專利名稱：八相移相鍵控調(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，更具體地指用于增強(qiáng)數(shù)據(jù)率型GSM(EDGE)的八相移相鍵控調(diào)制方法及其裝置。
背景技術(shù)：
以GSM為代表的第二代移動通信系統(tǒng)以話音為主流業(yè)務(wù)。但隨著互聯(lián)網(wǎng)(Internet)的高速崛起，移動接入互聯(lián)網(wǎng)、電子商務(wù)、移動計算等技術(shù)日益發(fā)展引起業(yè)界的廣泛重視，通過無線空中接口的數(shù)據(jù)通信的需求飛速發(fā)展，移動網(wǎng)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)被普遍看好。但以目前GSM的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)率為9.6kbps/時隙，不能滿足上述技術(shù)對移動數(shù)據(jù)通信日益增長的需求。
為此，國際電信聯(lián)盟(ITU)正在組織能夠提供高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)牡谌苿油ㄐ畔到y(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)制定。鑒于第二代GSM已建立起龐大的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)并擁有巨量用戶，今后的發(fā)展趨勢是兩者將會在相當(dāng)長時間內(nèi)共存。為向第三代移動通信系統(tǒng)過渡，歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(ETSI)在保留GSM空中接口的時隙結(jié)構(gòu)和頻段的基礎(chǔ)上，采取分階段演進(jìn)步驟第一階段提出了高速電路交換數(shù)據(jù)(High-Speed CircuitSwitch Data HSCSD)和通用分組無線業(yè)務(wù)(General Packet Radio ServiceGPRS)兩種工作模式，以提高數(shù)據(jù)通信容量；第二階段，增強(qiáng)數(shù)據(jù)率型GSM(EnhancedData rates for Global/GSM Evolution EDGE，下同)，其采用高效調(diào)制技術(shù)(八相移相鍵控)使傳輸速率提高至3倍。
增強(qiáng)數(shù)據(jù)率型GSM是基于GSM發(fā)展起來的。仍然采用原有的頻譜和200K的頻率劃分，能夠非常容易地與GSM實(shí)現(xiàn)兼容。它主要通過改變調(diào)制方式，實(shí)現(xiàn)高達(dá)384kbps的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。同時，增強(qiáng)數(shù)據(jù)率型GSM也獲得了北美IS-136 TDMA的支持。在分組域，增強(qiáng)數(shù)據(jù)率型GSM與IS-136的空中接口完全兼容，使之成為全球統(tǒng)一的TDMA標(biāo)準(zhǔn)。
八相移相鍵控調(diào)制屬于線性調(diào)制，圖1示意了一般的線性調(diào)制過程，通常實(shí)現(xiàn)線性調(diào)制都采用成形濾波方法或者查表方法。成形濾波方法需要采用定點(diǎn)乘法器。但用乘法器實(shí)現(xiàn)成形濾波的電路較復(fù)雜，占用資源較大，且功耗比較大，經(jīng)過定點(diǎn)乘法運(yùn)算得到的信號質(zhì)量也比直接查表的差；而完全查表法需將調(diào)制信號的所有采樣值存貯在表格中，占用存貯空間又比較大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對上述成形濾波法和全查表法存在的缺點(diǎn)，提出另一種八相移相鍵控調(diào)制方法和裝置，該方法和裝置在綜合了上述兩種方法優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，既節(jié)省資源，又降低基站系統(tǒng)復(fù)雜度和功耗，并能提供高精度的全數(shù)字信號。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的八相移相鍵控調(diào)制方法是將經(jīng)過簡單八相移相調(diào)制以及相位旋轉(zhuǎn)后得到的新調(diào)制矢量存儲在調(diào)制相位表格中，并根據(jù)三角函數(shù)規(guī)律對調(diào)制相位表格進(jìn)行四倍壓縮，碼元輸入后，通過查表和數(shù)據(jù)處理得到新調(diào)制矢量，然后，利用RAM系數(shù)濾波器完成成形濾波，最后輸出其調(diào)制信號。
