CN105635027B - 可以生成伪随机序列正交幅度调制信号的测量装置及其调制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可以生成伪随机序列正交幅度调制信号的测量装置及其调制方法，包括系统控制单元、正交幅度调制单元和正交幅度控制单元，当正交幅度调制源为伪随机序列调制源时，基带速率控制模块根据基带速率值和调制方式，生成伪随机序列基带时钟和伪随机序列调制时钟；伪随机序列生成模块根据伪随机序列基带时钟和序列阶数，生成伪随机序列串行数据；串并转换模块根据正交幅度调制方式和伪随机序列调制时钟，对伪随机序列串行数据进行串并转换，生成伪随机序列待调数据；映射模块根据伪随机序列待调数据和星座图数据，生成伪随机序列复数调制信号。本发明在调制源为伪随机序列时，可以实现所有调制方式和自定义星座图。

Description

可以生成伪随机序列正交幅度调制信号的测量装置及其调制 方法

技术领域

本发明涉及测试测量领域，特别涉及一种可以生成伪随机序列正交幅度调制信号的测量装置及其正交幅度调制方法。

背景技术

正交幅度调制(Quadrature Amplitude Modulation，下面简称QAM)是一种高效的数字调制解调方式，与其他调制技术相比，这种调制技术能充分利用带宽，具有很高的频率利用率，且抗噪声能力强。因而在中、大容量数字微波通信系统、有线电视网络高速数据传输、卫星通信等领域得到广泛应用。QAM是一种矢量调制，将待调制的基带信号先映射到一个复平面(星座图)上，形成2路复数调制信号a、b(对应复平面的实部和虚部，也就是水平和垂直方向)，然后对a、b进行抑制载波的双边带调制，分别对应调制在相互正交的两个载波(coswt和sinwt)上；然后将二者相加，形成QAM已调信号。

QAM常见的调制方式有MQAM(例如4QAM、8QAM、16QAM、64QAM等)和多进制PSK(例如QPSK、8PSK、16PSK等)，多进制PSK可看作QAM的特例，也用MQAM表示。每种调制方式都有各自的星座图。上述调制方式名称的数字部分M表示的是星座图上坐标点的数目，例如256QAM、8PSK的坐标点的数目分别为256、8，QPSK即四相移键控，其坐标数目为4。将待调制的基带信号按照星座图转换为2路复数调制信号a、b的过程称为“映射”。

传统的正交幅度调制采用模拟实现方式，由于模拟器件的一致性和稳定性都不够理想，因此大大影响了系统的性能，且模拟系统的功能都较为单一。随着数字技术的飞速发展，采用数字方式、尤其是采用可编程逻辑阵列(FPGA)与CPU相结合的方式所实现的正交幅度调制具有集成度高、灵活性好、功能丰富的优点，可以方便的修改QAM调制方式。

专利申请号为201110431543.5，专利名称为“正交幅度调制信号的产生方法、装置和数字信号发生器”的专利文献中描述了一种正交幅度调制信号的产生方法。参考图1，是该专利文献公开的QAM调制控制单元1的结构示意图，QAM调制控制单元1用于将调制源映射为复数调制信号，其包括：控制模块101、调制源选择模块102、基带速率控制模块103、调制文件存储器104、存储控制器105、伪随机序列产生模块106和模数转换模块107。

当调制源选择为外部模拟源时，模数转换模块107用于将外部输入的、已经映射好的2路复数调制信号的模拟量转换为数字量，然后发送给调制源选择模块102，调制源选择模块102根据调制源，选择将其输出；

当调制源选择为伪随机序列时，伪随机序列生成模块106用于根据用户设置的调制方式，将伪随机序列映射为复数调制信号给调制源选择模块102，调制方式不同，伪随机序列生成模块106输出数据的序列格式也随之不同，比如：调制方式为16QAM时，伪随机序列生成模块106是将伪随机序列的前2比特作为复数调制信号的一路a，后2比特作为复数调制信号的另一路b，依次循环；而当调制方式为64QAM时，伪随机序列生成模块106是将伪随机序列的前3比特作为a，后3比特作为b，依次循环，最终生成的调制信号送给调制元选择模块102，调制源选择模块102根据调制源，选择将其输出；

