十六電平高速窄帶調(diào)制解調(diào)器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種十六電平高速窄帶調(diào)制解調(diào)器，包括數(shù)據(jù)接口模塊、基帶處理模塊和數(shù)字處理模塊?；鶐幚砟K分別與數(shù)據(jù)接口模塊、數(shù)字處理模塊雙向連接，基帶處理模塊對來自數(shù)據(jù)接口模塊的第一數(shù)據(jù)信號進行防抖、整形后，對獲得的第一數(shù)據(jù)進行編碼計算，生成冗余的第一糾錯碼，再將第一數(shù)據(jù)及第一糾錯碼進行交織，交織后的第二數(shù)據(jù)按照十六電平的映射關系生成碼元符號，然后發(fā)送至數(shù)字處理模塊；基帶處理模塊還對來自數(shù)字處理模塊的碼元符號逆向生成第三數(shù)據(jù)，并對第三數(shù)據(jù)信號進行甄別、解交織，逆向生成第四數(shù)據(jù)和第二糾錯碼，用第二糾錯碼計算第四數(shù)據(jù)的準確性并糾正第四數(shù)據(jù)中的可修復誤碼，恢復出第四數(shù)據(jù)的原始序列，并轉(zhuǎn)發(fā)至數(shù)據(jù)接口模塊。
【專利說明】十六電平高速窄帶調(diào)制解調(diào)器
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及無線窄帶通信領域，尤其涉及一種十六電平高速窄帶調(diào)制解調(diào)器。
【背景技術】
[0002]數(shù)字調(diào)制方式在即時無線數(shù)據(jù)傳輸中被廣泛使用，當傳輸速率提高時相應的帶寬也會增大，同時需要各種協(xié)議支持以保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏蚀_率，各種協(xié)議無疑增加了冗余數(shù)據(jù)降低實際傳輸效率?，F(xiàn)有的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，多數(shù)采用GMSK(Gaussian Filtered MinimumShift Keying,高斯濾波最小頻移鍵控)數(shù)據(jù)調(diào)制，也有一些采用4電平或8電平的FSK(Frequency-shift keying，頻移鍵控)，其中 GMSK 速率達到 9.6kbps 和 19.2kbps 時，其占用的音頻帶寬為4.8kHz和9.6kHz,已超出了普通通話帶寬，而在帶寬不變的情況下4電平FSK最多將速率提升到9.6kbps，8電平FSK也最多達到19.2kbps。
[0003]工業(yè)三遙系統(tǒng)對數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨笫羌磿r性，瞬間大量數(shù)據(jù)傳輸必須要求數(shù)據(jù)傳輸設備的高速、高效。這里的大數(shù)據(jù)量可能達到幾KB級，如果用傳統(tǒng)的調(diào)制解調(diào)方式中的
1.2Kbps或2.4Kbps的傳輸速率來傳輸，每個采集點就需要十幾秒。當一個系統(tǒng)達到上萬個采集點時，全部采集一次需要花幾十個小時，這是工業(yè)系統(tǒng)無法忍受的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種十六電平高速窄帶調(diào)制解調(diào)器，能夠在不增加占用帶寬的前提下提 高數(shù)據(jù)傳輸速率。
