CN103297380A - 一种非等功率正交相移键控信号的调制方法和调制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种非等功率正交相移键控服务信号的调制方法和调制装置。调制方法的技术方案包含四个步骤：步骤S1：根据两个正交相移键控服务信号的功率比计算交调参数b；步骤S2：计算交调参数a；步骤S3：根据两个正交相移键控服务信号的中心频率关系生成恒包络基带信号；步骤S4：将恒包络基带信号正交调制到载波。调制装置包括基带信号生成器、正交调制器。其中，基带信号生成器将两路非等功率正交相移键控服务信号合成一路恒包络基带信号，正交调制器将恒包络基带信号进行正交调制后输出。本发明将两个非等功率正交相移键控服务信号按给定的功率比和中心频率关系调制在一个载波上，实现恒定的信号包络和高的复用效率，提高了信号的发射质量和功率效率。

Description

一种非等功率正交相移键控信号的调制方法和调制装置

技术领域

本发明涉及卫星导航技术领域，特别是卫星导航系统的信号调制方法和调制装置，更具体地是涉及两个功率不相等的QPSK(Quadrature Phase Shift Keying，正交相移键控)信号的调制方法和调制装置。 

背景技术

GNSS(Global Navigation Satellite System，全球卫星导航系统)一般由卫星段、控制段和地面段组成。其中卫星段的GNSS卫星发射服务信号；地面段的GNSS接收器处理来自不同GNSS卫星的服务信号，计算与每颗GNSS卫星的距离并完成位置解算，从而获得导航定位服务。GNSS卫星发射的服务信号的调制方式是影响地面段GNSS接收器可获得的服务质量的主要因素。 

卫星段的GNSS卫星是严格的功率受限系统，为提高功率放大器效率，一般功率放大器工作在非线性饱和区，这就要求在一个频点发射的所有服务信号调制后必须满足恒定包络条件，否则包络的失真将会导致功率放大器产生幅度/幅度调制失真和幅度/相位调制失真，严重降低GNSS卫星发射的服务信号质量，因此如何在同一个频点实现多种不同服务信号的恒包络复用是设计服务信号调制的关键约束条件。 

以GPS(Global Positioning System,全球定位系统)的C/A码和P(Y)码为代表的早期GNSS服务信号在一个频点仅有两个扩频码（即对应于两个服务信号），采用简单的QPSK调制即可实现两个服务信号的恒包络复用。随着GNSS服务需求的拓展和信号设计技术的发展，需要在有限的导航频率资源内发射更多的服务信号，增加了恒包络复用的难度。 

不同GNSS的发展阶段和前期设计不同，需要恒包络复用的服务信号有一定差异。例如在中心频率为1191.795MHz的E5频点Galileo系统开发了AltBOC(Alternative Binary Offset Carrier,交替二进制偏移载波)调制，该调制将中心频率分别为1176.45MHz和1207.14MHz的两个QPSK服务信号复用到E5频点，既可以分别处理这两个服务信号，也可以将两个服务信号作为一个合信号进行联合处理获得更高的测量精度；北斗系统在1268.52MHz的B3频点开发了DualQPSK(Dual Quadrature Phase Shift Keying，双正交相移键控)调制，实现了在B3频点发射两个QPSK服务信号的功能。 

AltBOC和DualQPSK调制都是实现两个QPSK服务信号的恒包络复用的有效调制方法。其中AltBOC调制将两个功率相等但中心频率不同的QPSK服务信号以恒定的信号包络调制到这 两个信号中心频率平均值的载波上，实现高效率的发射。DualQPSK调制提出的目的则是将一个新的QPSK服务信号与已有QPSK服务信号进行恒包络复用，沿用已有的功率放大器等硬件设备，同时播发两个QPSK服务信号,实现服务能力的拓展。这两种调制的缺点是都只能处理功率相等的两个QPSK服务信号，不具备任何灵活性；DualQPSK调制要求两个QPSK服务信号中心频率必须相同，不能处理将不同中心频率的两个QPSK服务信号调制到其中一个服务信号载波的问题。在不同的应用背景中，对两个QPSK服务信号的功率比和中心频率关系可能有不同需求，例如北斗系统B3频点已经存在的QPSK服务信号与新增QPSK服务信号的功率比是待设计参量，而新增QPSK服务信号与已有QPSK服务信号中心频率可能不同，且必须在已有QPSK服务信号的载波上发射。 

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种非等功率正交相移键控服务信号的调制方法和调制装置，将两个非等功率的QPSK服务信号按给定的功率比和中心频率关系调制在一个载波上，实现恒定的信号包络和高的复用效率，提高信号的发射质量和功率效率。 

本发明的技术方案一提供一种非等功率正交相移键控服务信号的调制方法，其特征在于包括下述步骤： 

已知两个QPSK服务信号，每个QPSK服务信号由两路二进制扩频信号组成，设S₁(t)是在t时刻第一路信号的幅值，S₂(t)是在t时刻第二路信号的幅值，S₃(t)是在t时刻第三路信号的幅值，S₄(t)是在t时刻第四路信号的幅值，四路信号的幅值取值均为＋1或－1，S₁(t)和S₂(t)组成第一个QPSK服务信号，S₃(t)和S₄(t)组成第二个QPSK服务信号，并且S₁(t)、S₂(t)、S₃(t)和S₄(t)互不相关。第一个QPSK服务信号与第二个QPSK服务信号的功率比为1:p²(p>0)，p为功率参数。 

步骤S1：根据两个QPSK服务信号的功率比计算交调参数b。 

利用下式计算中间变量c和d： 

$c=-9p^2+9p^4+\sqrt{3}\·\sqrt{27p^4+632p^6+27p^8}$

$d=1-28{\left(\frac{4}{3c}\right)}^{1/3}\·p^2+{4\left(\frac{2c}{9}\right)}^{1/3}$

再根据如下三种情况之一计算交调参数b: 

第一种情况：当

时，交调参数b的计算公式如下： 

$b=-\frac{3}{4}+\frac{1}{4}\sqrt{d}+\frac{1}{2}\sqrt{\frac{1}{2}+7{\left(\frac{4}{3c}\right)}^{1/3}\·p^2-{\left(\frac{2c}{9}\right)}^{1/3}+\frac{1-16p^2}{2\sqrt{d}}}$

第二种情况：当

时，交调参数b的计算公式如下： 

$b=-\frac{3}{4}-\frac{1}{4}\sqrt{d}+\frac{1}{2}\sqrt{\frac{1}{2}+7{\left(\frac{4}{3c}\right)}^{1/3}\·p^2-{\left(\frac{2c}{9}\right)}^{1/3}-\frac{1-16p^2}{2\sqrt{d}}}$

第三种情况：当

时，交调参数b的计算公式如下： 

$b=-\frac{3}{4}+\frac{1}{4}\sqrt{3+2\sqrt{17}}$

步骤S2：计算交调参数a。 

根据交调参数b和功率参数p，按下式计算交调参数a: 

$a=\frac{b-1}{b+1}\·p$

步骤S3：根据两个QPSK服务信号的中心频率关系生成恒包络基带信号。 

两个QPSK服务信号的中心频率关系共有四种情况： 

第一种情况：如果两个QPSK服务信号的中心频率相同,并且要将两个QPSK服务信号调制到与它们中心频率相同的载波，则进行下述处理： 

根据交调参数b，a和功率参数p，按下式计算恒包络基带信号S(t): 

$\mathrm{IM}\left(t\right)={\mathrm{ae}}^{j\frac{\mathrm{\π}}{4}}{S}_1\left(t\right)\·S_2\left(t\right)\·S_3\left(t\right)-{\mathrm{ae}}^{j\frac{3\mathrm{\π}}{4}}{S}_1\left(t\right)\·S_2\left(t\right)\·S_4\left(t\right)$