当调制源选择为自定义数据文件时，调制文件存储器104和存储控制器105用于实现自定义数据文件的存储和读取。当开始QAM调制前，系统的中央处理单元(图1中没有画出)首先将用户自定义数据文件写入到存储器中，然后再按照用户设置的调制方式从存储器中读取自定义数据文件，将其映射为2路复数调制信号，并通过控制模块101和存储控制器105写入到调制文件存储器104中；当开始调制后，存储控制器105将2路复数调制信号从调制文件存储器104中读取到调制源选择模块102中，调制源选择模块102根据调制源，选择将其输出。

由上可见，现有技术中主要存在两个技术问题：

1、在调制源选择为伪随机序列时，伪随机序列产生模块106对其所产生的伪随机序列进行映射，其映射原理为：首先产生串行的伪随机序列，然后根据不同的调制方式将串行码流(伪随机序列)的前N/2个比特、后N/2个比特分别作为复数调制信号a和b。对于4QAM、8QAM、16QAM、64QAM、256QAM、512QAM、QPSK、8PSK、16PSK，N值分别为2、3、4、6、8、9、2、3、4，M＝2^N。所以，采用现有技术这种调制信号产生这种方法只能实现N为偶数的调制方式，而像8QAM、8PSK等N为奇数的调制方式是不能实现的。

2、在调制源选择为自定义数据文件时，自定义数据文件由中央处理单元进行映射，好处是支持自定义的星座图。但当用户重新配置自定义数据文件或者用户修改了调制方式时，中央处理单元都需要重新从存储器中取出自定义数据文件，并按照修改后的调制方式对数据进行映射处理。中央处理单元读取非易失存储器(例如Flash存储器)的速度通常都比较慢，并且中央处理器单元需要对自定义数据文件的每个数值进行映射，然后再写入到调制文件存储器104。所以上述处理流程带来了以下问题：中央处理单元读取、映射、写入的处理时间比较长，使得在修改调制方式、或者修改自定义数据文件时的响应时间慢，并且占用了大量的中央处理器单元的资源；并且，对自定义数据文件进行映射时，比如8QAM，那么3比特的自定义数据文件的数值要被映射为2路更高数据位宽的复数调制信号，为了保证星座图上坐标的精确性，通常复数调制信号的数据位宽要达到16比特，也就是3比特要放大到2路16比特，放大了近10倍，也就是说，存储2路复数调制信号的存储器的容量是自定义数据文件的10倍，显然，造成了极大的资源浪费。

发明内容

为了解决现有技术中存在的第一个技术问题，本发明提出了一种可以实现所有调制方式的伪随机序列正交幅度调制信号的测量装置及其调制方法。

本发明提出了一种可以生成伪随机序列正交幅度调制信号的测量装置，包括系统控制单元、正交幅度调制单元和正交幅度控制单元，系统控制单元根据用户输入设置，生成正交幅度调制方式、正交幅度调制源、基带速率值、星座图数据、载波频率、以及序列阶数或自定义数据文件；正交幅度控制单元根据正交幅度调制方式、正交幅度调制源、基带速率值、星座图数据、序列阶数或自定义数据文件，生成复数调制信号；正交幅度调制单元根据复数调制信号和载波频率，生成正交幅度已调信号；所述的正交幅度控制单元包括基带速率控制模块、伪随机序列生成模块、串并转换模块和映射模块，当正交幅度调制源为伪随机序列时，基带速率控制模块根据基带速率值和正交幅度调制方式，生成伪随机序列基带时钟和伪随机序列调制时钟；伪随机序列生成模块根据伪随机序列基带时钟和序列阶数，生成伪随机序列串行数据；串并转换模块根据正交幅度调制方式和伪随机序列调制时钟，对伪随机序列串行数据进行串并转换，生成伪随机序列待调数据；映射模块根据伪随机序列待调数据和星座图数据，生成伪随机序列复数调制信号。

在本发明所述的测量装置中，所述的正交幅度控制单元还可以包括存储控制模块和位宽转换模块，当正交幅度调制源为自定义数据文件时，基带速率控制模块根据基带速率值和正交幅度调制方式，生成原始文件基带时钟和原始文件调制时钟；存储控制模块根据原始文件基带时钟和自定义数据文件，生成原始文件基带数据；位宽转换模块根据正交幅度调制方式和原始文件调制时钟，对原始文件基带数据进行位宽转换，生成原始文件待调数据；映射模块根据原始文件待调数据和星座图数据，生成自定义数据文件复数调制信号。