本發(fā)明的八相移相鍵控調(diào)制裝置包括依次連接的碼元輸入單元、符號映射單元、查表地址產(chǎn)生單元、查調(diào)制相位表單元、以及RAM系數(shù)濾波器，其中，符號映射單元碼元輸入單元輸入的信號完成符號映射功能；查表地址產(chǎn)生單元將符號映射單元輸出的符號矢量轉(zhuǎn)換為符號地址，構(gòu)成查調(diào)制相位表單元的查表地址；查調(diào)制相位表單元用符號地址進(jìn)行查表并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，輸出經(jīng)過簡單八相移相調(diào)制以及相位旋轉(zhuǎn)后的新調(diào)制矢量；RAM系數(shù)濾波器對新調(diào)制矢量進(jìn)行成形濾波，輸出經(jīng)線性數(shù)字調(diào)制的同相和正交信號。
由于本發(fā)明根據(jù)增強(qiáng)數(shù)據(jù)率型GSM規(guī)定，采用了上述的八相移相鍵控調(diào)制方法和裝置，提出了RAM系數(shù)濾波方案，并對其中的表格進(jìn)行壓縮，然后，利用RAM系數(shù)濾波器進(jìn)行成形濾波，最后輸出其調(diào)制信號。該方法極大地降低了復(fù)雜度，得到準(zhǔn)確性很高的調(diào)制信號。而且其調(diào)制裝置可在現(xiàn)有基站硬件上預(yù)留了對增強(qiáng)數(shù)據(jù)率型GSM的支持，與第三代移動通訊系統(tǒng)相比，本發(fā)明的方法和裝置，對GSM中的系統(tǒng)改造量極小且與現(xiàn)有GSM系統(tǒng)兼容，同時又能夠提供足夠的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)能力，可以充分延長現(xiàn)有GSM體系的生命周期，對運(yùn)營商而言，既節(jié)省了投資，又可以提供有競爭力的業(yè)務(wù)服務(wù)。


圖1是現(xiàn)有的線性數(shù)字調(diào)制原理框圖。
圖2是本發(fā)明方法調(diào)制原理圖。
圖3是本發(fā)明方法框圖。
圖4是利用本發(fā)明方法調(diào)制后同相、正交信號矢量圖。
圖5是本發(fā)明的RAM系數(shù)濾波器結(jié)構(gòu)示意框圖。
圖6是利用本發(fā)明方法調(diào)制后的信號頻譜特性圖。
圖7是本發(fā)明的應(yīng)用于數(shù)字上變頻器后的方框圖。
具體實(shí)施例方式
根據(jù)GSM05.04(V8.0.0)協(xié)議，對EDGE中八相移相鍵控調(diào)制方式的規(guī)定，可將基帶調(diào)制過程分為三個步驟，即1.簡單8相位調(diào)制；2.符號旋轉(zhuǎn)；3.成形濾波器CO(t)濾波。因此，經(jīng)過第1、2步驟得到的新調(diào)制矢量 被沖擊響應(yīng)為CO(t)的成形濾波器濾波，就得到八相移相鍵控的基帶調(diào)制信號y(t)Y(t′)=ΣS^i*C0(t′-iTs+52Ts)]]>。其中，Ts表示一個符號周期。
由以上分析可知從數(shù)學(xué)表達(dá)式角度，基帶信號y(t)是新調(diào)制矢量i與延遲(5/2Ts)的成形濾波器CO(t)進(jìn)行離散信號卷積得到。
請結(jié)合圖2，從實(shí)現(xiàn)調(diào)制的角度，可將成形濾波器的濾波作用等效為將新調(diào)制矢量i通過一個傳遞函數(shù)h(t)＝CO(t)的線性系統(tǒng)，然后延遲(5/2Ts)，即實(shí)現(xiàn)了數(shù)學(xué)表達(dá)式的卷積運(yùn)算。將協(xié)議中要求的成形濾波器的作用等效成一個線性系統(tǒng)的卷積過程。
基于以上分析結(jié)果，可用RAM系數(shù)濾波(又稱RCF濾波，下同)實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)數(shù)據(jù)率型GSM規(guī)定的八相移相鍵控調(diào)制。也就是將新調(diào)制矢量i用RAM濾波器完成卷積功能，得到八相移相鍵控基帶調(diào)制信號，其關(guān)鍵要考慮如下兩點(diǎn)1、生成新調(diào)制矢量，直接從輸入符號矢量得到新調(diào)制矢量。