$+{\mathrm{bS}}_1{\·S}_3\left(t\right)\·S_4\left(t\right)-{\mathrm{be}}^{j\frac{2\mathrm{\π}}{4}}{S}_2\left(t\right)\·S_3\left(t\right)\·S_4\left(t\right)$

$S\left(t\right)=\left(\frac{1}{\sqrt{2+{2p}^2+{2b}^2+{2a}^2}}\right)\·(S_1\left(t\right)+e^{j\frac{2\mathrm{\π}}{4}}{S}_2\left(t\right)+{\mathrm{pe}}^{j\frac{\mathrm{\π}}{4}}{S}_3\left(t\right)+{\mathrm{pe}}^{j\frac{3\mathrm{\π}}{4}}{S}_4\left(t\right)+\mathrm{IM}\left(t\right))$

由上面的公式可以看出，S(t)即是t时刻恒包络基带信号的取值。 

第二种情况：如果第二个QPSK服务信号的中心频率比第一个QPSK服务信号的中心频率高f_sc，f_sc>0，并且要将两个QPSK服务信号调制到第一个QPSK服务信号的载波，则进行下述处理： 

根据交调参数b，a和功率参数p，按下式计算恒包络基带信号S_U(t)： 

$S_U\left(t\right)=\left(\frac{1}{\sqrt{2+{2p}^2+{2b}^2+{2a}^2}}\right)\·\left(\begin{array}{c}(S_1\left(t\right)+{\mathrm{jS}}_2\left(t\right))+p\·(S_3\left(t\right)+{\mathrm{jS}}_4\left(t\right))\·({\mathrm{SC}}_1\left(t\right)+{\mathrm{jSC}}_1(t-T_{\mathrm{sc}}/4))\\ +b\·({\stackrel{\‾}{e}}_{\mathrm{aI}}\left(t\right)-j{\stackrel{\‾}{e}}_{\mathrm{aQ}}\left(t\right))\·{\mathrm{SC}}_2\left(t\right)\\ +a\·({\stackrel{\‾}{e}}_{\mathrm{bI}}\left(t\right)-j{\stackrel{\‾}{e}}_{\mathrm{bQ}}\left(t\right))\·({\mathrm{SC}}_1(t-T_{\mathrm{sc}}/4)+{\mathrm{jSC}}_1\left(t\right))\end{array}\right)$

其中

是按下式计算的t时刻四个交调分量的取值： 

${\stackrel{\‾}{e}}_{\mathrm{aI}}\left(t\right)=S_1\left(t\right)\·S_3\left(t\right){\·S}_4\left(t\right),{\stackrel{\‾}{e}}_{\mathrm{aQ}}\left(t\right)=S_2\left(t\right)\·S_3\left(t\right)\·S_4\left(t\right)$

${\stackrel{\‾}{e}}_{\mathrm{bI}}\left(t\right)=S_1\left(t\right)S_2\left(t\right)\·S_3\left(t\right),{\stackrel{\‾}{e}}_{\mathrm{bQ}}\left(t\right)=S_1\left(t\right)\·S_2\left(t\right)\·S_4\left(t\right)$

SC₁(t)和SC₂(t)是在t时刻的两个子载波信号的取值，取值规则由下表定义，表中T_sc=1/f_sc是这种情况的子载波周期，t mod T_sc是时间变量t对子载波周期T_sc取余数的结果。 

表1子载波取值规则 

表中第一行的后四列表示t mod T_sc四个可能的取值区间，SC₁(t)和SC₂(t)根据t mod T_sc落在哪个区间来确定取值，例如t mod T_sc的取值是3T_sc/8∈[T_sc/4,2T_sc/4)，则SC₁(t)和SC₂(t)应取第三列的取值，分别是

和-1。 

第三种情况：如果第二个QPSK服务信号的中心频率比第一个QPSK服务信号的中心频率低f_sc，f_sc>0，并且要将两个QPSK服务信号调制到第一个QPSK服务信号的载波，则进行下述处理： 

根据交调参数b，a和功率参数p，按下式计算恒包络基带信号S_L(t)： 

$S_L\left(t\right)=\left(\frac{1}{\sqrt{2+{2p}^2+{2b}^2+{2a}^2}}\right)\·\left(\begin{array}{c}(S_1\left(t\right)+{\mathrm{jS}}_2\left(t\right))+p(S_3\left(t\right)+{\mathrm{jS}}_4\left(t\right))\·({\mathrm{SC}}_1(t-T_{\mathrm{sc}}/4)+{\mathrm{jSC}}_1\left(t\right))\\ +b\·({\stackrel{\‾}{e}}_{\mathrm{aI}}\left(t\right)-j{\stackrel{\‾}{e}}_{\mathrm{aQ}}\left(t\right))\·{\mathrm{SC}}_2\left(t\right)\\ +a({\stackrel{\‾}{e}}_{\mathrm{bI}}\left(t\right)-j{\stackrel{\‾}{e}}_{\mathrm{bQ}}\left(t\right))({\mathrm{SC}}_1\left(t\right)+{\mathrm{jSC}}_1(t-T_{\mathrm{sc}}/4))\end{array}\right)$

其中是t时刻四个交调分量的取值，与第二种情况的定义相同，SC₁(t)和SC₂(t)是在t时刻两个子载波信号的取值，取值规则与表1相同。 

第四种情况：如果第二个QPSK服务信号的中心频率比第一个QPSK服务信号的中心频率低f_sc，f_sc>0，并且要将两个QPSK服务信号调制到频率是它们中心频率平均值的载波上，则进行下述处理： 

先根据第一种情况中恒包络基带信号S(t)的计算公式，计算四路二进制扩频信号的十六 种取值组合得到的恒包络基带信号S(t)，再由S(t)得到其相位角Arg(S(t))。相位角与四路二进制扩频信号取值组合的对应关系如下表所示，表中前四行是四路二进制扩频信号的取值组合，第五行是对应的相位角。 

表2两个QPSK服务信号中心频率相同的恒包络基带信号相位角 

S1(t)	-1	-1	-1	-1	-1	-1	-1	-1	1	1	1	1	1	1	1	1
																	S2(t)	-1	-1	-1	-1	1	1	1	1	-1	-1	-1	-1	1	1	1	1
S3(t)	-1	-1	1	1	-1	-1	1	1	-1	-1	1	1	-1	-1	1	1
																	S4(t)	-1	1	-1	1	-1	1	-1	1	-1	1	-1	1	-1	1	-1	1
Arg(S(t))	θ0	θ1	θ2	θ3	θ4	θ5	θ6	θ7	θ8	θ9	θ10	θ11	θ12	θ13	θ14	θ15

根据上表计算得到的相位角Arg(S(t))的十六个取值。 

再按下表计算相位中间信号θ(t)，表中T_sc=2/f_sc是这种情况的子载波周期，t mod T_sc是时间变量t对子载波周期T_sc取余数的结果 

表3相位中间信号的查找表 

上表是一个二维查找结构，前四行表示四路二进制扩频信号的十六种取值组合，后八行的第二列表示t mod T_sc的八种可能的取值区间。计算给定时间变量t的相位中间信号θ(t)时，可先根据t mod T_sc位于哪个取值区间确定后八行中的行位置，再根据t时刻的四路二进制扩频信号取值，确定位于后十六列中的列位置，从而唯一确定该时刻相位中间信号θ(t)的取值。 

