專利名稱：高斯最小移頻鍵控調(diào)制方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字移動通信系統(tǒng)，更體地是指一種高斯最小移頻鍵控調(diào)制方法及裝置。
由于大規(guī)模集成電路(VLSI)的飛速發(fā)展帶來的數(shù)字化是當今愈演愈烈的信息技術(shù)的一個主要特征，它反映在無線電通信設(shè)備上是數(shù)字器件越來越接近天線，這種趨勢所帶來的好處是生產(chǎn)容易、成本低廉、功能更多、性能更好。
數(shù)字調(diào)制技術(shù)是數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)空中接口的重要組成部分。目前數(shù)字移動通信中的調(diào)制方式，大致可分為兩類。一類為恒包絡(luò)連續(xù)相位調(diào)制，較為成熟的為時間量化頻率調(diào)制(TFM)和高斯最小移頻鍵控(GMSK，下同)調(diào)制。另一類為線性調(diào)制方式，如四相移相鍵控(QPSK)、八相移相鍵控(8PSK)調(diào)制。目前GSM標準中規(guī)定采用高斯最小移頻鍵控調(diào)制，即GMSK調(diào)制。在數(shù)字通信系統(tǒng)無線電發(fā)射機中，數(shù)字調(diào)制器必不可少，因此設(shè)計占用資源少、實現(xiàn)靈活簡便、性能優(yōu)良的數(shù)字調(diào)制器非常重要。
二進制數(shù)字信號通過高斯預(yù)調(diào)制濾波器和FM調(diào)制器就可以得到GMSK調(diào)制信號。它能夠滿足GSM協(xié)議對帶外輻射的嚴格要求。目前有許多實現(xiàn)數(shù)字調(diào)制的方法，主要有成形濾波法和數(shù)字波形存儲正交調(diào)制法。后者避免了復(fù)雜的濾波器設(shè)計和實現(xiàn)，可以產(chǎn)生具有任何特性的基帶脈沖波形和已調(diào)信號，已得到廣泛應(yīng)用。但是實現(xiàn)的靈活簡便與存儲空間的占用總是存在著矛盾，通過存儲波形數(shù)據(jù)和查找表方法實現(xiàn)數(shù)字調(diào)制，意味著在實現(xiàn)簡便的同時占用較大的存儲空間。所以在具體實現(xiàn)時，必須兼顧考慮。
目前的GMSK調(diào)制方式一般采用成形濾波法或者分多次查找表操作，以取得實現(xiàn)簡便與存儲空間占用的折衷，查找表方法是將數(shù)字調(diào)制信號的所有狀態(tài)值存儲于查找表中，意味著占用很大的存儲空間和資源，所以通常不采用完全查找表的方法，而通常采用由輸入數(shù)據(jù)先通過差分編碼、高斯濾波和積分運算求得信號相位，作為地址，再查余弦表和正弦表，見

圖1所示。這種方法不僅需要多步操作，實現(xiàn)較復(fù)雜，存在多級引入誤差的環(huán)節(jié)，使信號質(zhì)量有所下降，且占用資源較多。
設(shè)計節(jié)省存貯空間、實現(xiàn)簡便、信號質(zhì)量高的全數(shù)字調(diào)制器，將使相應(yīng)專用集成電路(ASIC)實現(xiàn)達到更高的集成度，同時減少所消耗的電流，調(diào)制信號精確，便于后續(xù)進一步的數(shù)字信號處理，因而具有重要的意義。
本發(fā)明的目的是提供一種既實現(xiàn)簡便又節(jié)省存儲空間、且信號質(zhì)量高的高斯最小移頻鍵控調(diào)制方法及裝置。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案該高斯最小移頻鍵控調(diào)制方法通過首先建立待調(diào)制的二進制數(shù)字碼元與數(shù)字調(diào)制信號直接對應(yīng)的查找表，然后根據(jù)余弦和正弦三角函數(shù)規(guī)律和查找表內(nèi)容的對稱性，使查找表實現(xiàn)八倍壓縮，再通過一次查詢查找表和解壓縮操作以實現(xiàn)對基帶信號進行數(shù)字調(diào)制。