在本发明所述的测量装置中，所述的映射模块还可以包括地址生成模块、星座图数据存储模块和复数调制信号生成模块，所述的地址生成模块根据正交幅度调制源，生成映射地址；所述的星座图数据存储模块存储所述的星座图数据；所述的复数调制信号生成模块根据正交幅度调制源、映射地址和星座图数据，生成所述的复数调制信号。

在本发明所述的测量装置中，当正交幅度调制源是伪随机序列时，所述的地址生成模块还可以选择伪随机序列待调数据作为映射地址；所述的复数调制信号生成模块根据所述的映射地址读取星座存储模块中的星座图数据，并根据读取的数据生成所述的伪随机序列复数调制信号。

在本发明所述的测量装置中，当正交幅度调制源是自定义数据文件时，所述的地址生成模块还可以选择原始文件待调数据作为映射地址；所述的复数调制信号生成模块根据所述的映射地址读取星座存储模块中的星座图数据，并根据取出的数据得到所述的自定义数据文件复数调制信号。

在本发明所述的测量装置中，所述的伪随机序列调制时钟的频率值与所述的伪随机序列基带时钟的频率值的比值可以为1：N，与正交幅度调制方式对应的星座图上点的数目是2^N。

在本发明所述的测量装置中，所述的伪随机序列生成模块可以由最大长度线性反馈移位寄存器构成。

在本发明所述的测量装置中，所述的串并转换模块还可以根据伪随机序列调制时钟将1比特的伪随机序列串行数据，转换成N比特的伪随机序列待调数据，与正交幅度调制方式对应的星座图上点的数目是2^N。

在本发明所述的测量装置中，所述的正交幅度调制单元可以由FPGA器件构成。

本发明还提出了一种伪随机序列正交幅度调制方法，包括以下步骤：

1)根据用户输入设置，生成正交幅度调制方式、正交幅度调制源、基带速率值、星座图数据、序列阶数和载波频率；

2)当正交幅度调制源为伪随机序列调制源时，根据基带速率值和正交幅度调制方式，生成伪随机序列基带时钟和伪随机序列调制时钟；

3)根据伪随机序列基带时钟和序列阶数，生成伪随机序列串行数据；

4)根据正交幅度调制方式和伪随机序列调制时钟，对伪随机序列串行数据进行串并转换，生成伪随机序列待调数据；

5)根据伪随机序列待调数据和星座图数据，生成伪随机序列复数调制信号；

6)根据伪随机序列复数调制信号和载波频率，生成伪随机序列已调信号。

与现有技术相比，本发明所述的可以生成伪随机序列正交幅度调制信号的测量装置和正交幅度调制方法，通过对伪随机序列进行串并转换，并改进星座图的映射方法，使得在伪随机序列为调制源时，可以支持N为奇数和偶数的所有调制方式；并且由于现有技术只能支持N为偶数的调制方式，所以用户不能实现自定义星座图，本发明因为可以实现N为奇数和偶数的所有调制方式，所以也可以实现自定义星座图，因此应用范围更广，更加灵活。

另外，在自定义数据文件作为调制源时，本发明所述的测量装置和正交幅度调制方法，通过对原始文件进行位宽转换，并改进星座图的映射方法，使得修改自定义数据文件时，无需系统控制单元做映射处理，节省了软件处理资源，加快了响应时间；存储原始文件的存储器的容量就是自定义数据文件的长度，与现有技术要写入映射后的2路复数调制信号的调制文件存储器相比，不需要额外的存储器容量。而且也可以自定义星座图数据。

并且，用户修改调制方式或者星座图时，本发明只需重新配置调制方式，将新的星座图坐标数据写入映射存储器，因为星座图数据的最大长度仅是512，所以写入时间比较短，也不用耗费过多软件处理资源。

附图说明

图1是现有技术中QAM调制控制单1的结构示意图。

图2是本发明实施例中可以生成伪随机序列正交幅度调制信号的测量装置2的结构示意图。

图3是本发明实施例中正交幅度控制单元202的结构示意图。

图4是本发明实施例中伪随机序列生成模块302的结构示意图。

图5是16QAM的矩形星座图。

图6是16QAM的同心圆星座图。

图7是本发明实施例中伪随机序列正交幅度调制方法的流程图。

图8是本发明实施例中自定义数据文件正交幅度调制方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点清楚明白，下面结合附图对本发明的实施方式做进一步详细说明。