根据相位中间信号θ(t)和时间变量t，按下式计算相位调制信号： 

将相位调制信号按下式进行复指数调制，得到恒包络基带信号S_M(t)： 

步骤S4：将恒包络基带信号正交调制到载波。 

将上一步中得到的恒包络基带信号的实部信号和虚部信号分别调制到频率相同但相位相差π/2的两个载波上，形成两个调制信号，载波的频率根据实际应用需求选取。将上述两个调制信号相加或相减，形成正交调制到载波的服务信号。 

本发明的技术方案二提供一种非等功率正交相移键控服务信号的调制装置，包括基带信号生成器、正交调制器。其中，基带信号生成器将两路非等功率正交相移键控服务信号合成一路恒包络基带信号，输出恒包络基带信号的实部信号和虚部信号至正交调制器，正交调制器将输入的信号进行正交调制后输出。基带信号生成器利用具有存储和计算功能的数字逻辑器件，例如现场可编程逻辑阵列、数字信号处理器等制作。 

基带信号生成器接收时间变量t，四路二进制扩频信号S₁(t)、S₂(t)、S₃(t)、S₄(t)，两个QPSK服务信号的功率参数p，两个QPSK服务信号的中心频率参数f_sc，以及信号选择参数M。其中S₁(t)是在t时刻第一路信号的幅值，S₂(t)是在t时刻第二路信号的幅值，S₃(t)是在t时刻第三路信号的幅值，S₄(t)是在t时刻第四路信号的幅值，四路信号的幅值取值均为＋1或－1，S₁(t)和S₂(t)组成第一个QPSK服务信号，S₃(t)和S₄(t)组成第二个QPSK服务信号。第一个QPSK服务信号与第二个QPSK服务信号的功率比为1:p²(p>0)，p为功率参数。第二个QPSK服务信号中心频率减去第一个QPSK服务信号中心频率是中心频率参数f_sc。信号选择参数M是确定载波与两个QPSK服务信号中心频率关系的参数，取值为0、1或2。M取0表示两个QPSK服务信号中心频率相同且被调制到频率是它们中心频率的载波上，M取1表示两个QPSK服务信号中心频率不相同且被调制到频率是第一个QPSK服务信号中心频率的载波上，M取2表示两个QPSK服务信号中心频率不相同且被调制到频率是两个QPSK服务信号中心频率平均值的载波上。 

基带信号生成器包括交调参数b计算模块、交调参数a计算模块、相位参数计算模块、 等中心频率恒包络基带信号计算模块、上边带恒包络基带信号计算模块、下边带恒包络基带信号计算模块、双边带恒包络基带信号计算模块、信号选择模块。 

①交调参数b计算模块 

交调参数b计算模块的输入是功率参数p，该模块的逻辑功能是： 

先按下式计算中间变量c和d： 

$c=-9p^2+9p^4+\sqrt{3}\·\sqrt{27p^4+632p^6+27p^8}$

$d=1-28{\left(\frac{4}{3c}\right)}^{1/3}\·p^2+{4\left(\frac{2c}{9}\right)}^{1/3}$

再根据如下三种情况计算交调参数b： 

第一种情况若按下式计算交调参数b: 

$b=-\frac{3}{4}+\frac{1}{4}\sqrt{d}+\frac{1}{2}\sqrt{\frac{1}{2}+7{\left(\frac{4}{3c}\right)}^{1/3}\·p^2-{\left(\frac{2c}{9}\right)}^{1/3}+\frac{1-16p^2}{2\sqrt{d}}}$

第二种情况若

按下式计算交调参数b： 

$b=-\frac{3}{4}-\frac{1}{4}\sqrt{d}+\frac{1}{2}\sqrt{\frac{1}{2}+7{\left(\frac{4}{3c}\right)}^{1/3}\·p^2-{\left(\frac{2c}{9}\right)}^{1/3}-\frac{1-16p^2}{2\sqrt{d}}}$

第三种情况若

按下式计算交调参数b： 

$b=-\frac{3}{4}+\frac{1}{4}\sqrt{3+2\sqrt{17}}$

交调参数b计算模块的输出是交调参数b，输出给交调参数a计算模块和相位参数计算模块。 

②交调参数a计算模块 

交调参数a计算模块的输入是功率参数p和交调参数b，其逻辑功能是按下式计算出交调参数a，并输出给相位参数计算模块： 

$a=\frac{b-1}{b+1}\·p$

③相位参数计算模块 

相位参数计算模块的输入是功率参数p，交调参数a和b，该模块的逻辑功能是计算变 量S′的相位角的16个取值，变量S′的计算公式如下： 

$S^{\′}=\left(\frac{1}{\sqrt{2+{2p}^2+{2b}^2+{2a}^2}}\right)\·(S_1^{\′}+e^{j\frac{2\mathrm{\π}}{4}}{S}_2^{\′}+{\mathrm{pe}}^{j\frac{\mathrm{\π}}{4}}{S}_3^{\′}+{\mathrm{pe}}^{j\frac{3\mathrm{\π}}{4}}{S}_4^{\′}+{\mathrm{IM}}^{\′})$

其中IM′按下式计算： 

${\mathrm{IM}}^{\′}={\mathrm{ae}}^{j\frac{\mathrm{\π}}{4}}{S}_1^{\′}\·S_2^{\′}\·S_3^{\′}-{\mathrm{ae}}^{j\frac{3\mathrm{\π}}{4}}{S}_1^{\′}\·S_2^{\′}\·S_4^{\′}$

$+{\mathrm{bS}}_1^{\′}\·S_3^{\′}\·S_4^{\′}-{\mathrm{be}}^{j\frac{2\mathrm{\π}}{4}}{S}_2^{\′}\·S_3^{\′}\·S_4^{\′}$

计算S′时，变量S′₁、S′₂、S′₃、S′₄的取值均为﹢1或-1，根据变量S′₁、S′₂、S′₃、S′₄取值组合先计算IM′，再得到变量S′，从而得到代表S′相位角的16个取值，即相位参数θ₀～θ₁₅，如下表所示。 

表4相位参数查找表 

S′1	-1	-1	-1	-1	-1	-1	-1	-1	1	1	1	1	1	1	1	1
																	S′2	-1	-1	-1	-1	1	1	1	1	-1	-1	-1	-1	1	1	1	1
S′3	-1	-1	1	1	-1	-1	1	1	-1	-1	1	1	-1	-1	1	1
																	S′4	-1	1	-1	1	-1	1	-1	1	-1	1	-1	1	-1	1	-1	1
Arg(S′)	θ0	θ1	θ2	θ3	θ4	θ5	θ6	θ7	θ8	θ9	θ10	θ11	θ12	θ13	θ14	θ15

表中前四行是变量S′₁、S′₂、S′₃、S′₄的取值组合，第五行是对应变量S′的相位角的取值，也即十六个相位参数。相位参数θ₀～θ₁₅输出给等中心频率恒包络基带信号计算模块、上边带恒包络基带信号计算模块、下边带恒包络基带信号计算模块、双边带恒包络基带信号计算模块。 

④等中心频率恒包络基带信号计算模块 

等中心频率恒包络基带信号计算模块的输入是时间变量t，四路二进制扩频信号S₁(t)、S₂(t)、S₃(t)、S₄(t)以及相位参数θ₀～θ₁₅，输出是恒包络基带信号S(t)。该模块根据输入按下表计算相位调制信号γ(t)。 

表5等中心频率的相位查找表 

S1(t)	-1	-1	-1	-1	-1	-1	-1	-1	1	1	1	1	1	1	1	1
																	S2(t)	-1	-1	-1	-1	1	1	1	1	-1	-1	-1	-1	1	1	1	1
S3(t)	-1	-1	1	1	-1	-1	1	1	-1	-1	1	1	-1	-1	1	1
																	S4(t)	-1	1	-1	1	-1	1	-1	1	-1	1	-1	1	-1	1	-1	1
γ(t)	θ0	θ1	θ2	θ3	θ4	θ5	θ6	θ7	θ8	θ9	θ10	θ11	θ12	θ13	θ14	θ15

