 制頻率調(diào)制稱為移頻鍵控。移頻鍵控能區(qū)分通路，但抗干擾能力不如移相鍵控和差分移 相鍵控。其中相位連續(xù)的頻率調(diào)制技術(shù)是MSK調(diào)制。③移相鍵控(PSK)用數(shù)字調(diào)制 信號的正負控制載波的相位。當(dāng)數(shù)字信號的振幅為正時，載波起始相位取0;當(dāng)數(shù)字信 號的振幅為負時，載波起始相位取180°。有時也把代表兩個以上符號的多相制相位調(diào)制 稱為移相鍵控。移相鍵控抗干擾能力強，但在解調(diào)時需要有一個正確的參考相位，即需 要相干解調(diào)。④差分移相鍵控(DPSK)利用調(diào)制信號前后碼元之間載波相對相位的變 化來傳遞信息。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)簡單的基于級聯(lián)模式的四進制MSK 調(diào)制方法及裝置。為解決上述技術(shù)問題，一種基于級聯(lián)模式的四進制MSK調(diào)制方法，其特征在 于，實現(xiàn)具有四個載頻的載波信號的方式通過兩個二進制FSK調(diào)制的級聯(lián)得到；所述正 交的2FSK信號當(dāng)差分碼的偶數(shù)位為-1時，此偶數(shù)位和下一個奇數(shù)位的碼元波形將同時 發(fā)生跳變；所述四種不同的碼元對應(yīng)于四種不同的載頻，其中最小頻率間隔等于1/2TS， 碼元 00，01，11，10 對應(yīng)的頻率分別為 f。-3/4Ts、f。_l/4Ts、f。+l/4Ts、fc+3/4Ts,映射規(guī) 則是按照格雷碼方式，其中，f。為光載波的頻率，Ts為碼元持續(xù)時間。用于上述方法的一種基于級聯(lián)模式的四進制MSK調(diào)制裝置，包括調(diào)制器和解調(diào) 器，其特征在于，所述調(diào)制器包括第一串并轉(zhuǎn)換器、第二串并轉(zhuǎn)換器，所述解調(diào)器包括 2FSK調(diào)制模塊、2MSK調(diào)制模塊；第一串并裝換器上支路依次經(jīng)過異或運算器、差分編 碼器與第二串并轉(zhuǎn)換器相連；第一串并轉(zhuǎn)換器下支路依次經(jīng)過2FSK調(diào)制模塊、帶通濾波 器與2MSK調(diào)制模塊輸入端相連；第二串并轉(zhuǎn)換器上支路經(jīng)過延遲器與2MSK模塊同向 分量端相連；第二串并轉(zhuǎn)換器下支路與2MSK調(diào)制模塊正交分量端相連；2MSK模塊輸 出端與帶通濾波器相連；第一串并轉(zhuǎn)換器下支路與異或運算器相連。優(yōu)選的一種基于級聯(lián)模式的四進制MSK調(diào)制裝置，其特征在于，所述2FSK調(diào) 制模塊包括余弦振蕩器、乘法器、90度移相器、減法器，頻率為f= l/2Ts的第一余弦 振蕩器分別與第一乘法器的第一輸入端和第一 90度移相器輸入端相連；常數(shù)1與第一乘 法器的第二輸入端相連；第一 90度移相器的輸出端和模塊輸入端分別與第二乘法器的第 一、第二輸入端相連；頻率為fc的第二余弦振蕩器與第一乘法器的輸出端分別與第三乘 法器的第一、第二輸入端相連；第二余弦振蕩器與第二 90度移相器輸入端相連；第二 90 度移相器的輸出端和第二乘法器的輸出端分別與第四乘法器的第一、第二輸入端相連； 第三乘法器輸出端和第四乘法器輸出端與減法器的第一、第二輸入端相連；減法器的輸 出端與帶通濾波器相連。進一步優(yōu)選的一種基于級聯(lián)模式的四進制MSK調(diào)制裝置，其特征在于，所述 2MSK調(diào)制模塊包括余弦振蕩器、乘法器、90度移相器、減法器，2FSK調(diào)制模塊輸出端 和同向分量端分別與第一乘法器第一、第二輸入端相連；2FSK調(diào)制模塊輸出端與第一90 度移相器相連；第一 90度移相器和正交分量端分別與第二乘法器的第一、第二輸入端相 連；頻率為f=l/4Ts的余弦振蕩器和第一乘法器輸出分別與第三乘法器第一、第二輸入 端相連；頻率為f= l/4Ts的余弦振蕩器與第二 90度移相器輸入端相連；第二 90度移相 器輸出端和第二乘法器輸出端分別于第四乘法器第一、第二輸入端相連；第三乘法器輸 出端和第四乘法器輸出端分別與減法器的第一、第二輸入端相連；減法器輸出端與帶通 濾波器相連。更為優(yōu)選的一種基于級聯(lián)模式的四進制MSK調(diào)制裝置，其特征在于，所述裝 置包括包括對四進制MSK信號的載波提取模塊，所述載波提取模塊包括90度移相輸入 端、乘法器、積分判決器、并串轉(zhuǎn)換器，載波和信號分別與第一乘法器的第一、第二輸 入端相連；載波和90度移相器輸入端相連；信號和90度移相器輸出端分別與第二乘法 器第一、第二輸入端相連；第一乘法器輸出端與第一積分判決器輸入端相連；第二乘法器輸出端與第二判決器輸入端相連；第一、第二積分判決器輸出端分別與并串轉(zhuǎn)換器的 第一、第二輸入端相連。本發(fā)明由于采用了上述方法和結(jié)構(gòu)，能夠提供包絡(luò)恒定，相位連續(xù)，帶寬最小 且嚴格正交的四進制MSK信號。