参考图2，是本发明实施例中可以生成伪随机序列正交幅度调制信号的测量装置2的结构示意图。

在本实施例中，测量装置2包括系统控制单元201、正交幅度控制单元202和正交幅度调制单元203。

系统控制单元201用于根据用户输入设置，生成正交幅度调制方式、正交幅度调制源、基带速率值、星座图数据、载波频率、以及序列阶数或自定义数据文件。

在本实施例中，系统控制单元201包括输入单元、时钟单元、存储单元和中央处理单元，其中输入单元用于接收用户的输入设置，时钟单元用于产生系统工作时钟，存储单元用于存储各种系统参数和测量数据等，中央处理单元用于根据用户的输入设置，生成对应的系统参数发送给正交幅度控制单元202和正交幅度调制单元203，在进行正交幅度调制前，用户需要先在伪随机序列、自定义数据文件和外部模拟源中选择一种作为正交幅度调制源，然后再根据测量需求设置正交幅度调制方式、基带速率值、星座图数据、载波频率、以及序列阶数(调制源为伪随机序列时设置)或自定义数据文件(调制源为自定义数据文件时设置)。

正交幅度控制单元202用于根据正交幅度调制方式、正交幅度调制源、基带速率值、星座图数据、以及序列阶数或自定义数据文件，生成复数调制信号a和b。

正交幅度调制单元203根据复数调制信号a、b和载波频率，生成正交幅度已调信号；

在本实施例中，正交幅度调制单元203包括数字控制振荡器2031、第一乘法器2032、第二乘法器2033、加法器2034和输出单元2035，数字控制振荡器2031根据载波频率输出两个相互正交的同频载波cosωt和sinωt，分别送给第一乘法器2032和第二乘法器2032，正交幅度控制单元202将生成的复数调制信号a、b分别送给第一乘法器2032和第二乘法器2033，分别与载波相乘后，在加法器2034中相加，最终得到数字正交幅度已调信号c：c＝a*cosωt+b*sinωt，然后输出单元2035将数字正交幅度已调信号c转换成模拟正交幅度已调信号d后输出。

下面将详细描述本实施例中正交幅度控制单元202的构成以及生成复数调制信号的工作流程。

参考图3，是本实施例中正交幅度控制单元202的结构示意图。

正交幅度控制单元202包括基带速率控制模块301、伪随机序列生成模块302、串并转换模块303和映射模块304。

前面提到，系统控制单元201根据用户输入设置，生成各种系统参数给正交幅度控制单元202，当用户设置正交幅度调制源为伪随机序列时，需要设置正交幅度调制方式w1、基带速率值w2、星座图数据w3和序列阶数w5，系统控制单元201将根据用户设置生成的这些参数发送给正交幅度控制单元202内的各个模块，用于生成伪随机序列复数调制信号a1和b1。

当正交幅度调制源为伪随机序列时，基带速率控制模块301用于根据正交幅度调制方式w1和基带速率值w2，生成伪随机序列基带时钟w6和伪随机序列调制时钟w7。

在本实施例中，基带速率控制模块301根据基带速率值w2生成伪随机序列基带时钟w6，基带速率控制模块301生成的伪随机序列基带时钟w6的频率值等于基带速率值w2；基带速率控制模块301还根据正交幅度调制方式w1和基带速率值w2，生成伪随机序列调制时钟w7，假设正交幅度调制方式w1用MQAM表示，M＝2^N，与正交幅度调制方式对应的星座图上坐标点的数目是2^N，所以基带速率控制模块301生成的伪随机序列调制时钟w7的频率值等于伪随机序列基带时钟w6的1/N，所以伪随机序列调制时钟w7的频率值等于基带速率值w2的1/N。

伪随机序列生成模块302根据伪随机序列基带时钟w6和序列阶数w5，生成伪随机序列串行数据w8。

参考图4，是伪随机序列生成模块302的结构示意图。在本实施例中，伪随机序列生成模块302由最大长度线性反馈移位寄存器构成，是由w5个寄存器构成w5阶移位寄存器，w5是伪随机序列的序列阶数，在伪随机序列基带时钟w6的控制下，各级寄存器的输出分别为x₀、x₁…x_w5-2、x_w5-1，反馈单元401将公式1的结果反馈给第1级寄存器。其中，C_i称为反馈系数，其值为0或1，反馈系数不同，x_w5-1就产生不同序列顺序的伪随机序列串行数据w8。