2、采用RAM系數(shù)濾波器實(shí)現(xiàn)成形濾波CO(t)功能。
由于濾波實(shí)際上是一個卷積的過程，而RAM系數(shù)濾波器可自動完成卷積功能。因此，本發(fā)明的調(diào)制方法是將經(jīng)過簡單八相移相調(diào)制以及相位旋轉(zhuǎn)后得到的新調(diào)制矢量存儲在調(diào)制相位表格中，并根據(jù)三角函數(shù)規(guī)律對調(diào)制相位表格進(jìn)行四倍壓縮，碼元輸入后，通過查表和數(shù)據(jù)處理得到新調(diào)制矢量，然后，利用RAM系數(shù)濾波器完成成形濾波，最后輸出被調(diào)制的基帶調(diào)制信號(I/Q)。
請參閱圖3所示，該方法進(jìn)一步依次包括符號映射、查表地址產(chǎn)生、查調(diào)制相位表、RAM系數(shù)濾波后輸出調(diào)制信號步驟。
所述的符號映射是使用一個格雷(GRAY)碼映射并將二進(jìn)制數(shù)字信號映射成為具有相同幅度、不同相位的符號矢量。
所述的查表地址產(chǎn)生是將經(jīng)過符號映射所產(chǎn)生的符號矢量映射為符號地址。
所述的查調(diào)制相位表是指查找經(jīng)四倍壓縮的調(diào)制相位表，再將該調(diào)制相位表的輸出根據(jù)壓縮規(guī)律恢復(fù)數(shù)據(jù)得到一新調(diào)制矢量。
所述的RAM系數(shù)濾波是利用RAM系數(shù)濾波器對新調(diào)制矢量進(jìn)行成形濾波并輸出八相移相鍵控調(diào)制的同相和正交信號(I和Q)。
圖4示意了利用本發(fā)明的調(diào)制方法后的得到的基帶I和Q信號的矢量，該圖說明了利用本發(fā)明的調(diào)制方法后得到的基帶I和Q信號的矢量符合GSM05.04(V8.0.0)協(xié)議規(guī)定的要求。
請再參考圖3所示，依照上述的調(diào)制方法，本發(fā)明的調(diào)制裝置包括依次連接的碼元輸入單元、符號映射單元、查表地址產(chǎn)生單元、查調(diào)制相位表單元、以及RAM系數(shù)濾波器，其中，符號映射單元對碼元輸入單元輸入的信號完成符號映射功能；查表地址產(chǎn)生單元將符號映射單元輸出的符號矢量轉(zhuǎn)換為符號地址，構(gòu)成查調(diào)制相位表單元的查表地址；查調(diào)制相位表單元用符號地址進(jìn)行查表并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，輸出經(jīng)過簡單八相移相調(diào)制以及相位旋轉(zhuǎn)后的新調(diào)制矢量；RAM系數(shù)濾波器對新調(diào)制矢量進(jìn)行成形濾波，輸出經(jīng)調(diào)制線性數(shù)字調(diào)制的同相和正交信號(I和Q)。
請繼續(xù)參閱圖5所示，所述的RAM系數(shù)濾波器中，包括二個數(shù)據(jù)存儲單元(DMM，下同)、二個乘法器、二個累加器、一系數(shù)存儲單元(CMM，下同)，其中，二個數(shù)據(jù)存儲單元用于存儲新調(diào)制矢量的同相信號，另一個用于存儲新調(diào)制矢量的正交信號；
系數(shù)存儲單元用于存儲成形濾波系數(shù)；二個乘法器中，一個用于同相信號與系數(shù)存儲單元中的成形濾波系數(shù)相乘，另一個用于正交信號與系數(shù)存儲單元中的成形濾波系數(shù)相乘，并分別作為二個累加器的輸入；二個累加器中，一個對上述同相信號與成形濾波系數(shù)相乘后的乘積因子進(jìn)行累加并輸出調(diào)制后的同相信號，另一個對上述正交信號與成形濾波系數(shù)相乘后的乘積因子進(jìn)行累加并輸出調(diào)制后的正交信號。
根據(jù)上述的協(xié)議規(guī)定可知，增強(qiáng)數(shù)據(jù)率型GSM中的八相移相鍵控調(diào)制矢量只有16個有限的狀態(tài)，只需一個小容量表格，存儲這有限個數(shù)的調(diào)制信號狀態(tài)。輸入待調(diào)制的二進(jìn)制數(shù)據(jù)直接通過查表，就可獲得簡單八相移相調(diào)制以及相位旋轉(zhuǎn)后的新調(diào)制矢量。