下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步具體說明。圖1為四進制MSK調(diào)制模塊結(jié)構(gòu)框圖；圖2為2FSK模塊的結(jié)構(gòu)框圖；圖3為2MSK模塊的結(jié)構(gòu)框圖；圖4為載波提取模塊的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實施例方式如圖1所示，待發(fā)送的當(dāng)前碼元碼元ak101通過串并轉(zhuǎn)換分為上下兩路bk102和 ck103, bk102和ck103經(jīng)過異或運算，得到dk104 ck103另一路經(jīng)過2FSK模塊110，得到 頻率間隔為1/TS的2FSK信號，在經(jīng)過帶通濾波器108，與2MSK模塊111相連。dk104 經(jīng)過差分編碼得到ek105，ek再通過串并轉(zhuǎn)換，上支路經(jīng)過延時器106得到qk107與2MSK 模塊111的同向分量相連，下支路為pk109與2MSK模塊111的正交分量端相連。2MSK 模塊111的輸出端與帶通濾波器112相連輸出得到4MSK信號。其中，2FSK系統(tǒng)是將載 波頻率進行一級分裂的過程，在第一級分裂的過程中，由于載波頻率相差1/TS，不同的 載波經(jīng)過一個碼元持續(xù)時間后相差的相位正好是2 π，表示這時用FSK進行一級調(diào)制后的 信號本來就是連續(xù)的；在第二級頻率分裂的過程中，由于相差是η，于是第二級頻率分 裂要用MSK的方式實現(xiàn)。如圖2所示，頻率為f = l/2Ts的第一余弦振蕩器202分別與第一乘法器204的 第一輸入端和第一 90度移相器205輸入端相連；常數(shù)1 (203)與第一乘法器204的第二輸 入端相連；第一 90度移相器205的輸出端和模塊輸入端201分別與第二乘法器206的第 一、第二輸入端相連；頻率為fc的第二余弦振蕩器207與第一乘法器204的輸出端分別 與第三乘法器208的第一、第二輸入端相連；第二余弦振蕩器207與第二 90度移相器209 輸入端相連；第二 90度移相器209的輸出端和第二乘法器206的輸出端分別與第四乘法 器210的第一、第二輸入端相連；第三乘法器208輸出端和第四乘法器210輸出端與減法 器211的第一、第二輸入端相連；減法器211的輸出端與帶通濾波器212相連。由于在 進行FSK調(diào)制時，不需要進行任何碼元持續(xù)時間的波形翻轉(zhuǎn)，所以FSK系統(tǒng)的同相分量 上的系數(shù)是常數(shù)1 (203)，模塊輸入端201的原碼Ck是雙極性碼，只影響到正交分量上的 系數(shù)。在進行MSK調(diào)制前，要先對碼元的兩個比特序列進行異或之后再進行差分編碼， 原因是為了實現(xiàn)減少誤比特率采用的格雷碼映射方式。如圖3所示，2FSK調(diào)制模塊輸出端301和同向分量端303分別與第一乘法器304 第一、第二輸入端相連；2FSK調(diào)制模塊輸出端301與第一 90度移相器302相連；第一 90度移相器302和正交分量端305分別與第二乘法器306的第一、第二輸入端相連；頻 率為f = l/4Ts的余弦振蕩器307和第一乘法器304輸出端分別與第三乘法器309第一、第二輸入端相連；頻率為f = 1/4TS的余弦振蕩器307與第二 90度移相器308輸入端相 連；第二 90度移相器308輸出端和第二乘法器306輸出端分別于第四乘法器310第一、 第二輸入端相連；第三乘法器309輸出端和第四乘法器310輸出端分別與減法器311的第 一、第二輸入端相連；減法器311輸出端與帶通濾波器312相連。