表中前四行是四路二进制扩频信号的取值组合，第五行是对应的相位调制信号取值，将 相位调制信号γ(t)进行复指数调制得到S(t)，即S(t)=e^jγ(t)。 

⑤上边带恒包络基带信号计算模块 

上边带恒包络基带信号计算模块的输入是时间变量t，四路二进制扩频信号S₁(t)、S₂(t)、S₃(t)、S₄(t)，中心频率参数f_sc，以及相位参数θ₀～θ₁₅，输出是恒包络基带信号S_U(t)。上边带恒包络基带信号计算模块的逻辑功能是：当f_sc≤0时输出的S_U(t)始终为零；当f_sc>0时先计算子载波周期T_sc=1/|f_sc|，再根据输入按下表计算相位调制信号

表6上边带单边调制的相位查找表 

上表是一个二维查找结构，t mod T_sc是时间变量t对T_sc取余数的结果，前四行表示四路二进制扩频信号的十六种取值组合，后四行的第二列表示t mod T_sc的四种可能的取值区间。计算给定时间变量t的相位调制信号

时，可先根据t mod T_sc位于哪个取值区间确定后四行中的行位置，再根据t时刻的四路二进制扩频信号取值，确定位于后十六列中的列位置，从而唯一确定该时刻

的取值。例如t mod T_sc的取值是3T_sc/8∈[T_sc/4,2T_sc/4)时，行位置在倒数第三行，若在t时刻的S₁(t)取值1，S₂(t)取值1，S₃(t)取值-1，S₄(t)取值1，则列位置在倒数第三列，在该位置查表得到的相位调制信号

取值为θ₁₂。将相位调制信号进行复指数调制得到S_U(t)，即

⑥下边带恒包络基带信号计算模块 

下边带恒包络基带信号计算模块的输入是时间变量t，四路二进制扩频信号S₁(t)、S₂(t)、S₃(t)、S₄(t)，中心频率参数f_sc，以及相位参数θ₀～θ₁₅，输出是恒包络基带信号S_L(t)。当f_sc≥0时S_L(t)始终为零，当f_sc<0时先计算子载波周期T_sc=1/|f_sc|，根据输入按下表计算相位调制信号ψ(t)。 

表7下边带单边调制的相位查找表 

上表是一个二维查找结构，t mod T_sc是时间变量t对T_sc取余数的结果，前四行表示四路二进制扩频信号的十六种取值组合，后四行的第二列表示t mod T_sc的四种可能的取值区间。计算给定时间变量t的相位调制信号ψ(t)时，可先根据t mod T_sc位于哪个取值区间确定后四行中的行位置，再根据t时刻的四路二进制扩频信号取值，确定位于后十六列中的列位置，从而唯一确定该时刻ψ(t)的取值。将相位调制信号ψ(t)进行复指数调制得到S_L(t)，即S_L(t)=e^jψ(t)。 

⑦双边带恒包络基带信号计算模块 

双边带恒包络基带信号计算模块的输入是时间变量t，四路二进制扩频信号S₁(t)、S₂(t)、S₃(t)、S₄(t)，中心频率参数f_sc，以及相位参数θ₀～θ₁₅，输出是恒包络基带信号S_M(t)。若f_sc≥0时S_M(t)始终为零；若f_sc<0时先计算子载波周期T_s′_c=2/|f_sc|，再根据输入按下表计算相位中间信号θ(t)。 

表8相位中间信号的查找表 

上表是一个二维查找结构，t mod T′_sc是时间变量t对T′_sc取余数的结果，前四行表示四路二进制扩频信号的十六种取值组合，后八行的第二列表示t mod T′_sc的八种可能的取值区间。计算给定时间变量t的相位中间信号θ(t)时，可先根据t mod T′_sc位于哪个取值区间确定后八行中的行位置，再根据t时刻的四路二进制扩频信号取值，确定位于后十六列中的列位置，从而唯一确定该时刻相位中间信号θ(t)的取值。 

根据相位中间信号θ(t)和时间变量t，按下式计算相位调制信号: 

将相位调制信号进行复指数调制，得到S_M(t)，即S_M(t)=e^jφ(t)，输出给信号选择模块。 

⑧信号选择模块 

信号选择模块的输入是中心频率参数f_sc，信号选择参数M，恒包络基带信号S(t)、S_U(t)、S_L(t)和S_M(t)，输出是实部信号Real(t)和虚部信号Imag(t)。信号选择模块的逻辑功能是：当f_sc=0时，不论信号选择参数M的取值如何，均将S(t)的实部信号和虚部信号输出作为实部信号Real(t)和虚部信号Imag(t)；当f_sc>0且M=1时，将S_U(t)的实部信号和虚部信号输出作为实部信号Real(t)和虚部信号Imag(t)；当f_sc<0且M=1时，将S_L(t)的实部信号和虚部信号输出作为实部信号Real(t)和虚部信号Imag(t)；当f_sc<0且M=2时，将S_M(t)的实部信号和虚部信号输出作为实部信号Real(t)和虚部信号Imag(t)；其它中心频率参数f_sc和信号选择参数M的组合情况均输出全零信号，也即输出为零的实部信号Real(t)和虚部信号Imag(t)。实部信号Real(t)和虚部信号Imag(t)是信号选择模块的输出，也作为基带信号生成器的输出给正交调制器。 

正交调制器将输入的实部信号Real(t)和虚部信号Imag(t)根据需要的载波频率进行正交调制，输出具有恒定包络的服务信号。 

本发明提供的一种非等功率正交相移键控服务信号的调制方法或调制装置的有益效果是： 

将两个任意功率比的QPSK服务信号合成为一路恒包络信号进行发射，其中两个QPSK服务信号的中心频率可以相同也可以不同，恒包络信号可以调制到任意一个QPSK服务信号的载波，或调制到两个QPSK服务信号中心频率平均值的载波，与功率比固定的DualQPSK和AltBOC调制等现有技术比较，具有极大的灵活性。该方案使得在一个QPSK服务信号基础上扩充一个新的QPSK服务信号，不需要额外增加一套独立的调制器与发射链路，可沿用已有QPSK服务信号的调制器和发射链路进行发射。若两个QPSK服务信号的中心频率相同，复用效率由下式计算: 

${\mathrm{\&eta;}}_0=\frac{1+p^2}{1+p^2+b^2+a^2}$

若两个QPSK服务信号存在不为零的中心频率差，且调制到第一个QPSK服务信号的载波，复用效率由下式计算： 

${\mathrm{\&eta;}}_1=\frac{1+0.8105p^2}{1+p^2+b^2+a^2}$

若两个QPSK服务信号存在不为零的中心频率差，且调制到频率是两个QPSK服务信号中心频率平均值的载波，复用效率由下式计算： 

${\mathrm{\&eta;}}_2=0.9496\frac{1+p^2}{1+p^2+b^2+a^2}$

本发明提供的一种非等功率正交相移键控服务信号的调制方法，步骤简单，在计算量小的情况下可实现恒定的信号包络，复用效率高；调制方法采用解析方式，没有基于数值方式的计算误差；两个QPSK服务信号的功率比和中心频率可任意配置，灵活性极高；对两个QPSK服务信号包含的四个不相关二进制扩频信号的具体形式没有限制，可以灵活适应不同的应用需求。 

