CN111614588B - 一种信号调制方法、装置、设备及计算机可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种信号调制方法，本发明实施例中可以预先设置载波的频率、相位以及幅度，后续便可以根据预先设置的参数对待调制基带信号的频率、相位以及幅度进行调制，由于频率、相位以及幅度都是可以预先设置的，因此技术人员可以根据实际情况选择对频率、相位以及幅度中的任意参数进行调制，提高了调制的灵活性，有利于提升信号传输的效果。本发明还公开了一种信号调制装置、设备及计算机可读存储介质，具有如上信号调制方法相同的有益效果。

Description

一种信号调制方法、装置、设备及计算机可读存储介质

技术领域

本发明涉及通信领域，特别是涉及一种信号调制方法，本发明还涉及一种信号调制装置、设备及计算机可读存储介质。

背景技术

在通信领域中，为了便于信号传输，通常会将原始电信号转换成适合信道传输的信号形式，这一过程称为调制，现有技术中的调制类型包括对原始电信号的频率、相位以及幅值其中至少一种参数的调制，但是现有技术中没有一种成熟的信号调制方法，每次调制时仅能对原始电信号中固定的参数进行调制，调制的灵活性较差，也就影响了信号传输的效果。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域技术人员目前需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种信号调制方法，提高了调制的灵活性，有利于提升信号传输的效果；本发明的另一目的是提供一种信号调制装置、设备及计算机可读存储介质，提高了调制的灵活性，有利于提升信号传输的效果。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种信号调制方法，包括：

获取预先设置的载波的预设频率、预设相位以及预设幅度；

根据所述预设频率以及所述预设相位生成预设类型的载波函数波形；

将所述载波函数波形与待调制基带信号的波形数据相乘得到频率相位调制信号；

根据所述预设幅度以及系统幅度极值对所述频率相位调制信号进行幅度调节并得到调制输出信号。

优选地，所述根据所述预设幅度以及系统幅度极值对所述频率相位调制信号进行幅度调节并得到调制输出信号具体为：

根据所述预设幅度以及系统幅度极值生成调幅因子；

将所述调幅因子与所述频率相位调制信号相乘得到调制输出信号。

优选地，所述根据所述预设幅度以及系统幅度极值生成调幅因子具体为：

其中，A为所述调幅因子，X为所述预设幅值，Y为所述系统幅度极值，Z为幅度的进制数，B为幅度的位宽。

优选地，所述根据所述预设幅度以及系统幅度极值生成调幅因子之后，所述将所述调幅因子与所述频率相位调制信号相乘得到调制输出信号之前，该信号调制方法还包括：

将所述调幅因子放大预设倍数；

则所述将所述调幅因子与所述频率相位调制信号相乘得到调制输出信号具体为：

将放大所述预设倍数后的所述调幅因子与所述频率相位调制信号相乘得到调制输出信号中间值；

将所述调制输出信号中间值缩小所述预设倍数并得到调制输出信号。

优选地，所述预设类型的载波函数波形为三角函数波形。

优选地，所述获取预先设置的载波预设频率、预设相位以及预设幅度具体为：

获取上位机发送至存储器中的预先设置的载波预设频率、预设相位以及预设幅度。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种信号调制装置，包括：

获取模块，用于获取预先设置的载波的预设频率、预设相位以及预设幅度；

第一生成模块，用于根据所述预设频率以及所述预设相位生成预设类型的载波函数波形；

第一运算模块，用于将所述载波函数波形与待调制基带信号的波形数据相乘得到频率相位调制信号；

调幅模块，用于根据所述预设幅度以及系统幅度极值对所述频率相位调制信号进行幅度调节并得到调制输出信号。

优选地，所述调幅模块包括：

第二生成模块，用于根据所述预设幅度以及系统幅度极值生成调幅因子；

第二运算模块，用于将所述调幅因子与所述频率相位调制信号相乘得到调制输出信号。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种信号调制设备，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上任一项所述信号调制方法的步骤。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上任一项所述信号调制方法的步骤。