如圖4所示，所述載波提取模塊包括90度移相輸入端、乘法器、積分判決器、 并串轉(zhuǎn)換器，載波403和4MSK信號401分別與第一乘法器402的第一、第二輸入端相 連；載波403和90度移相器404輸入端相連；4MSK信號401和90度移相器404輸出端 分別與第二乘法器405第一、第二輸入端相連；第一乘法器402輸出端與第一積分判決器 406輸入端相連；第二乘法器405輸出端與第二判決器407輸入端相連；第一積分判決器 406、第二積分判決器407輸出端分別與并串轉(zhuǎn)換器408的第一、第二輸入端相連。對4MSK信號的解調(diào)，采用相干解調(diào)法。由于每個四進制碼元攜帶了兩個比特 的信息，因此在解調(diào)時需要用到兩個相干載波COS (2 π f。t+π/2)和C0S(2Jif。t)與此信號相 乘，這兩個相干載波分別為。則得到cos[2 31 fct+ θ k(t) ]C0S (2 31 fct+ 31 /2)=l/2cos[ θ k(t)-3i /2]+l/2cos[4 π fct+ θ k(t) + Ji /2]cos[2 π fct+ θ k(t)]cos(2fct) = l/2cos θ “t)+l/2cos[4 π fct+ θ k(t)]式中右端第二項的頻率為2f。。將它用低通濾波器濾除，并是省略常數(shù)1/2后， 得到輸出電壓vc = cos[ θ k(t)-3i /2] = sin θ k(t)vb = COS θ k(t)若輸入的碼元為“+1，+1”或“+1，-1”，則在0 <t《2/3Ts內(nèi)，Ve的值始終 為正。若輸入的碼元為“-1，-1”或“-1，+1”，則在0<K2/3TS內(nèi)，V。的值始終 為負。在此2/3Ts期間對式V。= sin θ k(t)積分406，積分結(jié)果為正值時，說明碼元的第 一個接收比特為“+1” ；若積分結(jié)果為負值，則說明碼元的第一個接收比特為“-1”。 同理，若輸入的碼元為“+1，+1”或“-1，+1”，則在l/3Ts<t《Ts內(nèi)，Vb的值始終 為正。若輸入碼元為“ + 1，-I”或“-I，-I”，則在l/3Ts<t《Ts內(nèi)，Vb的值始終為 負。在此2/3Ts期間對式Vb = cos θ k(t)積分407，積分結(jié)果為正值時，說明碼元的第二 個接收比特為“+1” ；若積分結(jié)果為負值，則說明碼元的第二個接收比特為“-1”。按 照此法，對第二個接收到的碼元的輸出電壓值分別在Ts < t<5/3Ts和4/3Ts < t<2Ts期間 積分，就能判斷第二個接收碼元的值，依次類推。在解調(diào)后面的碼元時，需要記憶上一 碼元結(jié)束時刻的相位值，并將此值用于載波的相移，否則就不一定與第一個接收到的碼 元的結(jié)果相同。最后所應(yīng)說明的是，以上具體實施方式
僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限 制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解， 可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范 圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種基于級聯(lián)模式的四進制MSK調(diào)制方法，其特征在于，實現(xiàn)具有四個載頻的載 波信號的方式通過兩個二進制FSK調(diào)制的級聯(lián)得到；所述正交的2FSK信號當(dāng)差分碼的 偶數(shù)位為-1時，此偶數(shù)位和下一個奇數(shù)位的碼元波形將同時發(fā)生跳變；所述四種不同的碼元對應(yīng)于四種不同的載頻，其中最小頻率間隔等于1/2T，碼元00,01,11,10對應(yīng)的頻 率分別為力-3/4巧、Je-VATs ,名+1/4巧、/,+3/4T,,映射規(guī)則是按照格雷碼方式，其中，乂為光載波的頻率，Z為碼元持續(xù)時間。