本发明提供的一种非等功率正交相移键控服务信号的调制装置，通过简单的配置功率参数和中心频率参数，即可灵活地按设定参数实现两个QPSK服务信号的恒包络复用和发射；对于已经存在一个QPSK服务信号的应用，不需要额外增加一套独立的调制装置即可增加一个QPSK服务信号；结构简单可靠，灵活性高，易于实现。 

附图说明

图1是本发明技术方案一提供的一种非等功率正交相移键控服务信号的调制方法的原理流程示意图； 

图2是本发明技术方案二提供的一种非等功率正交相移键控服务信号的调制装置的原理结构示意图； 

图3是本发明技术方案二中的基带信号生成器的原理结构示意图； 

图4是功率比与复用效率的关系。 

具体实施方式

下面将以采用直接序列扩频技术的卫星导航服务信号为实施例，参考附图详细描述本发明的一种非等功率正交相移键控服务信号的调制方法和调制装置，实现两个非等功率正交相移键控服务信号的恒包络调制。已知两个QPSK服务信号，每个QPSK服务信号由两路二进制扩频信号组成，二进制扩频信号可以包括扩频码、二进制偏移载波、导航电文、二次扩频码等信息。 

图1是本发明技术方案一提供的一种非等功率正交相移键控服务信号的调制方法的原理流程示意图，该方法包含四个步骤： 

步骤S1：根据两个QPSK服务信号的功率比计算交调参数b。 

步骤S2：计算交调参数a。 

步骤S3：根据两个QPSK服务信号的中心频率关系生成恒包络基带信号。 

步骤S4：将恒包络基带信号正交调制到载波。 

图2是本发明技术方案二提供的一种非等功率正交相移键控服务信号的调制装置的原理结构示意图，包括基带信号生成器、正交调制器。基带信号生成器的输入是时间变量t，四路二进制扩频信号S₁(t)、S₂(t)、S₃(t)、S₄(t)，两个QPSK服务信号的功率参数p，两个QPSK服务信号的中心频率参数f_sc，以及信号选择参数M。其中S₁(t)是在t时刻第一路信号的幅值，S₂(t)是在t时刻第二路信号的幅值，S₃(t)是在t时刻第三路信号的幅值，S₄(t)是在t时刻第四路信号的幅值，四路信号的幅值取值均为＋1或－1，S₁(t)和S₂(t)组成第一个QPSK服务信号，S₃(t)和S₄(t)组成第二个QPSK服务信号。第一个QPSK服务信号与第二个QPSK服务信号的功率比为1:p²(p>0)，p为功率参数。第二个QPSK服务信号中心频率减去第一个QPSK服务信号中心频率是中心频率参数f_sc。信号选择参数M是确定载波与两个QPSK服务信号中心频率关系的参数，取值为0、1或2。M取0表示两个QPSK服务信号中心频率相同且被调制到频率是它们中心频率的载波上，M取1表示两个QPSK服务信号中心频率不相同且被调制到 频率是第一个QPSK服务信号中心频率的载波上，M取2表示两个QPSK服务信号中心频率不相同且被调制到频率是两个QPSK服务信号中心频率平均值的载波上。基带信号生成器的输出是恒包络基带信号的实部信号Real(t)和虚部信号Imag(t)。正交调制器的输入是实部信号Real(t)和虚部信号Imag(t)，正交调制器将实部信号Real(t)和虚部信号Imag(t)根据需要的载波频率进行正交调制，输出具有恒定包络的服务信号。 

图3是本发明技术方案二中的基带信号生成器的原理结构示意图。基带信号生成器包括交调参数b计算模块、交调参数a计算模块、相位参数计算模块、等中心频率恒包络基带信号计算模块、上边带恒包络基带信号计算模块、下边带恒包络基带信号计算模块、双边带恒包络基带信号计算模块、信号选择模块。交调参数b计算模块的输入是功率参数p，输出是交调参数b，输出给交调参数a计算模块和相位参数计算模块；交调参数a计算模块的输入是功率参数p和交调参数b，输出是交调参数a，输出给相位参数计算模块；相位参数计算模块的输入是功率参数p、交调参数b和交调参数a，输出十六个相位参数θ₀～θ₁₅给等中心频率恒包络基带信号计算模块、上边带恒包络基带信号计算模块、下边带恒包络基带信号计算模块、双边带恒包络基带信号计算模块；等中心频率恒包络基带信号计算模块的输入是时间变量t，四路二进制扩频信号S₁(t)，S₂(t)，S₃(t)，S₄(t)，以及相位参数θ₀～θ₁₅，输出是恒包络基带信号S(t)。上边带恒包络基带信号计算模块的输入是时间变量t，四路二进制扩频信号S₁(t)，S₂(t)，S₃(t)，S₄(t)，中心频率参数f_sc，以及相位参数θ₀～θ₁₅，输出是恒包络基带信号S_U(t)。下边带恒包络基带信号计算模块的输入是时间变量t，四路二进制扩频信号S₁(t)，S₂(t)，S₃(t)，S₄(t)，中心频率参数f_sc，以及相位参数θ₀～θ₁₅，输出是恒包络基带信号S_L(t)。双边带恒包络基带信号计算模块的输入是时间变量t，四路二进制扩频信号S₁(t)，S₂(t)，S₃(t)，S₄(t)，中心频率参数f_sc，以及相位参数θ₀～θ₁₅，输出是恒包络基带信号S_M(t)。信号选择模块的输入是中心频率参数f_sc，信号选择参数M，恒包络基带信号S(t)、S_U(t)、S_L(t)和S_M(t)，输出是实部信号Real(t)和虚部信号Imag(t)，该模块输出也是基带信号生成器的输出。 

图4是根据本发明的公式计算出的功率比与复用效率的关系。图的横轴是第二个QPSK服务信号与第一个QPSK服务信号的功率比，图的纵轴是复用效率，“——”表示的实线是两个QPSK服务信号中心频率相等的复用效率η₀；“······”表示的点线是两个QPSK服务信号中心频率不相同，且调制到第一个QPSK服务信号中心频率载波的复用效率η₁；“-·-”表示的点划线是两个QPSK服务信号中心频率不相同，且调制到两个QPSK服务信号中心频率平均值的 载波的复用效率η₂。 

从图中可知两个QPSK服务信号没有中心频率差时，若功率相等则复用效率η₀最低，最低效率为85.36%；有中心频率差且调制到第一个QPSK服务信号的载波时，若第二个QPSK服务信号功率低于第一个QPSK服务信号，则复用效率η₁较高；相同的功率比参数条件下，复用效率η₂是没有中心频率差的复用效率η₀的94.96%。三种情况下，复用效率都较高。 

将本发明的恒包络基带信号乘以任意常数，或将相位查找表增加或减小固定的相位角度，得到的调制方法和调制装置仍属于本发明的保护内容。 

Claims (2)

1.一种非等功率正交相移键控服务信号的调制方法，已知两个QPSK(Quadrature PhaseShift Keying，正交相移键控)服务信号，每个QPSK服务信号由两路二进制扩频信号组成，设S₁(t)是在t时刻第一路信号的幅值，S₂(t)是在t时刻第二路信号的幅值，S₃(t)是在t时刻第三路信号的幅值，S₄(t)是在t时刻第四路信号的幅值，四路信号的幅值取值均为＋1或－1，S₁(t)和S₂(t)组成第一个QPSK服务信号，S₃(t)和S₄(t)组成第二个QPSK服务信号，并且S₁(t)、S₂(t)、S₃(t)和S₄(t)互不相关；第一个QPSK服务信号与第二个QPSK服务信号的功率比为1:p²(p>0)，p为功率参数；