本发明提供了一种信号调制方法，本发明实施例中可以预先设置载波的频率、相位以及幅度，后续便可以根据预先设置的参数对待调制基带信号的频率、相位以及幅度进行调制，由于频率、相位以及幅度都是可以预先设置的，因此技术人员可以根据实际情况选择对频率、相位以及幅度中的任意参数进行调制，提高了调制的灵活性，有利于提升信号传输的效果。

本发明还提供了一种信号调制装置、设备及计算机可读存储介质，具有如上信号调制方法相同的有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种信号调制方法的流程示意图；

图2为本发明提供的一种信号调制装置的结构示意图；

图3为本发明提供的另一种信号调制装置的结构示意图；

图4为本发明提供的一种信号调制设备的结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种信号调制方法，提高了调制的灵活性，有利于提升信号传输的效果；本发明的另一核心是提供一种信号调制装置、设备及计算机可读存储介质，提高了调制的灵活性，有利于提升信号传输的效果。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1，图1为本发明提供的一种信号调制方法的流程示意图，该信号调制方法包括：

步骤S1：获取预先设置的载波的预设频率、预设相位以及预设幅度；

具体的，考虑到上述背景技术中的技术问题，技术人员可以预先根据待调制基带信号或者其他的相关条件对载波的频率、相位以及幅度进行设置，也即得到上述的预设频率、预设相位以及预设幅度，以便利用这些预设数据在后续步骤中实现对待调制基带信号中指定参数的调制并提高调制的灵活性。

其中，当预设频率、预设相位以及预设幅度中的某个参数每次的数值都固定为同一数值时，那么便可以认为没有对待调制基带信号的该参数进行调制，相应地，若预设频率、预设相位以及预设幅度中的某个参数每次的数值都在若干个种类中变换时，那么则可以认为对待调制基带信号的该参数进行了调制，其中，若干个种类对应的也就是不同进制的调制，例如预设频率每次的数值都在16种数值中变换时(也即预设频率在设定时可以为16种数值中的任一种)，那么便可以认为对待调制基带信号的十六进制的频率调制也即在多进制频移键控MFSK中，进制数M为十六(其中，M可以大于等于2)，对于相位及幅度也是相同的道理，也就是说本申请中可以任意对频率、相位以及幅度中的至少一种进行任意进制的调制，灵活性较强。

步骤S2：根据预设频率以及预设相位生成预设类型的载波函数波形；

具体的，有了预设频率以及预设相位后，便可以根据两者生成载波函数波形，且载波函数波形的类型可以进行自主设定，以便后续更好地对待调制基带信号进行传输。

其中，预设类型可以为很多种，本发明实施例在此不做限定。

具体的，载波函数波形可以作为后续步骤中的数据基础以便完成调制过程。

具体的，该步骤可以在信号发生器中进行，具体的可以在FPGA(FieldProgrammable Gate Array，现场可编程逻辑门阵列)内部的DDS(Direct DigitalSynthesis，直接数字频率合成)编译器Complier IP中进行，那么便可以通过程序的方式对待调制基带信号的任意参数进行调制，进一步地提升了灵活性。

当然，除了FPGA外，本发明实施例还可以在其他多种处理器中实现，本发明实施例在此不做限定。

步骤S3：将载波函数波形与待调制基带信号的波形数据相乘得到频率相位调制信号；

具体的，待调制基带信号的波形数据是一定的，本发明实施例中所要做的就是对待调制基带信号进行调制，因此可以将载波函数波形与待调制基带信号的波形数据相乘，也即进行叠加并得到频率相位调制信号，至此可以认为对待调制基带信号的频率以及相位进行了调制，理论上来说，如果不打算对幅度进行调制，那么便可以将频率相位调制信号做出输出信号，如果打算对幅度进行调制，那么便可以继续后续的幅度调制的步骤。

具体的，本步骤可以在乘法器中进行，具体的可以在FPGA中的乘法器中进行，便于通过程序的方式实现调制，减少了硬件成本。

步骤S4：根据预设幅度以及系统幅度极值对频率相位调制信号进行幅度调节并得到调制输出信号。

具体的，由于在对幅度进行调制时实际上要对系统幅度极值(后置模拟电路对应的幅度极值)进行一定比例的缩小，因此幅度调制其实是基于系统幅度极值进行的，系统幅度极值可以预存在存储器中以便进行调取使用。