2.用于權(quán)利要求1所述方法的一種基于級聯(lián)模式的四進制MSK調(diào)制裝置，包括調(diào) 制器和解調(diào)器，其特征在于，所述調(diào)制器包括第一串并轉(zhuǎn)換器、第二串并轉(zhuǎn)換器，所述 解調(diào)器包括2FSK調(diào)制模塊、2MSK調(diào)制模塊；第一串并裝換器上支路依次經(jīng)過異或運 算器、差分編碼器與第二串并轉(zhuǎn)換器相連；第一串并轉(zhuǎn)換器下支路依次經(jīng)過2FSK調(diào)制 模塊、帶通濾波器與2MSK調(diào)制模塊輸入端相連；第二串并轉(zhuǎn)換器上支路經(jīng)過延遲器 與2MSK模塊同向分量端相連；第二串并轉(zhuǎn)換器下支路與2MSK調(diào)制模塊正交分量端相 連；2MSK模塊輸出端與帶通濾波器相連；第一串并轉(zhuǎn)換器下支路與異或運算器相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于級聯(lián)模式的四進制MSK調(diào)制裝置，其特征在于， 所述2FSK調(diào)制模塊包括余弦振蕩器、乘法器、90度移相器、減法器，頻率為f=l/2Ts 的第一余弦振蕩器分別與第一乘法器的第一輸入端和第一 90度移相器輸入端相連；常數(shù) 1與第一乘法器的第二輸入端相連；第一 90度移相器的輸出端和模塊輸入端分別與第二 乘法器的第一、第二輸入端相連；頻率為fc的第二余弦振蕩器與第一乘法器的輸出端分 別與第三乘法器的第一、第二輸入端相連；第二余弦振蕩器與第二 90度移相器輸入端相 連；第二 90度移相器的輸出端和第二乘法器的輸出端分別與第四乘法器的第一、第二輸 入端相連；第三乘法器輸出端和第四乘法器輸出端與減法器的第一、第二輸入端相連； 減法器的輸出端與帶通濾波器相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種基于級聯(lián)模式的四進制MSK調(diào)制裝置，其特征在于， 所述2MSK調(diào)制模塊包括余弦振蕩器、乘法器、90度移相器、減法器，2FSK調(diào)制模塊輸 出端和同向分量端分別與第一乘法器第一、第二輸入端相連；2FSK調(diào)制模塊輸出端與第一 90度移相器相連；第一 90度移相器和正交分量端分別與第二乘法器的第一、第二輸入端相 連；頻率為P1/4TS的余弦振蕩器和第一乘法器輸出分別與第三乘法器第一、第二輸入端相 連；頻率為P1/4TS的余弦振蕩器與第二 90度移相器輸入端相連；第二 90度移相器輸出端 和第二乘法器輸出端分別于第四乘法器第一、第二輸入端相連；第三乘法器輸出端和第四乘 法器輸出端分別與減法器的第一、第二輸入端相連；減法器輸出端與帶通濾波器相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于級聯(lián)模式的四進制MSK調(diào)制裝置，其特征在于， 所述裝置包括包括對四進制MSK信號的載波提取模塊，所述載波提取模塊包括90度移相 輸入端、乘法器、積分判決器、并串轉(zhuǎn)換器，載波和信號分別與第一乘法器的第一、第 二輸入端相連；載波和90度移相器輸入端相連；信號和90度移相器輸出端分別與第二 乘法器第一、第二輸入端相連；第一乘法器輸出端與第一積分判決器輸入端相連；第二 乘法器輸出端與第二判決器輸入端相連；第一、第二積分判決器輸出端分別與并串轉(zhuǎn)換 器的第一、第二輸入端相連。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于級聯(lián)模式的四進制MSK調(diào)制方法及裝置，所述調(diào)制器包括第一串并轉(zhuǎn)換器、第二串并轉(zhuǎn)換器，所述解調(diào)器包括2FSK調(diào)制模塊、2MSK調(diào)制模塊；第一串并裝換器上支路依次經(jīng)過異或運算器、差分編碼器與第二串并轉(zhuǎn)換器相連；第一串并轉(zhuǎn)換器下支路依次經(jīng)過2FSK調(diào)制模塊、帶通濾波器與2MSK調(diào)制模塊輸入端相連；第二串并轉(zhuǎn)換器上支路經(jīng)過延遲器與2MSK模塊同向分量端相連；第二串并轉(zhuǎn)換器下支路與2MSK調(diào)制模塊正交分量端相連；2MSK模塊輸出端與帶通濾波器相連；第一串并轉(zhuǎn)換器下支路與異或運算器相連。本發(fā)明由于采用了上述方法和結(jié)構(gòu)，能夠提供包絡(luò)恒定，相位連續(xù)，帶寬最小且嚴格正交的四進制MSK信號。
文檔編號H04L27/12GK102014092SQ201010590249
公開日2011年4月13日 申請日期2010年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月15日
發(fā)明者徐爭光, 楊洋, 王懌, 鄒寧, 馬欣, 黃本雄 申請人:華中科技大學(xué)