[0005]本發(fā)明為解決上述技術問題而采用的技術方案是提出一種十六電平高速窄帶調(diào)制解調(diào)器，包括數(shù)據(jù)接口模塊、基帶處理模塊、數(shù)字處理模塊。所述數(shù)據(jù)接口模塊用于進行外部數(shù)據(jù)源與基帶處理模塊之間的信號中轉(zhuǎn)，所述信號中轉(zhuǎn)包括內(nèi)外電路的隔離保護和電平變換。所述基帶處理模塊分別與所述數(shù)據(jù)接口模塊、所述數(shù)字處理模塊雙向連接，所述基帶處理模塊對來自所述數(shù)據(jù)接口模塊的第一數(shù)據(jù)信號進行包括防抖、整形的基本優(yōu)化后，對獲得的第一數(shù)據(jù)進行編碼計算，生成冗余的第一糾錯碼，再將所述第一數(shù)據(jù)及第一糾錯碼進行交織，交織后的第二數(shù)據(jù)按照十六電平的映射關系生成碼元符號，然后發(fā)送至所述數(shù)字處理模塊，所述基帶處理模塊還對來自所述數(shù)字處理模塊的碼元符號逆向生成第三數(shù)據(jù)，并對所述第三數(shù)據(jù)信號進行甄別、解交織，逆向生成第四數(shù)據(jù)和第二糾錯碼，用所述第二糾錯碼計算所述第四數(shù)據(jù)的準確性并糾正所述第四數(shù)據(jù)中的可修復誤碼，恢復出所述第四數(shù)據(jù)的原始序列，并轉(zhuǎn)發(fā)至所述數(shù)據(jù)接口模塊。
[0006]在本發(fā)明的一實施例中，十六電平高速窄帶調(diào)制解調(diào)器還包括控制及監(jiān)控模塊，與所述基帶處理模塊雙向連接，對所述基帶處理模塊的運行狀況進行監(jiān)控，若所述基帶處理模塊出現(xiàn)運行異常，所述控制及監(jiān)控模塊對所述基帶處理模塊重新進行初始化。
[0007]在本發(fā)明的一實施例中，十六電平高速窄帶調(diào)制解調(diào)器還包括數(shù)據(jù)存儲模塊，與所述基帶處理模塊雙向連接，對來自所述基帶處理模塊數(shù)據(jù)進行暫存或永久儲存。
[0008]在本發(fā)明的一實施例中，所述數(shù)據(jù)存儲模塊還對所述基帶處理模塊進行程序重新寫入。
[0009]在本發(fā)明的一實施例中，十六電平高速窄帶調(diào)制解調(diào)器還包括模數(shù)和數(shù)模變換模塊和模擬信號匹配模塊；所述數(shù)字處理模塊對來自所述基帶處理模塊的數(shù)據(jù)處理，描述出模擬信號特點提供給所述模數(shù)和數(shù)模變換模塊進行數(shù)模變換，所述數(shù)字處理模塊還對來自所述模數(shù)和數(shù)模變換模塊模數(shù)變換后的信號進行處理，還原出所述基帶處理模塊能識別的數(shù)據(jù)信號；所述模數(shù)和數(shù)模變換模塊分別與所述數(shù)字處理模塊、所述模擬信號匹配模塊雙向連接，對來自所述數(shù)字處理模塊的信號進行數(shù)模轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換后的信號傳送給所述模擬信號匹配模塊，所述模數(shù)和數(shù)模變換模塊對來自所述模擬信號匹配模塊的信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換后的信號傳送給所述數(shù)字處理模塊；所述模擬信號匹配模塊與外部的射頻模塊雙向連接，對來自所述模數(shù)和數(shù)模變換模塊的模擬信號進行放大濾波和阻抗變換以匹配所述射頻模塊的要求，所述模擬信號匹配模塊對來自所述射頻模塊的信號進行阻抗變換和放大濾波，使所述射頻模塊能滿足所述模數(shù)和數(shù)模變換模塊的變換要求。
[0010]在本發(fā)明的一實施例中，十六電平高速窄帶調(diào)制解調(diào)器還包括所述射頻控制模塊，分別與所述基帶處理模塊、外部射頻模塊雙向連接，對來自基帶處理模塊的控制和采集命令轉(zhuǎn)換成外部射頻模塊能識別的指令，對來自外部射頻模塊的應答轉(zhuǎn)換成基帶處理模塊能識別的指令。
[0011]在本發(fā)明的一實施例中，所述基帶處理模塊中的前向糾錯編碼使用RS碼。
[0012]在本發(fā)明的一實施例中，所述基帶處理模塊中的前向糾錯編碼使用RS (16,12,2)碼。