圖3實(shí)際上也給出了查找新調(diào)制矢量表的過程，查調(diào)制相位表輸出的就是待濾波的新調(diào)制矢量，碼元輸入單元是一個隨機(jī)的二進(jìn)制數(shù)據(jù)發(fā)生器，該發(fā)生器可以是任何一種數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)源，如語音編碼器。
在圖5中，數(shù)據(jù)存儲單元存貯了前端輸入待濾波的數(shù)據(jù)信號，這兩路數(shù)據(jù)同時與系數(shù)存儲器中的系數(shù)相乘，累加器將所有的乘積因子經(jīng)過一定次數(shù)的累積相加后，輸出的累加值就是八相移相鍵控調(diào)制信號的每個采樣值。由此可見，RAM系數(shù)濾波器避免了在通常的卷積濾波過程中所需要的大量的乘法器和加法器等，極大地節(jié)省資源，實(shí)現(xiàn)成形濾波的過程，而且該濾波器的系數(shù)設(shè)計有很大的自由度，故選用RAM系數(shù)濾波器來實(shí)現(xiàn)八相移相鍵控調(diào)制中的成形濾波無疑是非常有利的。
經(jīng)過仿真研究驗(yàn)證，采用本發(fā)明方法得到的八相移相鍵控調(diào)制數(shù)字信號滿足增強(qiáng)數(shù)據(jù)率型GSM協(xié)議指標(biāo)要求，其頻譜特性如圖6所示，曲線C表示增強(qiáng)數(shù)據(jù)率型GSM協(xié)議指標(biāo)，曲線D為本發(fā)明的八相移相鍵控調(diào)制方法和裝置所得到的信號頻譜特性，縱坐標(biāo)為功率譜密度，單位dB，橫坐標(biāo)為基帶調(diào)制信號的頻率偏移，單位KHz。
綜上所述，本發(fā)明不僅用查表代替矢量信號調(diào)制運(yùn)算，并壓縮了表格內(nèi)容，節(jié)省了系統(tǒng)資源；而且巧妙利用RCF濾波器結(jié)構(gòu)，代替了卷積所要求的多個乘法器、加法器等，極大地節(jié)省了系統(tǒng)資源，并大大降低了實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度和系統(tǒng)功耗，實(shí)現(xiàn)簡便可靠，且信號準(zhǔn)確度高，該方法具有以下優(yōu)點(diǎn)1、以查表代替復(fù)數(shù)乘法運(yùn)算，極大地降低了實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度和系統(tǒng)功耗。
2、RAM系數(shù)濾波器的采用，實(shí)現(xiàn)成形濾波，大大節(jié)省了系統(tǒng)資源，而且極大地降低了系統(tǒng)功耗和復(fù)雜度。
3、大大降低了對系統(tǒng)資源的占用，增強(qiáng)了該方法的可實(shí)現(xiàn)性。
4、直接將簡單調(diào)制和旋轉(zhuǎn)運(yùn)算后數(shù)據(jù)存儲，沒有定點(diǎn)乘法引入誤差的環(huán)節(jié)，信號更精確。
5、可以根據(jù)用戶的不同需求，方便地進(jìn)行任何系數(shù)的濾波器的設(shè)計，該方法具有極大的靈活性，只要改動RCF濾波器系數(shù)值，可方便地實(shí)現(xiàn)其它線性調(diào)制。
6、本發(fā)明采用了全數(shù)字方式，保證了該方式得到的調(diào)制數(shù)據(jù)具有很高的準(zhǔn)確性。
7、能適用于任何支持增強(qiáng)數(shù)據(jù)率型GSM的基站系統(tǒng)中。
最后請繼續(xù)參閱圖7所示，該圖是本發(fā)明的調(diào)制裝置的應(yīng)用實(shí)例，圖中，單元301是本發(fā)明的調(diào)制裝置，單元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)，單元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，單元304是正交幅度調(diào)制單元(QAM)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字乘法功能，單元305是緩沖輸出單元(OUT)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)緩沖輸出。
權(quán)利要求
1.一種八相移相鍵控調(diào)制方法，其特征在于該方法將經(jīng)過簡單八相移相調(diào)制以及相位旋轉(zhuǎn)后得到的新調(diào)制矢量存儲在調(diào)制相位表格中，并根據(jù)三角函數(shù)規(guī)律對調(diào)制相位表格進(jìn)行四倍壓縮，碼元輸入后通過查表和數(shù)據(jù)處理得到新調(diào)制矢量，然后，利用RAM系數(shù)濾波器完成成形濾波，最后輸出其調(diào)制信號。