該方法進一步依次包括差分編碼、地址變換、查詢查找表、地址最高位作用和初始相位作用的步驟。
所述的地址變換是根據(jù)表格對稱性，對低m-1位寬地址作變換，作為查找表地址，并提取地址最高位，其中m為高斯濾波器脈沖截取寬度，取值為5或3。
所述的查詢查找表是通過運算求m個碼元所有組合對應(yīng)的同相、正交信號值，用m-1位寬的全部地址分別查找內(nèi)插因子為p的同相表和正交表，從而獲得同相表和正交表的各p個輸出。
所說的地址最高位作用是指，當?shù)刂纷罡呶粸?時，查找表輸出的同相、正交信號值不發(fā)生變化；當最高位為1時，同相表輸出不變，正交表輸出值符號位取反。
所述的初始相位作用是根據(jù)三角函數(shù)規(guī)律由初始相位控制對同相、正交信號進行交換和符號變化。
本發(fā)明的高斯最小移頻鍵控調(diào)制裝置包括差分編碼單元、地址變換單元、查找表單元、地址最高位作用單元和初始相位作用單元，其中，差分編碼單元接收輸入碼元的二進制信號進行差分編碼，并輸出給地址變換單元；
地址變換單元對最新的m位碼元根據(jù)表格壓縮規(guī)律進行地址變換，并將最高位地址分離；查找表單元的同相表和正交表接收地址變換單元輸出的m-1位地址線；地址最高位作用單元、初始相位作用單元對查找表內(nèi)容進行解壓縮。
與傳統(tǒng)的GSMK調(diào)制方法相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點1、只通過一次查找表操作，避免了傳統(tǒng)GMSK調(diào)制復(fù)雜的濾波、積分步驟，實現(xiàn)簡便；2、對查找表輸出解壓縮恢復(fù)數(shù)據(jù)的操作只是I、Q(同相、正交，下同)交換和正負符號變換，操作簡便，電路簡單；3、查找表經(jīng)過八倍壓縮，大大節(jié)省了數(shù)據(jù)存貯空間；4、由于一次查找表，避免多步操作引入誤差的環(huán)節(jié)，輸出信號質(zhì)量得以提高。
下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明作一詳細地說明圖1為傳統(tǒng)的GSMK調(diào)制方法原理框圖。
圖2為本發(fā)明的GSMK調(diào)制方法原理框圖。
圖3為本發(fā)明的GSMK調(diào)制方法與數(shù)字上變頻功能框圖。
圖4為本發(fā)明的GSMK調(diào)制信號功率頻譜圖。
本發(fā)明的最小移頻鍵控調(diào)制方法的基本思想是建立待調(diào)制的二進制數(shù)字碼元與數(shù)字調(diào)制信號直接對應(yīng)的查找表，并根據(jù)余弦和正弦三角函數(shù)規(guī)律和表格內(nèi)容的對稱性，使查找表實現(xiàn)八倍壓縮，再通過一次查找表和解壓縮操作實現(xiàn)對基帶信號進行數(shù)字調(diào)制。
上述的對查找表實現(xiàn)八倍壓縮主要是根據(jù)正弦和余弦三角函數(shù)規(guī)律 cos(+π)＝-sin，sin(+π)＝-cos， 查找表的所有內(nèi)容都可以通過初始相位為0的I和Q信號表的值來表示，即可將表格壓縮4倍，只需存儲初始相位為0時查找表的內(nèi)容。查找表得到的結(jié)果再根據(jù)初始相位作簡單的正、負符號操作和I、Q信號交換操作即可。另外，初始相位為0的查找表內(nèi)容存在對稱關(guān)系，比如輸入碼元01111與10000對應(yīng)的I信號相同，Q信號只是符號相反?？梢姴檎冶砜梢栽賶嚎s一倍，即對地址作變換，以低m-1位作為查找表地址，最高位地址最高位作用于查找表結(jié)果的符號變換。這樣查找表共壓縮了八倍，查找表總?cè)萘繛?m-1*p*2*nBit。對查找表進行了八倍壓縮無疑是節(jié)省了存貯空間，請參閱圖2所示，本發(fā)明的方法進一步依次包括差分編碼、地址變換、查詢查找表、地址最高位(MSB)作用和初始相位作用的步驟。