公式1

串并转换模块303根据正交幅度调制方式w1和伪随机序列调制时钟w7，对伪随机序列串行数据w8进行串并转换，生成伪随机序列待调数据w9。

在本实施例中，串并转换模块303按照正交幅度调制方式w1和伪随机序列调制时钟w7对伪随机序列串行数据w8进行串并转换，将1比特的伪随机序列串行数据转换为N比特位宽的并行数据-伪随机序列待调数据w9，例如，w1为8QAM，那么M＝2^N，8＝2³，所以N＝3，那么串并转换模块303就根据伪随机序列调制时钟w7将1比特的伪随机序列串行数据转换成3比特位宽的伪随机序列待调数据w9。可见，伪随机序列串行数据w8的速率由伪随机序列基带时钟w6的频率得到，伪随机序列待调数据w9的速率由伪随机序列调制时钟w7的频率得到，前面提到，伪随机序列调制时钟w7和伪随机序列基带时钟w6的频率值的比值为1：N，因此可以实现1比特的伪随机序列串行数据w8与N比特位宽的伪随机序列待调数据w9之间的数据位宽转换。映射模块304根据伪随机序列待调数据w9和星座图数据w3，生成伪随机序列复数调制信号a1和b1。

在本实施例中，映射模块304包括地址生成模块、星座图数据存储模块和复数调制信号生成模块。当正交幅度调制源是伪随机序列时，地址生成模块将伪随机序列待调数据w9作为映射地址；星座图数据存储模块将用户输入的星座图数据w3进行存储，复数调制信号生成模块根据映射地址读取星座存储模块中的星座图数据w3，并根据读取的数据生成伪随机序列复数调制信号a1和b1。

可见，本发明通过将伪随机序列进行1：N的串并转换，使得在进行数据映射处理的时候，不再受N为奇数的限制，既可以实现N为奇数也能实现N为偶数的调制方式，应用范围更广，更加灵活。

并且在本实施例中，用户输入的星座图数据w3可以是标准的，也可以是用户自己定义的。下面举例说明本发明可以实现自定义星座图，满足用户的不同需求。

参考图5，是16QAM的矩形星座图。16QAM的矩形星座图有16个坐标点，每个坐标点的数据分别存储在星座图数据存储模块中的一个存储单元中，存储单元的地址是0000到1111。用户在编辑星座图数据时，可以自定义每个坐标点在星座图上的坐标位置(x，y)，复数调制信号生成模块用伪随机序列待调数据w9作为映射地址，从星座图数据存储模块中的每个存储单元中取出每个坐标点在坐标系上的位置数据，生成伪随机序列复数调制信号a1和b1。

对于用户编辑的星座图，坐标点的顺序，其实就是映射地址；而坐标点的具体位置就是星座图数据w3。可见，通过上面的方法将映射地址与星座图数据w3之间建立了一一对应的映射关系。

星座图数据存储模块的每个存储单元存储2个P比特位宽的坐标点坐标数据(P为数模转换器的位宽)，按照映射地址读取的坐标数据的高P比特和低P比特分别作为伪随机序列复数调制信号a1和b1。

再参考图6，是16QAM的同心圆星座图，同样是16个坐标点，但用户定义星座图数据w3不同，也就是各坐标点的坐标位置不同，所以按照上面的方法生成的伪随机序列调制数据a1和b1也是不同的。