2.如權(quán)利要求1所述的八相移相鍵控調(diào)制的方法，其特征在于所述的方法進(jìn)一步依次包括符號映射、查表地址產(chǎn)生、查調(diào)制相位表、RAM系數(shù)濾波后輸出調(diào)制信號步驟。
3.如權(quán)利要求2所述的八相移相鍵控調(diào)制的方法，其特征在于所述的符號映射是使用一個格雷(GRAY)碼映射并將二進(jìn)制數(shù)字信號映射成為具有相同幅度、不同相位的符號矢量。
4.如權(quán)利要求2所述的八相移相鍵控調(diào)制的方法，其特征在于所述的查表地址產(chǎn)生是將經(jīng)過符號映射所產(chǎn)生的符號矢量映射為符號地址。
5.如權(quán)利要求2所述的八相移相鍵控調(diào)制的方法，其特征在于所述的查調(diào)制相位表是指查找經(jīng)四倍壓縮的調(diào)制相位表，再將該調(diào)制相位表的輸出根據(jù)壓縮規(guī)律恢復(fù)數(shù)據(jù)得到一新調(diào)制矢量。
6.如權(quán)利要求2所述的八相移相鍵控調(diào)制的方法，其特征在于所述的RAM系數(shù)濾波是利用RAM系數(shù)濾波器對新調(diào)制矢量進(jìn)行成形濾波并輸出八相移相鍵控調(diào)制的同相和正交信號。
7.一種八相移相鍵控調(diào)制裝置，其特征在于該裝置包括依次連接的碼元輸入單元、符號映射單元、查表地址產(chǎn)生單元、查調(diào)制相位表單元、以及RAM系數(shù)濾波器，其中，符號映射單元對碼元輸入單元輸入的信號完成符號映射功能；查表地址產(chǎn)生單元將符號映射單元輸出的符號矢量轉(zhuǎn)換為符號地址，構(gòu)成查調(diào)制相位表單元的查表地址；查調(diào)制相位表單元用符號地址進(jìn)行查表并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，輸出經(jīng)過簡單八相移相調(diào)制以及相位旋轉(zhuǎn)的新調(diào)制矢量；RAM系數(shù)濾波器對新調(diào)制矢量進(jìn)行成形濾波，輸出經(jīng)線性數(shù)字調(diào)制的同相和正交信號。
8.如權(quán)利要求7所述的八相移相鍵控調(diào)制裝置，其特征在于所述的RAM系數(shù)濾波器包括二個數(shù)據(jù)存儲單元、二個乘法器、二個累加器、一系數(shù)存儲單元，其中，二個數(shù)據(jù)存儲單元中，一個用于存儲新調(diào)制矢量的同相信號，另一個用于存儲新調(diào)制矢量的正交信號；系數(shù)存儲單元用于存儲成形濾波系數(shù)；二個乘法器中，一個用于同相信號與系數(shù)存儲單元中的成形濾波系數(shù)相乘，另一個用于正交信號與系數(shù)存儲單元中的成形濾波系數(shù)相乘，并分別作為二個累加器的輸入；二個累加器中，一個對上述同相信號與成形濾波系數(shù)相乘后的乘積因子進(jìn)行累加并輸出調(diào)制后的同相信號，另一個對上述正交信號與成形濾波系數(shù)相乘后的乘積因子進(jìn)行累加并輸出調(diào)制后的正交信號。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種八相移相鍵控調(diào)制方法及裝置，該方法將經(jīng)過簡單8PSK調(diào)制以及相位旋轉(zhuǎn)后的新調(diào)制矢量存儲在調(diào)制相位表格中，對調(diào)制相位表格進(jìn)行四倍壓縮，碼元輸入后，通過查表和數(shù)據(jù)處理得到新調(diào)制矢量，然后，利用RAM系數(shù)濾波器進(jìn)行成形濾波，最后輸出其調(diào)制信號。本發(fā)明的裝置與GSM系統(tǒng)完全兼容，能夠提供足夠的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)能力，可以充分延長現(xiàn)有GSM體系的生命周期。對運(yùn)營商而言，既節(jié)省了投資，又可以提供有競爭力的業(yè)務(wù)服務(wù)。
文檔編號H04L27/20GK1394048SQ0111324
公開日2003年1月29日 申請日期2001年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月4日
發(fā)明者王菁 申請人:華為技術(shù)有限公司