CN110798420A - 一种内插倍数可变的gmsk调制实现方法 - Google Patents

一种内插倍数可变的gmsk调制实现方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种内插倍数可变的GMSK调制实现方法，其中，包括：对于GMSK信号建立L比特数据与相位的对应关系；对通信输入的原始信息序列di进行差分预编码得到bi；根据不同内插倍数使用需求，确定多个内插倍数数值，记为n1、n2……nk，k为大于等于1的整数，nk为大于等于2的偶数；计算n1、n2……nk的公倍数ns，ns为大于等于2的偶数；求出内插倍数为ns时L比特bi数据与相位的对应关系；求出在每种取值时所对应的余弦值和正弦值
Figure DDA0002265039130000013
余弦值和正弦值也各有2L×ns种取值；将值和
Figure DDA0002265039130000015
值分别存入FPGA芯片的两个ROM表内；读取余弦ROM表和正弦ROM表。

Description

一种内插倍数可变的GMSK调制实现方法
技术领域
本普通发明属于通信领域，涉及一种GMSK调制实现方法。
背景技术
GMSK调制是一种非线性调制方式，通过高斯预滤波，消除了脉冲的陡峭沿和拐点，使相位路径得到平滑，改善了频谱特性，其功率谱主瓣窄，带外辐射小，频谱利用率高。此外，GMSK信号具有包络恒定、相位连续的特点，有较强的抗功放非线性的能力。基于上述优点，GMSK调制方式得到了广泛的研究与应用。
GMSK调制是将基带信号通过预编码及高斯低通滤波器，再经过MSK调制得到，如附图1所示。GMSK信号可以表示为：
Figure BDA0002265039110000011
Figure BDA0002265039110000012
其中：h为调制指数，Tb代表符号周期，bi为第i比特预编码后的数据，取值为±1，g(t)为高斯滤波器的矩形脉冲响应，ωc为载波频率。
式中t为数字采样时间，间隔为Tb/ns，ns代表内插倍数，ns等于D/A芯片的采样时钟与符号速率的比值。
由上述可见GMSK调制波形与内插倍数直接相关。对于不同的数字通信系统，受符号速率、D/A芯片采样时钟等影响，内插倍数存在差异，常见的内插倍数有4、6、8、12、16等。常规的GMSK调制方法需要针对不同内插倍数开发不同的调制模块，通用性不强。
发明内容
本发明的目的在于提供一种内插倍数可变的GMSK调制实现方法，用于解决上述现有技术的问题。
本发明一种内插倍数可变的GMSK调制实现方法，其中，包括：GMSK信号表示为：
Figure BDA0002265039110000021
Figure BDA0002265039110000022
其中：h为调制指数，Tb代表符号周期，bi为第i比特预编码后的数据，取值为±1，g(t)为高斯滤波器的矩形脉冲响应，ωc为载波频率；式中t为数字采样时间，间隔为Tb/ns，ns代表内插倍数，ns等于D/A芯片的采样时钟与符号速率的比值；
式(2)改写为：
Figure BDA0002265039110000023
建立L比特数据与相位的对应关系；
对通信输入的原始信息序列di进行差分预编码得到bi，di取值为0、1，bi取值为+1、-1，i为自然数；差分预编码规则为：首先计算
Figure BDA0002265039110000024
设该值为ai，ai取值为0、1，再对ai进行下述变换：bi＝1-2×ai，即可得到bi；
根据不同内插倍数使用需求，确定多个内插倍数数值，记为n1、n2……nk，k为大于等于1的整数，nk为大于等于2的偶数；
计算n1、n2……nk的公倍数ns，ns为大于等于2的偶数，且ns≥nk。设k＝3，n1＝4，n2＝6，n3＝8，则ns＝24；
利用式(3)求出内插倍数为ns时L比特bi数据与相位
Figure BDA0002265039110000025
的对应关系，
Figure BDA0002265039110000031
有2L×ns种取值；
求出在每种取值时所对应的余弦值
Figure BDA0002265039110000033
和正弦值余弦值和正弦值也各有2L×ns种取值；
将
Figure BDA0002265039110000035
值和
Figure BDA0002265039110000036
值分别存入FPGA芯片的两个ROM表内；
计算读地址步进，设配置的内插倍数为nk，计算ns/nk的值，记为△n，由于ns是n1、n2……nk的公倍数，所以△n取值为大于等于1的正整数，将△n作为读地址步进；读取余弦ROM表和正弦ROM表。