由此可见，采用本发明的星座图数据映射方法，用户可以根据需要自定义星座图数据，生成多种伪随机序列复数调制信号，从而产生多种正交幅度调制信号，满足多种测量需求。

下面结合附图7，是本实施例中的伪随机序列正交幅度调制方法的流程图，其包括以下步骤：

步骤701：根据用户输入设置，生成正交幅度调制方式w1、正交幅度调制源、基带速率值w2、星座图数据w3、序列阶数w5和载波频率w4；

步骤702：根据基带速率值w2和正交幅度调制方式w1，生成伪随机序列基带时钟w6和伪随机序列调制时钟w7；

步骤703：根据伪随机序列基带时钟w6和序列阶数w5，生成伪随机序列串行数据w8；

步骤704：根据正交幅度调制方式w1和伪随机序列调制时钟w7，对伪随机序列串行数据w8进行串并转换，生成伪随机序列待调数据w9；

步骤705：根据伪随机序列待调数据w9和星座图数据w3，生成伪随机序列复数调制信号a1和b1；

步骤706：根据伪随机序列复数调制信号a1、b1和载波频率w4，生成伪随机序列已调信号。

具体实现方法可参见测量装置2生成伪随机序列已调信号的方法，此处不再赘述。

作为本实施例的另外一种举例说明，正交幅度控制单元202还包括存储控制模块305和位宽转换模块306，

前面提到，系统控制单元201根据用户输入设置，生成各种参数，当用户设置正交幅度调制源为自定义数据文件时，需要设置正交幅度调制方式w1、基带速率值w2、星座图数据w3和自定义数据文件w10，系统控制单元201将根据用户设置生成的这些参数发送给正交幅度控制单元202内的各个模块，用于生成自定义数据文件复数调制信号a2和b2。

当正交幅度调制源为自定义数据文件时，基带速率控制模块301根据基带速率值w2和正交幅度调制方式w1，生成原始文件基带时钟w11和原始文件调制时钟w12。

在本实施例中，基带速率控制模块301根据基带速率值w2生成原始文件基带时钟w11，基带速率控制模块301生成的原始文件基带时钟w11的频率值等于基带速率值w2；基带速率控制模块301还根据正交幅度调制方式w1和基带速率值w2，生成原始文件调制时钟w12，假设正交幅度调制方式w1用MQAM表示，M＝2^N，与正交幅度调制方式对应的星座图上坐标点的数目是2^N，基带速率控制模块301生成的原始文件调制时钟w12的频率值等于原始文件基带时钟w11的D/N，所以原始文件调制时钟w12的频率值等于基带速率值w2的D/N。D为自定义数据文件中每个数据的位宽。

存储控制模块305根据原始文件基带时钟w11和自定义数据文件w10，生成原始文件基带数据w13。

在本实施例中，存储控制模块305根据测量装置2的系统通信协议将自定义数据文件w10进行格式转换，转换成原始文件数据并存储，这里的格式转换是指将自定义数据文件w10转换成系统通信协议要求的格式，并不涉及数据的映射；当系统控制单元201发出调制开始的信号后，存储控制模块305按照原始文件基带时钟w11的频率值读取原始文件数据，生成原始文件基带数据w13。

在本实施例中，系统控制单元201在不进行任何处理的情况下，直接将自定义数据文件w10发送给存储控制模块305，所以存储控制模块306存储的原始文件数据(经过格式转换的自定义数据文件)的数据长度就是自定义数据文件w10的数据长度，不需要额外的存储空间，而且每次修改自定义数据文件w10的时候，也不需要系统控制单元201做复杂的处理，因此节省了软件资源，提高了响应时间。

位宽转换模块306根据正交幅度调制方式w1和原始文件调制时钟w12，对原始文件基带数据w13进行位宽转换，生成原始文件待调数据w14。

在本实施例中，位宽转换模块306按照正交幅度调制方式w1和原始文件调制时钟w12对原始文件基带数据w13进行位宽转换，将D(D为自定义数据文件中每个数据的位宽)比特的原始文件基带数据w13转换为N比特位宽的并行数据-原始文件待调数据w14，例如，w1为8QAM，那么M＝2^N，8＝2³，所以N＝3，那么位宽转换模块306就根据原始文件调制时钟w12将D比特的原始文件基带数据w13转换成3比特位宽的原始文件待调数据w14。可见，原始文件基带数据w13的速率由原始文件基带时钟w11的频率得到，原始文件待调数据w14的速率由原始文件调制时钟w12的频率得到，前面提到，原始文件调制时钟w12和原始文件基带时钟w11的频率值的比值为D：N，因此可以实现D比特的原始文件基带数据w13与N比特位宽的原始文件待调数据w14之间的数据位宽转换。