其特征在于包括下述步骤：

步骤S1：根据两个QPSK服务信号的功率比计算交调参数b；

利用下式计算中间变量c和d：

$c=-{9p}^2+{9p}^4+\sqrt{3}\&CenterDot;\sqrt{{27p}^4+{632p}^6+{27p}^8}$

$d=1-28{\left(\frac{4}{3c}\right)}^{1/3}\&CenterDot;p^2+4{\left(\frac{2c}{9}\right)}^{1/3}$

再根据如下三种情况之一计算交调参数b:

第一种情况：当

时，交调参数b的计算公式如下：

$b=-\frac{3}{4}+\frac{1}{4}\sqrt{d}+\frac{1}{2}\sqrt{\frac{1}{2}+7{\left(\frac{4}{3c}\right)}^{1/3}\&CenterDot;p^2-{\left(\frac{2c}{9}\right)}^{1/3}+\frac{1-16p^2}{2\sqrt{d}}}$

第二种情况：当

时，交调参数b的计算公式如下：

$b=-\frac{3}{4}-\frac{1}{4}\sqrt{d}+\frac{1}{2}\sqrt{\frac{1}{2}+7{\left(\frac{4}{3c}\right)}^{1/3}\&CenterDot;p^2-{\left(\frac{2c}{9}\right)}^{1/3}-\frac{1-16p^2}{2\sqrt{d}}}$

第三种情况：当

时，交调参数b的计算公式如下：

$b=-\frac{3}{4}+\frac{1}{4}\sqrt{3+2\sqrt{17}}$

步骤S2：计算交调参数a；

根据交调参数b和功率参数p，按下式计算交调参数a:

$a=\frac{b-1}{b+1}\&CenterDot;p$

步骤S3：根据两个QPSK服务信号的中心频率关系生成恒包络基带信号；

两个QPSK服务信号的中心频率关系共有四种情况：

第一种情况：如果两个QPSK服务信号的中心频率相同,并且要将两个QPSK服务信号调制到与它们中心频率相同的载波，则进行下述处理：

根据交调参数b，a和功率参数p，按下式计算恒包络基带信号S(t):

$\mathrm{IM}\left(t\right)={\mathrm{ae}}^{j\frac{\mathrm{\&pi;}}{4}}{S}_1\left(t\right)\&CenterDot;S_2\left(t\right)\&CenterDot;S_3\left(t\right)-{\mathrm{ae}}^{j\frac{3\mathrm{\&pi;}}{4}}{S}_1\left(t\right)\&CenterDot;S_2\left(t\right)\&CenterDot;S_4\left(t\right)$

${+\mathrm{bS}}_1\left(t\right)\&CenterDot;S_3\left(t\right)\&CenterDot;S_4\left(t\right)-{\mathrm{be}}^{j\frac{2\mathrm{\&pi;}}{4}}{S}_2\left(t\right)\&CenterDot;S_3\left(t\right)\&CenterDot;S_4\left(t\right)$

$S\left(t\right)=\left(\frac{1}{\sqrt{2+{2p}^2+{2b}^2+{2a}^2}}\right)\&CenterDot;(S_1\left(t\right)+e^{j\frac{2\mathrm{\&pi;}}{4}}{S}_2\left(t\right)+p{e}^{j\frac{\mathrm{\&pi;}}{4}}{S}_3\left(t\right)+{\mathrm{pe}}^{j\frac{3\mathrm{\&pi;}}{4}}{S}_4\left(t\right)+\mathrm{IM}\left(t\right))$

第二种情况：如果第二个QPSK服务信号的中心频率比第一个QPSK服务信号的中心频率高f_sc，f_sc>0，并且要将两个QPSK服务信号调制到第一个QPSK服务信号的载波，则进行下述处理：

根据交调参数b，a和功率参数p，按下式计算恒包络基带信号S_U(t)：

$S_U\left(t\right)=\left(\frac{1}{\sqrt{2+{2p}^2+{2b}^2+{2a}^2}}\right)\&CenterDot;\left(\begin{array}{c}(S_1\left(t\right)+{\mathrm{jS}}_2\left(t\right))+p\&CenterDot;(S_3\left(t\right)+{\mathrm{jS}}_4\left(t\right))\&CenterDot;({\mathrm{SC}}_1\left(t\right)+{\mathrm{jSC}}_1(t-T_{\mathrm{sc}}/4))\\ +b\&CenterDot;({\stackrel{\&OverBar;}{e}}_{\mathrm{aI}}\left(t\right)-{j\stackrel{\&OverBar;}{e}}_{\mathrm{aQ}}(t\left)\right)\&CenterDot;{\mathrm{SC}}_2\left(t\right)\\ +a\&CenterDot;\left({\stackrel{\&OverBar;}{e}}_{\mathrm{bI}}\right(t)-{j\stackrel{\&OverBar;}{e}}_{\mathrm{bQ}}(t\left)\right)\&CenterDot;({\mathrm{SC}}_1(t-T_{\mathrm{sc}}/4)+{\mathrm{jSC}}_1\left(t\right))\end{array}\right)$

其中是按下式计算的t时刻四个交调分量的取值：

${\stackrel{\&OverBar;}{e}}_{\mathrm{aI}}\left(t\right)=S_1\left(t\right)\&CenterDot;S_3\left(t\right)\&CenterDot;S_4\left(t\right),{\stackrel{\&OverBar;}{e}}_{\mathrm{aQ}}\left(t\right)=S_2\left(t\right)\&CenterDot;S_3\left(t\right)\&CenterDot;S_4\left(t\right)$

${\stackrel{\&OverBar;}{e}}_{\mathrm{bI}}\left(t\right)=S_1\left(t\right)\&CenterDot;S_2\left(t\right)\&CenterDot;S_3\left(t\right),{\stackrel{\&OverBar;}{e}}_{\mathrm{bQ}}\left(t\right)=S_1\left(t\right)\&CenterDot;S_2\left(t\right)\&CenterDot;S_4\left(t\right)$

SC₁(t)和SC₂(t)是在t时刻的两个子载波信号的取值，取值规则由下表定义，表中T_sc=1/f_sc是这种情况的子载波周期，t mod T_sc是时间变量t对子载波周期T_sc取余数的结果；

表中第一行的后四列表示t mod T_sc四个可能的取值区间，SC₁(t)和SC₂(t)根据t mod T_sc落在哪个区间来确定取值；

第三种情况：如果第二个QPSK服务信号的中心频率比第一个QPSK服务信号的中心频率低f_sc，f_sc>0，并且要将两个QPSK服务信号调制到第一个QPSK服务信号的载波，则进行下述处理：

根据交调参数b，a和功率参数p，按下式计算恒包络基带信号S_L(t)：

$S_L\left(t\right)=\left(\frac{1}{\sqrt{2+{2p}^2+{2b}^2+{2a}^2}}\right)\&CenterDot;\left(\begin{array}{c}(S_1\left(t\right)+{\mathrm{jS}}_2\left(t\right))+p(S_3\left(t\right)+{\mathrm{jS}}_4\left(t\right))\&CenterDot;\left({\mathrm{SC}}_1(t-T_{\mathrm{sc}}/4)+{\mathrm{jSC}}_1\left(t\right)\right)\\ +b\&CenterDot;({\stackrel{\&OverBar;}{e}}_{\mathrm{aI}}\left(t\right)-{j\stackrel{\&OverBar;}{e}}_{\mathrm{aQ}}(t\left)\right)\&CenterDot;{\mathrm{SC}}_2\left(t\right)\\ +a\&CenterDot;\left({\stackrel{\&OverBar;}{e}}_{\mathrm{bI}}\right(t)-{j\stackrel{\&OverBar;}{e}}_{\mathrm{bQ}}(t\left)\right)\&CenterDot;({\mathrm{SC}}_1\left(t\right)+{\mathrm{jSC}}_1(t-T_{\mathrm{sc}}/4))\end{array}\right)$