[0013]本發(fā)明的十六電平高速窄帶調(diào)制解調(diào)器采用十六電平的調(diào)制和解調(diào)方式，采用幅度為信息載體的調(diào)制方式，與4電平和8電平采用同樣帶寬，增加了電平容量以提高數(shù)據(jù)傳輸速率，整個方案具有高效性和低成本的特點，并且實施方式方便簡潔，有利于大量實施。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]為讓本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作詳細說明，其中:
[0015]圖1是本發(fā)明一實施例的十六電平高速窄帶調(diào)制解調(diào)器的原理框圖；
[0016]圖2是本發(fā)明一實施例的十六電平高速窄帶調(diào)制解調(diào)器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖3是本發(fā)明一實施例的十六電平高速窄帶調(diào)制解調(diào)器所采用的校驗碼生成過程圖；
[0018]圖4是本發(fā)明一實施例的十六電平高速窄帶調(diào)制解調(diào)器所采用的數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)圖；
[0019]圖5是本發(fā)明一實施例的十六電平高速窄帶調(diào)制解調(diào)器所采用的幀結(jié)構(gòu)圖；
[0020]圖6是本發(fā)明一實施例的十六電平高速窄帶調(diào)制解調(diào)器所采用的同步頭結(jié)構(gòu)圖；
[0021]圖7是本發(fā)明一實施例的十六電平高速窄帶調(diào)制解調(diào)器所采用的碼元同步波形圖；
[0022]圖8是本發(fā)明一實施例的十六電平高速窄帶調(diào)制解調(diào)器所采用的幀同步結(jié)構(gòu)圖。【具體實施方式】
[0023]本發(fā)明實施例的十六電平高速窄帶調(diào)制解調(diào)器采用十六電平的調(diào)制和解調(diào)方式，即采用幅度為信息載體的調(diào)制模式。
[0024]圖1示出了本發(fā)明一實施例的十六電平高速窄帶調(diào)制解調(diào)器的原理框圖。圖2示出了本發(fā)明一實施例的十六電平高速窄帶調(diào)制解調(diào)器的結(jié)構(gòu)示意圖。參照圖1和圖2所示，該調(diào)制解調(diào)器100包括數(shù)據(jù)接口模塊102、控制及監(jiān)控模塊104、基帶處理模塊106、數(shù)據(jù)存儲模塊108、數(shù)字處理模塊110、模數(shù)和數(shù)模變換模塊112、模擬信號匹配模塊114、射頻控制模塊116、以及電源模塊118。
[0025]在調(diào)制解調(diào)器100外部，數(shù)據(jù)接口模塊102與外部數(shù)據(jù)源200雙向連接。在調(diào)制解調(diào)器100內(nèi)部，數(shù)據(jù)接口模塊102與基帶處理模塊106雙向連接。數(shù)據(jù)接口模塊102用于進行外部數(shù)據(jù)源200與基帶處理模塊106的信號中轉(zhuǎn)，包括內(nèi)外電路的隔離保護和電平變換。
[0026]控制及監(jiān)控模塊104與基帶處理模塊106雙向連接，對基帶處理模塊106的運行狀況進行監(jiān)控。若基帶處理模塊106出現(xiàn)運行異常，控制及監(jiān)控模塊104對監(jiān)控參數(shù)進行判斷，當該參數(shù)超過系統(tǒng)允許的閾值后，控制及監(jiān)控模塊104通過控制通道強制使基帶處理模塊106重新進行初始化。