映射模块304根据原始文件待调数据w14和星座图数据w3，生成自定义数据文件复数调制信号a2和b2。

在本实施例中，映射模块304包括地址生成模块、星座图数据存储模块和复数调制信号生成模块。当正交幅度调制源是自定义数据文件时，地址生成模块将原始文件待调数据w14作为映射地址；星座图数据存储模块将用户输入的星座图数据w3进行存储，复数调制信号生成模块根据映射地址读取星座存储模块中的星座图数据w3，并根据读取的数据生成自定义数据文件复数调制信号a2和b2。

并且在本实施例中，用户输入的星座图数据w3可以是标准的，也可以是用户自己定义的。下面举例说明本发明可以实现自定义星座图数据，满足用户的不同需求。

参考图5，是16QAM的矩形星座图。16QAM的矩形星座图有16个坐标点，每个坐标点的数据分别存储在星座图数据存储模块中的一个存储单元中，存储单元的地址是0000到1111。用户在编辑星座图数据时，可以自定义每个坐标点在星座图上的坐标位置(x，y)，复数调制信号生成模块用原始文件待调数据w14作为映射地址，从星座图数据存储模块中的每个存储单元中取出每个坐标点在坐标系上的位置数据，生成原始文件复数调制信号a2和b2。

对于用户编辑的星座图，坐标点的顺序，其实就是映射地址；而坐标点的具体位置就是星座图数据w3。可见，通过上面的方法将映射地址与星座图数据w3之间建立了一一对应的映射关系。

星座图数据存储模块的每个存储单元存储2个P比特位宽的坐标点坐标数据(P为数模转换器的位宽)，按照映射地址读取的坐标数据的高P比特、低P比特分别作为自定义数据文件复数调制信号a2和b2。

再参考图6，是16QAM的同心圆星座图，同样是16个坐标点，但用户定义星座图数据w3不同，也就是各坐标点的坐标位置不同，所以按照上面的方法生成的自定义数据文件调制数据a2和b2也是不同的。

由此可见，采用本发明的星座图数据映射方法，用户可以根据需要自定义星座图数据，生成多种自定义数据文件复数调制信号，从而产生多种正交幅度调制信号，满足多种测量需求。

下面结合附图8，是本实施例中的自定义数据文件正交幅度调制方法的流程图，其包括以下步骤：

步骤801：根据用户输入设置，生成正交幅度调制方式w1、正交幅度调制源、基带速率值w2、星座图数据w3、自定义数据文件w10和载波频率w4；

步骤802：根据基带速率值w2和正交幅度调制方式w1，生成原始文件基带时钟w11和原始文件调制时钟w12；

步骤803：根据原始文件基带时钟w11和自定义数据文件w10，生成原始文件基带数据w13；

步骤804：根据正交幅度调制方式w1和原始文件调制时钟w12，对原始文件基带数据w13进行位宽转换，生成原始文件待调数据w14；

步骤805：根据原始文件待调数据w14和星座图数据w3，生成自定义数据文件复数调制信号a2和b2；

步骤806：根据自定义数据文件调制信号a2、b2和载波频率w4，生成自定义数据文件已调信号。

自定义数据文件正交幅度调制方法的具体实现方法可参见测量装置2生成自定义数据文件已调信号的方法，此处不再赘述。

在本实施例中，正交幅度控制单元202由FPGA器件构成。

本发明所述的可以生成伪随机序列正交幅度调制信号的测量装置和正交幅度调制方法，通过对伪随机序列进行1：N的串并转换，并改进星座图的映射方法，使得在伪随机序列为调制源时，可以支持所有的调制方式，并且还可以进行自定义星座图，应用范围更广，更加灵活。

另外，在自定义数据文件作为调制源时，本发明所述的测量装置和正交幅度调制方法，通过对原始文件进行位宽转换，并改进星座图的映射方法，使得修改自定义数据文件时，无需系统控制单元做映射处理，节省了软件处理资源，加快了响应时间；存储原始文件的存储器的容量就是自定义数据文件的长度，与现有技术要写入映射后的2路复数调制信号的调制文件存储器相比，不需要额外的存储器容量。而且也可以自定义星座图数据。

并且，用户修改调制方式或者星座图时，本发明只需重新配置调制方式，将新的星座图坐标数据写入映射存储器，因为星座图数据的最大长度仅是512，所以写入时间比较短，也不用耗费过多软件处理资源。

Claims (10)