其中，由于已知系统幅度极值以及预设幅度，那么便很容易计算出系统幅度极值的缩小比例并进行幅度调节，最终便可以得到经过频率、相位以及幅度调制的调制输出信号并完成调制过程。

本发明提供了一种信号调制方法，本发明实施例中可以预先设置载波的频率、相位以及幅度，后续便可以根据预先设置的参数对待调制基带信号的频率、相位以及幅度进行调制，由于频率、相位以及幅度都是可以预先设置的，因此技术人员可以根据实际情况选择对频率、相位以及幅度中的任意参数进行调制，提高了调制的灵活性，有利于提升信号传输的效果。

在上述实施例的基础上：

作为一种优选的实施例，根据预设幅度以及系统幅度极值对频率相位调制信号进行幅度调节并得到调制输出信号具体为：

根据预设幅度以及系统幅度极值生成调幅因子；

将调幅因子与频率相位调制信号相乘得到调制输出信号。

具体的，如上个实施例中指出的，由于已知系统幅度极值以及预设幅度，那么便可以很容易地计算出需要对系统幅度极值缩小的比例从而得到调幅因子，也就是说，调幅因子实际上就是对系统幅度极值的缩小比例。

具体的，将调幅因子与频率相位调制信号相乘(叠加)便可以对频率相位调制信号的幅度进行调制从而得到调制输出信号，该步骤也可以通过乘法器完成，具体的可以在FPGA的乘法器中进行。

作为一种优选的实施例，根据预设幅度以及系统幅度极值生成调幅因子具体为：

其中，A为调幅因子，X为预设幅值，Y为系统幅度极值，Z为幅度的进制数，B为幅度的位宽。

具体的，本发明实施例中的计算方法比较简单快速且准确。

当然，除了本发明实施例中的计算方法外，根据预设幅度以及系统幅度极值生成调幅因子还可以为其他具体形式，本发明实施例在此不做限定。

作为一种优选的实施例，根据预设幅度以及系统幅度极值生成调幅因子之后，将调幅因子与频率相位调制信号相乘得到调制输出信号之前，该信号调制方法还包括：

将调幅因子放大预设倍数；

则将调幅因子与频率相位调制信号相乘得到调制输出信号具体为：

将放大预设倍数后的调幅因子与频率相位调制信号相乘得到调制输出信号中间值；

将调制输出信号中间值缩小预设倍数并得到调制输出信号。

具体的，为了提高调幅精度，本发明实施例中可以将调幅因子放大预设倍数后再与频率相位调制信号相乘得到调制输出信号中间值，然后再将调制输出信号中间值缩小预设倍数并得到调制输出信号即可，如此一来便可以提高调幅精度，例如系统幅度极值为3V、预设幅度为1.5V，预设幅度用16位二进制表示，即预设幅度位宽为16。为了达到一定的调幅精度，在此可将预设幅度放大10000倍，这样调幅精度为0.1mV。16位的幅度位宽，则最大值为2^16＝65536，也即该值表示3V，预设幅度为1.5V的话，那么调幅因子为15000*2^16/3＝327680000，在得到调制输出信号之后，可以经过除法器将放大的10000倍再除去。

其中，预设倍数可以进行自主设定，本发明实施例在此不做限定。

作为一种优选的实施例，预设类型的载波函数波形为三角函数波形。

具体的，三角函数波形具有波形简单且规律性强等优点。

当然，除了三角函数波形外，预设类型的载波函数波形还可以为其他多种类型，本发明实施例在此不做限定。

为了更好地对本发明实施例进行说明，请参考图2，图2为本发明提供的一种信号调制装置的结构示意图，作为一种优选的实施例，获取预先设置的载波预设频率、预设相位以及预设幅度具体为：