[0027]基帶處理模塊106分別與數(shù)據(jù)接口模塊102、數(shù)字處理模塊110、數(shù)據(jù)存儲模塊108、射頻控制模塊116雙向連接?；鶐幚砟K106對來自數(shù)據(jù)接口模塊102的第一數(shù)據(jù)信號(例如發(fā)送數(shù)據(jù)信號)進行包括防抖、整形的基本優(yōu)化后進行基帶運算處理——編碼，即將第一數(shù)據(jù)進行編碼計算，生成冗余的第一糾錯碼，再將所有的第一數(shù)據(jù)及第一糾錯碼進行交織，交織后的第二數(shù)據(jù)按照十六電平的映射關系生成碼元符號，然后發(fā)送至數(shù)字處理模塊110?；鶐幚砟K106還對來自數(shù)字處理模塊110的碼元符號(例如接收的模擬信號經(jīng)過模數(shù)變換后生成的數(shù) 據(jù)信號)逆向生成第三數(shù)據(jù)，并對第三數(shù)據(jù)進行甄別、解碼，即將解調(diào)生成的碼元符號逆向生成第三數(shù)據(jù)，并對這些第三數(shù)據(jù)進行解交織，恢復出第四數(shù)據(jù)和第二糾錯碼，再根據(jù)第二糾錯碼計算第四數(shù)據(jù)的準確性并糾正第四數(shù)據(jù)中的可修復誤碼，最后判斷這些第四數(shù)據(jù)的有效性并轉(zhuǎn)發(fā)至數(shù)據(jù)接口模塊102。基帶處理模塊106的所有數(shù)據(jù)處理及存儲均通過數(shù)據(jù)存儲模塊108完成。基帶處理模塊106對外部射頻模塊300的控制和采集(例如頻率功率等)均通過射頻控制模塊116完成?；鶐幚砟K106將自身的工作狀況通報控制及監(jiān)控模塊104，若出現(xiàn)異常會由控制及監(jiān)控模塊104對其重新進行初始化。
[0028]在一實施例中，基帶處理模塊106中前向糾錯(Forward Error Correction, FEC)編碼可采用Reed-Solomon碼(簡稱RS碼)。RS碼最大的特點是既能糾離散誤碼，又能糾強突發(fā)干擾引起的成串誤碼，有效地改善了數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼`碼性能。本實施例采用縮短的Reed-Solomon碼，即RS (16，12，2)碼。它在每12個數(shù)據(jù)字節(jié)中加入4個字節(jié)的糾錯碼，構(gòu)成16個字節(jié)的碼組，可以糾正2個字節(jié)的錯碼。RS (16，12)就是RS (255，251)的縮短碼。
[0029]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明一實施例的編解碼模塊的編碼過程中校驗碼的生成過程:用信息碼組的相應多項式dS(X)除以生成多項式g(x)所獲得的余式rem(X)就是校驗碼對應的多項式。多項式的除法可以用移位寄存器來實現(xiàn)，對于RS(16，12)，其校驗碼的生成過程見圖 3。以 RS (16,12, 2)為例，生成多項式為:g(x) =X4+α 75χ3+α 249χ2+α 78χ+α 6。
[0030]基帶處理模塊106將生成的糾錯編碼和原始數(shù)據(jù)一起進行交織，本實施例采用3個碼組(3X16)的短交織，交織方法如下表1和表2:
[0031]表1交織前編碼
[0032]
【權利要求】
1.一種十六電平高速窄帶調(diào)制解調(diào)器，包括數(shù)據(jù)接口模塊、基帶處理模塊、數(shù)字處理模塊，其中， 所述數(shù)據(jù)接口模塊用于進行外部數(shù)據(jù)源與基帶處理模塊之間的信號中轉(zhuǎn)，所述信號中轉(zhuǎn)包括內(nèi)外電路的隔離保護和電平變換； 所述基帶處理模塊分別與所述數(shù)據(jù)接口模塊、所述數(shù)字處理模塊雙向連接，所述基帶處理模塊對來自所述數(shù)據(jù)接口模塊的第一數(shù)據(jù)信號進行包括防抖、整形的基本優(yōu)化后，對獲得的第一數(shù)據(jù)進行編碼計算，生成冗余的第一糾錯碼，再將所述第一數(shù)據(jù)及第一糾錯碼進行交織，交織后的第二數(shù)據(jù)按照十六電平的映射關系生成碼元符號，然后發(fā)送至所述數(shù)字處理模塊，所述基帶處理模塊還對來自所述數(shù)字處理模塊的碼元符號逆向生成第三數(shù)據(jù)，并對所述第三數(shù)據(jù)信號進行甄別、解交織，逆向生成第四數(shù)據(jù)和第二糾錯碼，用第二糾錯碼計算所述第四數(shù)據(jù)的準確性并糾正所述第四數(shù)據(jù)中的可修復誤碼，恢復出所述第四數(shù)據(jù)的原始序列，并轉(zhuǎn)發(fā)至所述數(shù)據(jù)接口模塊。