所述的地址變換是根據(jù)表格對稱性，對低m-1位地址作變換，作為查找表地址，并提取地址最高位，其中m為高斯濾波器脈沖截取寬度，通常取5或3。
所述的查找表是通過運算求得m個碼元所有組合對應(yīng)的I、Q信號值，根據(jù)三角函數(shù)公式 cos(+π)＝-sin，sin(+π)＝-cos， 以及查找表格內(nèi)容的對稱性，進行八倍壓縮表格，只存儲初始相位為0時查找表的內(nèi)容的一半，用m-1地址分別查找內(nèi)插因子為p的I表和Q表，從而獲得I表和Q表的各p個輸出。
所說的地址最高位(MSB，下同)作用是指，當?shù)刂纷罡呶粸闉?時，查找表輸出的I、Q信號值不發(fā)生變化；當最高位為1時，I表輸出不變，Q表輸出值符號位取反。
所述的初始相位作用是根據(jù)三角函數(shù)規(guī)律由初始相位控制對I、Q信號進行交換和符號變化。
請繼續(xù)閱圖2，依本發(fā)明的方法，高斯最小移頻鍵控調(diào)制裝置包括差分編碼單元201、地址變換單元202、查找表單元203和204、地址最高位作用單元205、初始相位作用單元206，其中，差分編碼單元201接收輸入碼元的二進制信號進行差分編碼，并輸出給地址變換單元202；地址變換單元202對最新的m位碼元根據(jù)表格壓縮規(guī)律進行地址變換，并將最高位地址分離；查找表單元的I表203和Q表204接收地址變換單元202輸出的m-1位地址線；地址最高位作用單元205、初始相位作用單元206對查找表內(nèi)容進行解壓縮，0為輸入至初始相位作用單元206的初始相位。
該裝置的工作過程可作如下描述輸入二進制碼元首先進入差分編碼單元進行差分編碼，然后對最新的m位碼元根據(jù)查找表格壓縮規(guī)律進行地址變換，并將最高位地址分離，地址變換單元202輸出的m-1位地址線輸入至I表203、Q表204，從而獲得I表和Q表的各p個輸出，I表203和Q表204輸出的值輸入地址最高位(MSB)作用單元205，當?shù)刂纷罡呶粸榱銜r，不發(fā)生變化，當?shù)刂纷罡呶粸?時，I表203的輸出不變，Q表204輸出值符號取反，然后初始相位作用單元再根據(jù)前面所述的三角函數(shù)公式對I、Q信號進行簡單的交換和符號變化，最終輸出基帶GMSK調(diào)制后的I、Q信號。
圖3是本發(fā)明的一個應(yīng)用實例系統(tǒng)，圖中，301是本發(fā)明最小移頻鍵控調(diào)制裝置，302是具有內(nèi)插和低通濾波功能的級聯(lián)積分梳狀濾波器(CIC)；303是數(shù)控振蕩器(NCO)，它產(chǎn)生復(fù)數(shù)(兩路正交)的數(shù)字中頻振蕩信號；304是實現(xiàn)數(shù)字乘法功能的乘法器(QAM)，305是實現(xiàn)數(shù)據(jù)緩沖輸出的輸出器(OUT)。圖3中的系統(tǒng)完成GMSK調(diào)制和數(shù)字上變頻功能，二進制數(shù)字信號經(jīng)過該系統(tǒng)后成為GMSK調(diào)制數(shù)字中頻信號。
經(jīng)過仿真研究驗證，采用本發(fā)明方法和裝置，所得到的GMSK調(diào)制數(shù)字信號滿足GSM協(xié)議指標要求，其頻譜特性如圖4所示，粗折線表示GSM協(xié)議指標，細曲線為GMSK調(diào)制數(shù)字信號頻譜特性，縱坐標為功率譜密度，單位為分貝(dB)，橫坐標為基帶調(diào)制信號的與碼元頻率270.833kHz的相對頻率偏移。