其中

是t时刻四个交调分量的取值，与第二种情况的定义相同，SC₁(t)和SC₂(t)是在t时刻两个子载波信号的取值，取值规则与上表相同；

第四种情况：如果第二个QPSK服务信号的中心频率比第一个QPSK服务信号的中心频率低f_sc，f_sc>0，并且要将两个QPSK服务信号调制到频率是它们中心频率平均值的载波上，则进行下述处理：

先根据第一种情况中恒包络基带信号S(t)的计算公式，计算四路二进制扩频信号的十六种取值组合得到的恒包络基带信号S(t)，再由S(t)得到其相位角Arg(S(t))；相位角与四路二进制扩频信号取值组合的对应关系如下表所示，表中前四行是四路二进制扩频信号的取值组合，第五行是对应的相位角；

S₁(t) -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 1 1 1 1 1 1 1 1 S₂(t) -1 -1 -1 -1 1 1 1 1 -1 -1 -1 -1 1 1 1 1 S₃(t) -1 -1 1 1 -1 -1 1 1 -1 -1 1 1 -1 -1 1 1 S₄(t) -1 1 -1 1 -1 1 -1 1 -1 1 -1 1 -1 1 -1 1 Arg(S(t)) θ₀ θ₁ θ₂ θ₃ θ₄ θ₅ θ₆ θ₇ θ₈ θ₉ θ₁₀ θ₁₁ θ₁₂ θ₁₃ θ₁₄ θ₁₅

根据上表计算得到的相位角Arg(S(t))的十六个取值；

再按下表计算相位中间信号θ(t)，表中T_sc=2/f_sc是这种情况的子载波周期，t mod T_sc是时间变量t对子载波周期T_sc取余数的结果

上表是一个二维查找结构，前四行表示四路二进制扩频信号的十六种取值组合，后八行的第二列表示t mod T_sc的八种可能的取值区间；计算给定时间变量t的相位中间信号θ(t)时，可先根据t mod T_sc位于哪个取值区间确定后八行中的行位置，再根据t时刻的四路二进制扩频信号取值，确定位于后十六列中的列位置，从而唯一确定该时刻相位中间信号θ(t)的取值；

根据相位中间信号θ(t)和时间变量t，按下式计算相位调制信号：

将相位调制信号按下式进行复指数调制，得到恒包络基带信号S_M(t)：

步骤S4：将恒包络基带信号正交调制到载波；

将上一步中得到的恒包络基带信号的实部信号和虚部信号分别调制到频率相同但相位相差π/2的两个载波上，形成两个调制信号，载波的频率根据实际应用需求选取；将上述两个调制信号相加或相减，形成正交调制到载波的服务信号。

2.一种非等功率正交相移键控服务信号的调制装置，包括基带信号生成器、正交调制器，其特征在于，

基带信号生成器将两路非等功率正交相移键控服务信号合成一路恒包络基带信号，输出恒包络基带信号的实部信号和虚部信号至正交调制器，正交调制器将输入的信号进行正交调制后输出；

基带信号生成器接收时间变量t，四路二进制扩频信号S₁(t)、S₂(t)、S₃(t)、S₄(t)，两个QPSK服务信号的功率参数p，两个QPSK服务信号的中心频率参数f_sc，以及信号选择参数M；其中S₁(t)是在t时刻第一路信号的幅值，S₂(t)是在t时刻第二路信号的幅值，S₃(t)是在t时刻第三路信号的幅值，S₄(t)是在t时刻第四路信号的幅值，四路信号的幅值取值均为＋1或－1，S₁(t)和S₂(t)组成第一个QPSK服务信号，S₃(t)和S₄(t)组成第二个QPSK服务信号；第一个QPSK服务信号与第二个QPSK服务信号的功率比为1:p²(p>0)，p为功率参数；第二个QPSK服务信号中心频率减去第一个QPSK服务信号中心频率是中心频率参数f_sc；信号选择参数M是确定载波与两个QPSK服务信号中心频率关系的参数，取值为0、1或2；M取0表示两个QPSK服务信号中心频率相同且被调制到频率是它们中心频率的载波上，M取1表示两个QPSK服务信号中心频率不相同且被调制到频率是第一个QPSK服务信号中心频率的载波上，M取2表示两个QPSK服务信号中心频率不相同且被调制到频率是两个QPSK服务信号中心频率平均值的载波上；

基带信号生成器包括交调参数b计算模块、交调参数a计算模块、相位参数计算模块、等中心频率恒包络基带信号计算模块、上边带恒包络基带信号计算模块、下边带恒包络基带信号计算模块、双边带恒包络基带信号计算模块、信号选择模块；

①交调参数b计算模块

交调参数b计算模块的输入是功率参数p，该模块的逻辑功能是：

先按下式计算中间变量c和d：

$c=-{9p}^2+{9p}^4+\sqrt{3}\&CenterDot;\sqrt{{27p}^4+{632p}^6+{27p}^8}$

$d=1-28{\left(\frac{4}{3c}\right)}^{1/3}\&CenterDot;p^2+4{\left(\frac{2c}{9}\right)}^{1/3}$

再根据如下三种情况计算交调参数b：

第一种情况若

按下式计算交调参数b:

$b=-\frac{3}{4}+\frac{1}{4}\sqrt{d}+\frac{1}{2}\sqrt{\frac{1}{2}+7{\left(\frac{4}{3c}\right)}^{1/3}\&CenterDot;p^2-{\left(\frac{2c}{9}\right)}^{1/3}+\frac{1-16p^2}{2\sqrt{d}}}$

第二种情况若

按下式计算交调参数b：

$b=-\frac{3}{4}-\frac{1}{4}\sqrt{d}+\frac{1}{2}\sqrt{\frac{1}{2}+7{\left(\frac{4}{3c}\right)}^{1/3}\&CenterDot;p^2-{\left(\frac{2c}{9}\right)}^{1/3}-\frac{1-16p^2}{2\sqrt{d}}}$

第三种情况若按下式计算交调参数b：

$b=-\frac{3}{4}+\frac{1}{4}\sqrt{3+2\sqrt{17}}$

交调参数b计算模块的输出是交调参数b，输出给交调参数a计算模块和相位参数计算模块；

②交调参数a计算模块

交调参数a计算模块的输入是功率参数p和交调参数b，其逻辑功能是按下式计算出交调参数a，并输出给相位参数计算模块：

$a=\frac{b-1}{b+1}\&CenterDot;p$

③相位参数计算模块

相位参数计算模块的输入是功率参数p，交调参数a和b，该模块的逻辑功能是计算变量S′的相位角的16个取值，变量S′的计算公式如下：

$S^{\&prime;}=\left(\frac{1}{\sqrt{2+{2p}^2+{2b}^2+{2a}^2}}\right)\&CenterDot;(S_1^{\&prime;}+e^{j\frac{2\mathrm{\&pi;}}{4}}{S}_2^{\&prime;}+p{e}^{j\frac{\mathrm{\&pi;}}{4}}{S}_3^{\&prime;}+{\mathrm{pe}}^{j\frac{3\mathrm{\&pi;}}{4}}{S}_4^{\&prime;}+{\mathrm{IM}}^{\&prime;})$

其中IM′按下式计算：

${\mathrm{IM}}^{\&prime;}={\mathrm{ae}}^{j\frac{\mathrm{\&pi;}}{4}}{S}_1^{\&prime;}\&CenterDot;S_2^{\&prime;}\&CenterDot;S_3^{\&prime;}-{\mathrm{ae}}^{j\frac{3\mathrm{\&pi;}}{4}}{S}_1^{\&prime;}\&CenterDot;S_2^{\&prime;}\&CenterDot;S_4^{\&prime;}$