2.如權利要求1所述的十六電平高速窄帶調(diào)制解調(diào)器，其特征在于，還包括控制及監(jiān)控模塊，與所述基帶處理模塊雙向連接，對所述基帶處理模塊的運行狀況進行監(jiān)控，若所述基帶處理模塊出現(xiàn)運行異常，所述控制及監(jiān)控模塊對所述基帶處理模塊重新進行初始化。
3.如權利要求1所述的十六電平高速窄帶調(diào)制解調(diào)器，其特征在于，還包括數(shù)據(jù)存儲模塊，與所述基帶處理模塊雙向連接，對來自所述基帶處理模塊數(shù)據(jù)進行暫存或永久儲存。
4.如權利要求3 所述的十六電平高速窄帶調(diào)制解調(diào)器，其特征在于，所述數(shù)據(jù)存儲模塊還對所述基帶處理模塊進行程序重新寫入。
5.如權利要求1所述的十六電平高速窄帶調(diào)制解調(diào)器，其特征在于，還包括模數(shù)和數(shù)模變換模塊和模擬信號匹配模塊； 所述數(shù)字處理模塊對來自所述基帶處理模塊的數(shù)據(jù)處理，描述出模擬信號特點提供給所述模數(shù)和數(shù)模變換模塊進行數(shù)模變換，所述數(shù)字處理模塊還對來自所述模數(shù)和數(shù)模變換模塊模數(shù)變換后的信號進行處理，還原出所述基帶處理模塊能識別的數(shù)據(jù)信號； 所述模數(shù)和數(shù)模變換模塊分別與所述數(shù)字處理模塊、所述模擬信號匹配模塊雙向連接，對來自所述數(shù)字處理模塊的信號進行數(shù)模轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換后的信號傳送給所述模擬信號匹配模塊，所述模數(shù)和數(shù)模變換模塊對來自所述模擬信號匹配模塊的信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換后的信號傳送給所述數(shù)字處理模塊； 所述模擬信號匹配模塊與外部的射頻模塊雙向連接，對來自所述模數(shù)和數(shù)模變換模塊的模擬信號進行放大濾波和阻抗變換以匹配所述射頻模塊的要求，所述模擬信號匹配模塊對來自所述射頻模塊的信號進行阻抗變換和放大濾波，使所述射頻模塊能滿足所述模數(shù)和數(shù)模變換模塊的變換要求。
6.如權利要求5所述的十六電平高速窄帶調(diào)制解調(diào)器，其特征在于，還包括所述射頻控制模塊，分別與所述基帶處理模塊、外部射頻模塊雙向連接，對來自基帶處理模塊的控制和采集命令轉(zhuǎn)換成外部射頻模塊能識別的指令，對來自外部射頻模塊的應答轉(zhuǎn)換成基帶處理模塊能識別的指令。
7.如權利要求1所述的十六電平高速窄帶調(diào)制解調(diào)器，其特征在于，所述基帶處理模塊中的前向糾錯編碼使用RS碼。
8.如權利要求1所述的十六電平高速窄帶調(diào)制解調(diào)器，其特征在于，所述基帶處理模塊中的前向 糾錯編碼使用RS (16，12，2)碼。
【文檔編號】H04L25/03GK103905144SQ201210579794
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2012年12月27日 優(yōu)先權日:2012年12月27日
【發(fā)明者】蔡冰昊, 項逢智, 龔勛, 巢獻忠 申請人:上海協(xié)同科技股份有限公司