本發(fā)明在其他實施方法中，如8PSK、TFM等數(shù)字調(diào)制方式中，也可以相應(yīng)根據(jù)余弦和正弦三角函數(shù)規(guī)律和表格內(nèi)容對稱性，進行八倍壓縮，通過查找表和相應(yīng)的符號變換和I、Q交換操作實現(xiàn)數(shù)字調(diào)制，仍就屬于本發(fā)明的范疇。
權(quán)利要求
1.一種高斯最小移頻鍵控調(diào)制方法，其特征在于該方法首先建立待調(diào)制的二進制數(shù)字碼元與數(shù)字調(diào)制信號直接對應(yīng)的查找表，然后根據(jù)余弦和正弦三角函數(shù)規(guī)律和查找表內(nèi)容的對稱性，使查找表實現(xiàn)八倍壓縮，再通過一次查詢查找表和解壓縮操作以實現(xiàn)對基帶信號進行數(shù)字調(diào)制。
2.如權(quán)利要求1所述的高斯最小移頻鍵控調(diào)制方法，其特征在于該方法進一步依次包括差分編碼、地址變換、查詢查找表、地址最高位作用和初始相位作用的步驟。
3.如權(quán)利要求2所述的高斯最小移頻鍵控調(diào)制方法，其特征在于所述的地址變換是根據(jù)表格對稱性，對低m-1位寬地址作變換，作為查找表地址，并提取地址最高位，其中m為高斯濾波器脈沖截取寬度，取值為5或3。
4.如權(quán)利要求2所述的高斯最小移頻鍵控調(diào)制方法，其特征在于所述的查詢查找表是通過運算求m個碼元所有組合對應(yīng)的同相、正交信號值，用m-1位寬的全部地址分別查找內(nèi)插因子為p的同相表和正交表，從而獲得同相表和正交表的各p個輸出。
5.如權(quán)利要求2所述的高斯最小移頻鍵控調(diào)制方法，其特征在于所說的地址最高位作用是指，當?shù)刂纷罡呶粸?時，查找表輸出的同相、正交信號值不發(fā)生變化；當最高位為1時，同相表輸出不變，正交表輸出值符號位取反。
6.如權(quán)利要求2所述的高斯最小移頻鍵控調(diào)制方法，其特征在于所述的初始相位作用是根據(jù)三角函數(shù)規(guī)律由初始相位控制對同相、正交信號進行交換和符號變化。
7.一種高斯最小移頻鍵控調(diào)制裝置，其特征在于該裝置包括差分編碼單元、地址變換單元、查找表單元、地址最高位作用單元和初始相位作用單元，其中，差分編碼單元接收輸入碼元的二進制信號進行差分編碼，并輸出給地址變換單元；地址變換單元對最新的m位碼元根據(jù)表格壓縮規(guī)律進行地址變換，并將最高位地址分離；查找表單元的同相表和正交表接收地址變換單元輸出的m-1位地址線；地址最高位作用單元、初始相位作用單元對查找表內(nèi)容分別進行解壓縮。
全文摘要
本發(fā)明給出一種高斯最小移頻鍵控調(diào)制方法及裝置,該方法首先建立待調(diào)制的二進制數(shù)字碼元與數(shù)字調(diào)制信號直接對應(yīng)的查找表,然后根據(jù)余弦和正弦三角函數(shù)規(guī)律和表格內(nèi)容的對稱性,使查找表實現(xiàn)八倍壓縮,再通過一次查詢查找表和解壓縮操作實現(xiàn)對基帶信號進行數(shù)字調(diào)制;裝置包括差分編碼單元、地址變換、查找表、地址最高位作用和初始相位作用單元,本發(fā)明輸出波形精確、實現(xiàn)簡便、節(jié)省存貯空間。
文檔編號H04L27/12GK1351440SQ0012585
公開日2002年5月29日 申請日期2000年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月26日
發(fā)明者朱靜寧, 桂益俊, 俞林 申請人:華為技術(shù)有限公司