1.一种可以生成伪随机序列正交幅度调制信号的测量装置，包括系统控制单元、正交幅度调制单元和正交幅度控制单元，

系统控制单元根据用户输入设置，生成正交幅度调制方式、正交幅度调制源、基带速率值、星座图数据、载波频率，以及生成序列阶数或自定义数据文件；

正交幅度控制单元根据正交幅度调制方式、正交幅度调制源、基带速率值、星座图数据，以及序列阶数或自定义数据文件，生成复数调制信号；

正交幅度调制单元根据复数调制信号和载波频率，生成正交幅度已调信号；

其特征在于，

所述的正交幅度控制单元包括基带速率控制模块、伪随机序列生成模块、串并转换模块和映射模块，

当正交幅度调制源为伪随机序列时，

基带速率控制模块根据基带速率值和正交幅度调制方式，生成伪随机序列基带时钟和伪随机序列调制时钟；

伪随机序列生成模块根据伪随机序列基带时钟和序列阶数，生成伪随机序列串行数据；

串并转换模块根据正交幅度调制方式和伪随机序列调制时钟，对伪随机序列串行数据进行串并转换，生成伪随机序列待调数据；

映射模块根据伪随机序列待调数据和星座图数据，生成伪随机序列复数调制信号。

2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述的正交幅度控制单元还包括存储控制模块和位宽转换模块，

当正交幅度调制源为自定义数据文件时，

基带速率控制模块根据基带速率值和正交幅度调制方式，生成原始文件基带时钟和原始文件调制时钟；

存储控制模块根据原始文件基带时钟和自定义数据文件，生成原始文件基带数据；

位宽转换模块根据正交幅度调制方式和原始文件调制时钟，对原始文件基带数据进行位宽转换，生成原始文件待调数据；

映射模块根据原始文件待调数据和星座图数据，生成自定义数据文件复数调制信号。

3.根据权利要求1或2所述的测量装置，其特征在于，

所述的映射模块包括地址生成模块、星座图数据存储模块和复数调制信号生成模块，

所述的地址生成模块根据正交幅度调制源，生成映射地址；

所述的星座图数据存储模块存储所述的星座图数据；

所述的复数调制信号生成模块根据正交幅度调制源、映射地址和星座图数据，生成所述的复数调制信号。

4.根据权利要求3所述的测量装置，其特征在于，

当正交幅度调制源是伪随机序列时，

所述的地址生成模块选择伪随机序列待调数据作为映射地址；

所述的复数调制信号生成模块根据所述的映射地址读取星座图数据存储模块 中的星座图数据，并根据读取的数据生成所述的伪随机序列复数调制信号。

5.根据权利要求3所述的测量装置，其特征在于，

当正交幅度调制源是自定义数据文件时，

所述的地址生成模块选择原始文件待调数据作为映射地址；

所述的复数调制信号生成模块根据所述的映射地址读取星座图数据存储模块 中的星座图数据，并根据取出的数据得到所述的自定义数据文件复数调制信号。

6.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，

所述的伪随机序列调制时钟的频率值与所述的伪随机序列基带时钟的频率值的比值为1：N，与正交幅度调制方式对应的星座图上坐标点的数目是2N。

7.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，

所述的伪随机序列生成模块由最大长度线性反馈移位寄存器构成。

8.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，

所述的串并转换模块根据伪随机序列调制时钟将1比特的伪随机序列串行数据，转换成N比特的伪随机序列待调数据，与正交幅度调制方式对应的星座图上坐标点的数目是2N。

9.根据权利要求1或2所述的测量装置，其特征在于，

所述的正交幅度调制单元由FPGA器件构成。

10.一种伪随机序列正交幅度调制方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)根据用户输入设置，生成正交幅度调制方式、正交幅度调制源、基带速率值、星座图数据、序列阶数和载波频率；

2)当正交幅度调制源为伪随机序列调制源时，根据基带速率值和正交幅度调制方式，生成伪随机序列基带时钟和伪随机序列调制时钟；

3)根据伪随机序列基带时钟和序列阶数，生成伪随机序列串行数据；

4)根据正交幅度调制方式和伪随机序列调制时钟，对伪随机序列串行数据进行串并转换，生成伪随机序列待调数据；

5)根据伪随机序列待调数据和星座图数据，生成伪随机序列复数调制信号；

6)根据伪随机序列复数调制信号和载波频率，生成伪随机序列已调信号。