根据本发明的内插倍数可变的GMSK调制实现方法的一实施例，其中，信号相位转移φ(t)取决于包含当前比特在内的前后L比特数据，忽略其它比特数据对相位转移的影响。
根据本发明的内插倍数可变的GMSK调制实现方法的一实施例，其中，建立L比特数据与相位的对应关系后，存入FPGA芯片的ROM表。
根据本发明的内插倍数可变的GMSK调制实现方法的一实施例，其中，ROM表中的内插倍数设计为多种内插倍数的公倍数，根据内插倍数参数设置，利用不同的步进抽取ROM表中数据。
根据本发明的内插倍数可变的GMSK调制实现方法的一实施例，其中，每个ROM表深度大于等于2L×ns。
根据本发明的内插倍数可变的GMSK调制实现方法的一实施例，其中，ROM表位宽由FPGA芯片后级的数模转换芯片分辨精度决定。
根据本发明的内插倍数可变的GMSK调制实现方法的一实施例，其中，当k＝2，n1＝8，n2＝16，ns＝16读取余弦ROM表示意图，当内插倍数配置为8时，△n＝2，当内插倍数配置为16时，△n＝1。
根据本发明的内插倍数可变的GMSK调制实现方法的一实施例，其中，读取余弦ROM表和正弦ROM表过程中，读地址由L比特数据和ns共同决定，△n为读地址步进，根据读地址和读地址步进分别读取两个ROM表，读表输出式1)中的和
Figure BDA0002265039110000043
本发明与现有技术相比，内插倍数可通过参数进行配置，灵活可变，通用性强，适用于多项目需求。
附图说明
图1是现有的GMSK调制器结构图；
图2是本发明GMSK调制实现结构图；
图3是本发明配置不同内插倍数时的读余弦ROM表示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
图1是现有的GMSK调制器结构图，如图1所示，本普通发明目的在于提供一种内插倍数可变的GMSK调制实现方法，
g(t)理论上为无限长的脉冲响应，事实上信号相位转移φ(t)主要取决于包含当前比特在内的前后L比特数据，其它比特数据对相位转移的影响可以近似忽略。式(2)可以改写为：
Figure BDA0002265039110000041
基于上述分析，可以建立L比特数据与相位的对应关系，存入FPGA芯片的ROM表，利用查表法避开复杂的积分运算。为了适应不同应用场合的多种内插倍数需求，ROM表中的内插倍数设计为多种内插倍数的公倍数，根据内插倍数参数设置，利用不同的步进抽取ROM表中数据，实现内插倍数可变。
图2是本发明GMSK调制实现结构图，如图2所示，进行预编码。对通信输入的原始信息序列di进行差分预编码得到bi，di取值为0、1，bi取值为+1、-1，i＝1，2，3，…。差分预编码规则为：首先计算
Figure BDA0002265039110000051
设该值为ai，ai取值为0、1，再对ai进行下述变换：bi＝1-2×ai，即可得到bi。
根据不同内插倍数使用需求，确定多个内插倍数数值，记为n1、n2……nk，k为大于等于1的整数，nk为大于等于2的偶数。
计算n1、n2……nk的公倍数ns，ns为大于等于2的偶数，且ns≥nk。设k＝3，n1＝4，n2＝6，n3＝8，则ns＝24。
利用式(3)求出内插倍数为ns时L比特bi数据与相位
Figure BDA0002265039110000052
的对应关系，
Figure BDA0002265039110000053
有2L×ns种取值。
求出
Figure BDA0002265039110000054
在每种取值时所对应的余弦值
Figure BDA0002265039110000055
和正弦值
Figure BDA0002265039110000056
余弦值和正弦值也各有2L×ns种取值；
将
Figure BDA0002265039110000057
值和
Figure BDA0002265039110000058
值分别存入FPGA芯片的两个ROM表内。每个ROM表深度大于等于2L×ns，ROM表位宽由FPGA芯片后级的数模转换芯片分辨精度决定；
计算读地址步进。设配置的内插倍数为nk，计算ns/nk的值，记为△n，由于ns是n1、n2……nk的公倍数，所以△n取值为大于等于1的正整数。将△n作为读地址步进。
图3是本发明配置不同内插倍数时的读余弦ROM表示意图，如图3所示，读取余弦ROM表和正弦ROM表。读地址由L比特数据和ns共同决定，△n为读地址步进。根据读地址和读地址步进分别读取两个ROM表，读表输出即为式1)中的