$+b{S}_1^{\&prime;}\&CenterDot;S_3^{\&prime;}\&CenterDot;S_4^{\&prime;}-{\mathrm{be}}^{j\frac{2\mathrm{\&pi;}}{4}}{S}_2^{\&prime;}\&CenterDot;S_3^{\&prime;}\&CenterDot;S_4^{\&prime;}$

计算S′时，变量S₁′、S₂′、S₃′、S₄′的取值均为﹢1或-1，根据变量S₁′、S₂′、S₃′、S₄′取值组合先计算IM′，再得到变量S′，从而得到代表S′相位角的16个取值，即相位参数θ₀～θ₁₅，如下表所示；

S₁′ -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 1 1 1 1 1 1 1 1 S₂′ -1 -1 -1 -1 1 1 1 1 -1 -1 -1 -1 1 1 1 1 S₃′ -1 -1 1 1 -1 -1 1 1 -1 -1 1 1 -1 -1 1 1 S₄′ -1 1 -1 1 -1 1 -1 1 -1 1 -1 1 -1 1 -1 1 Arg(S′) θ₀ θ₁ θ₂ θ₃ θ₄ θ₅ θ₆ θ₇ θ₈ θ₉ θ₁₀ θ₁₁ θ₁₂ θ₁₃ θ₁₄ θ₁₅

表中前四行是变量S₁′、S₂′、S₃′、S₄′的取值组合，第五行是对应变量S′的相位角的取值，也即十六个相位参数；相位参数θ₀～θ₁₅输出给等中心频率恒包络基带信号计算模块、上边带恒包络基带信号计算模块、下边带恒包络基带信号计算模块、双边带恒包络基带信号计算模块；

④等中心频率恒包络基带信号计算模块

等中心频率恒包络基带信号计算模块的输入是时间变量t，四路二进制扩频信号S₁(t)、S₂(t)、S₃(t)、S₄(t)以及相位参数θ₀～θ₁₅，输出是恒包络基带信号S(t)；该模块根据输入按下表计算相位调制信号γ(t)；

S₁(t) -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 1 1 1 1 1 1 1 1 S₂(t) -1 -1 -1 -1 1 1 1 1 -1 -1 -1 -1 1 1 1 1 S₃(t) -1 -1 1 1 -1 -1 1 1 -1 -1 1 1 -1 -1 1 1 S₄(t) -1 1 -1 1 -1 1 -1 1 -1 1 -1 1 -1 1 -1 1 γ(t) θ₀ θ₁ θ₂ θ₃ θ₄ θ₅ θ₆ θ₇ θ₈ θ₉ θ₁₀ θ₁₁ θ₁₂ θ₁₃ θ₁₄ θ₁₅

上表中前四行是四路二进制扩频信号的取值组合，第五行是对应的相位调制信号取值，将相位调制信号γ(t)进行复指数调制得到S(t)，即S(t)=e^jγ(t)；

⑤上边带恒包络基带信号计算模块

上边带恒包络基带信号计算模块的输入是时间变量t，四路二进制扩频信号S₁(t)、S₂(t)、S₃(t)、S₄(t)，中心频率参数f_sc，以及相位参数θ₀～θ₁₅，输出是恒包络基带信号S_U(t)；上边带恒包络基带信号计算模块的逻辑功能是：当f_sc≤0时输出的S_U(t)始终为零；当f_sc>0时先计算子载波周期T_sc=1/|f_sc|，再根据输入按下表计算相位调制信号

上表是一个二维查找结构，t mod T_sc是时间变量t对T_sc取余数的结果，前四行表示四路二进制扩频信号的十六种取值组合，后四行的第二列表示t mod T_sc的四种可能的取值区间；计算给定时间变量t的相位调制信号

时，可先根据t mod T_sc位于哪个取值区间确定后四行中的行位置，再根据t时刻的四路二进制扩频信号取值，确定位于后十六列中的列位置，从而唯一确定该时刻

的取值；将相位调制信号

进行复指数调制得到S_U(t)，即

⑥下边带恒包络基带信号计算模块

下边带恒包络基带信号计算模块的输入是时间变量t，四路二进制扩频信号S₁(t)、S₂(t)、S₃(t)、S₄(t)，中心频率参数f_sc，以及相位参数θ₀～θ₁₅，输出是恒包络基带信号S_L(t)；当f_sc≥0时S_L(t)始终为零，当f_sc<0时先计算子载波周期T_sc=1/|f_sc|，根据输入按下表计算相位调制信号ψ(t)；

上表是一个二维查找结构，t mod T_sc是时间变量t对T_sc取余数的结果，前四行表示四路二进制扩频信号的十六种取值组合，后四行的第二列表示t mod T_sc的四种可能的取值区间；计算给定时间变量t的相位调制信号ψ(t)时，可先根据t mod T_sc位于哪个取值区间确定后四行中的行位置，再根据t时刻的四路二进制扩频信号取值，确定位于后十六列中的列位置，从而唯一确定该时刻ψ(t)的取值；将相位调制信号ψ(t)进行复指数调制得到S_L(t)，即S_L(t)=e^jψ(t)；

⑦双边带恒包络基带信号计算模块

双边带恒包络基带信号计算模块的输入是时间变量t，四路二进制扩频信号S₁(t)、S₂(t)、S₃(t)、S₄(t)，中心频率参数f_sc，以及相位参数θ₀～θ₁₅，输出是恒包络基带信号S_M(t)；若f_sc≥0时S_M(t)始终为零；若f_sc<0时先计算子载波周期T_sc′=2/|f_sc|，再根据输入按下表计算相位中间信号θ(t)；

上表是一个二维查找结构，t mod T′_sc是时间变量t对T′_sc取余数的结果，前四行表示四路二进制扩频信号的十六种取值组合，后八行的第二列表示t mod T′_sc的八种可能的取值区间；计算给定时间变量t的相位中间信号θ(t)时，可先根据t mod T′_sc位于哪个取值区间确定后八行中的行位置，再根据t时刻的四路二进制扩频信号取值，确定位于后十六列中的列位置，从而唯一确定该时刻相位中间信号θ(t)的取值；

根据相位中间信号θ(t)和时间变量t，按下式计算相位调制信号:

将相位调制信号进行复指数调制，得到S_M(t)，即S_M(t)=e^jφ(t)，输出给信号选择模块；

⑧信号选择模块

信号选择模块的输入是中心频率参数f_sc，信号选择参数M，恒包络基带信号S(t)、S_U(t)、S_L(t)和S_M(t)，输出是实部信号Real(t)和虚部信号Imag(t)；信号选择模块的逻辑功能是：当f_sc=0时，不论信号选择参数M的取值如何，均将S(t)的实部信号和虚部信号输出作为实部信号Real(t)和虚部信号Imag(t)；当f_sc>0且M=1时，将S_U(t)的实部信号和虚部信号输出作为实部信号Real(t)和虚部信号Imag(t)；当f_sc<0且M=1时，将S_L(t)的实部信号和虚部信号输出作为实部信号Real(t)和虚部信号Imag(t)；当f_sc<0且M=2时，将S_M(t)的实部信号和虚部信号输出作为实部信号Real(t)和虚部信号Imag(t)；其它中心频率参数f_sc和信号选择参数M的组合情况均输出全零信号，也即输出为零的实部信号Real(t)和虚部信号Imag(t)；实部信号Real(t)和虚部信号Imag(t)是信号选择模块的输出，也作为基带信号生成器的输出给正交调制器；

正交调制器将输入的实部信号Real(t)和虚部信号Imag(t)根据需要的载波频率进行正交调制，输出具有恒定包络的服务信号。

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