Figure BDA0002265039110000061
和
Figure BDA0002265039110000062
附图3是k＝2，n1＝8，n2＝16，ns＝16读取余弦ROM表示意图，可见，当内插倍数配置为8时，△n＝2，当内插倍数配置为16时，△n＝1。
经过上述步骤，即可在FPGA芯片内部实现内插倍数可变的GMSK基带调制信号。
本发明为了适应不同应用场合的多种内插倍数需求，ROM表中的内插倍数设计为多种内插倍数的公倍数，根据内插倍数参数设置，利用不同的步进抽取ROM表中数据，实现了内插倍数可变。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种内插倍数可变的GMSK调制实现方法，其特征在于，包括：
GMSK信号表示为：
Figure FDA0002265039100000011
Figure FDA0002265039100000012
其中：h为调制指数，Tb代表符号周期，bi为第i比特预编码后的数据，取值为±1，g(t)为高斯滤波器的矩形脉冲响应，ωc为载波频率；式中t为数字采样时间，间隔为Tb/ns，ns代表内插倍数，ns等于D/A芯片的采样时钟与符号速率的比值；
式(2)改写为：
Figure FDA0002265039100000013
建立L比特数据与相位的对应关系；
对通信输入的原始信息序列di进行差分预编码得到bi，di取值为0、1，bi取值为+1、-1，i为自然数；差分预编码规则为：首先计算di⊕di-1，设该值为ai，ai取值为0、1，再对ai进行下述变换：bi＝1-2×ai，即可得到bi；
根据不同内插倍数使用需求，确定多个内插倍数数值，记为n1、n2……nk，k为大于等于1的整数，nk为大于等于2的偶数；
计算n1、n2……nk的公倍数ns，ns为大于等于2的偶数，且ns≥nk。设k＝3，n1＝4，n2＝6，n3＝8，则ns＝24；
利用式(3)求出内插倍数为ns时L比特bi数据与相位
Figure FDA0002265039100000014
的对应关系，
Figure FDA0002265039100000015
有2L×ns种取值；
求出
Figure FDA0002265039100000021
在每种取值时所对应的余弦值
Figure FDA0002265039100000022
和正弦值
Figure FDA0002265039100000023
余弦值和正弦值也各有2L×ns种取值；
将
Figure FDA0002265039100000024
值和
Figure FDA0002265039100000025
值分别存入FPGA芯片的两个ROM表内；
计算读地址步进，设配置的内插倍数为nk，计算ns/nk的值，记为△n，由于ns是n1、n2……nk的公倍数，所以△n取值为大于等于1的正整数，将△n作为读地址步进；读取余弦ROM表和正弦ROM表。
2.如权利要求1所述的内插倍数可变的GMSK调制实现方法，其特征在于，信号相位转移φ(t)取决于包含当前比特在内的前后L比特数据，忽略其它比特数据对相位转移的影响。
3.如权利要求1所述的内插倍数可变的GMSK调制实现方法，其特征在于，建立L比特数据与相位的对应关系后，存入FPGA芯片的ROM表。
4.如权利要求2所述的内插倍数可变的GMSK调制实现方法，其特征在于，ROM表中的内插倍数设计为多种内插倍数的公倍数，根据内插倍数参数设置，利用不同的步进抽取ROM表中数据。
5.如权利要求2所述的内插倍数可变的GMSK调制实现方法，其特征在于，每个ROM表深度大于等于2L×ns。
6.如权利要求2所述的内插倍数可变的GMSK调制实现方法，其特征在于，ROM表位宽由FPGA芯片后级的数模转换芯片分辨精度决定。
7.如权利要求1所述的内插倍数可变的GMSK调制实现方法，其特征在于，当k＝2，n1＝8，n2＝16，ns＝16读取余弦ROM表示意图，当内插倍数配置为8时，△n＝2，当内插倍数配置为16时，△n＝1。
8.如权利要求1所述的内插倍数可变的GMSK调制实现方法，其特征在于，读取余弦ROM表和正弦ROM表过程中，读地址由L比特数据和ns共同决定，△n为读地址步进，根据读地址和读地址步进分别读取两个ROM表，读表输出式1)中的
Figure FDA0002265039100000031
和
Figure FDA0002265039100000032
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