获取上位机发送至存储器中的预先设置的载波预设频率、预设相位以及预设幅度。

具体的，工作人员可以通过上位机便捷地向处理器发送预设频率、预设相位以及预设幅度，上位机可以为多种类型，例如计算机或者手机等，本发明实施例在此不做限定。

其中，上位机可以通过数据总线将预设频率、预设相位以及预设幅度发送至存储器，图2中的SPI(Serial Peripheral Interface，串行外设接口)Master模块可以从存储器中获取预设频率、预设相位以及预设幅度并将其存储至参数寄存器中，参数加载控制模块可以将预设频率以及预设相位发送至DDS Compiler以通过其生成载波函数波形，而可以将待调制基带信号的波形数据发送至基带信号波形数据模块，第一乘法器可以将载波函数模型以及波形数据进行乘法运算，调幅模块可以根据参数加载控制模块发送的预设幅度以及系统幅度极值生成调幅因子，第二乘法器可以将调幅因子以及第一乘法器输出的频率相位调制信号进行乘法运算得到调制输出信号中间值，除法器最后对调制输出信号中间值进行除法运算得到调制输出信号。

具体的，上位机发送给存储器的还可以有基带信号的长度，可以便于SPI Master根据基带信号的长度从存储器中获取基带信号的波形数据。

具体的，一组预设频率、预设相位、预设幅度以及基带信号的波形数据可以构成一个符号的调制指令，上位机每次可以发送指定数量组的预设频率、预设相位、预设幅度以及基带信号的波形数据以便实现实现N个符号的信号调制，上位机可以通过SPI总线下发数据集到存储器，下发完成后将SPI总线主动权交由SPI Master模块，SPI Master模块在上位机交出SPI总线主动权后，将SPI Flash中的参数读取出来，存放于参数寄存器。参数寄存器中可存放预设组数的预设频率、预设相位、预设幅度以及基带信号的波形数据，例如当预设组数为16组时，若当前调制的进制数大于16，那么当第1组载波指令及基带信号指令被使用后，其参数寄存器的值被第17组预设频率、预设相位、预设幅度以及基带信号的波形数据所替代，依次循环加载预设频率、预设相位、预设幅度以及基带信号的波形数据，可以实现进制数M大于16情况下的信号调制。

其中，图2中的信号调制装置可以在多种处理器中实现，例如FPGA等，本发明实施例在此不做限定。

请参考图3，图3为本发明提供的另一种信号调制装置的结构示意图，该信号调制装置包括：

获取模块1，用于获取预先设置的载波的预设频率、预设相位以及预设幅度；

第一生成模块2，用于根据预设频率以及预设相位生成预设类型的载波函数波形；

第一运算模块3，用于将载波函数波形与待调制基带信号的波形数据相乘得到频率相位调制信号；

调幅模块4，用于根据预设幅度以及系统幅度极值对频率相位调制信号进行幅度调节并得到调制输出信号。

作为一种优选的实施例，调幅模块包括：

第二生成模块，用于根据预设幅度以及系统幅度极值生成调幅因子；

第二运算模块，用于将调幅因子与频率相位调制信号相乘得到调制输出信号。

对于本发明实施例提供的信号调制装置的介绍请参照前述的信号调制方法的实施例，本发明实施例在此不再赘述。

请参考图4，图4为本发明提供的一种信号调制设备的结构示意图，该信号调制设备包括：

存储器5，用于存储计算机程序；

处理器6，用于执行计算机程序时实现如前述实施例中信号调制方法的步骤。

对于本发明实施例提供的信号调制设备的介绍请参照前述的信号调制方法的实施例，本发明实施例在此不再赘述。

本发明还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如前述实施例中信号调制方法的步骤。

对于本发明实施例提供的计算机可读存储介质的介绍请参照前述的信号调制方法的实施例，本发明实施例在此不再赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种信号调制方法，其特征在于，包括：

获取预先设置的载波的预设频率、预设相位以及预设幅度；所述预设频率、所述预设相位以及所述预设幅度是根据待调制基带信号设置的；

根据所述预设频率以及所述预设相位生成预设类型的载波函数波形；

将所述载波函数波形与所述待调制基带信号的波形数据相乘得到频率相位调制信号；

根据所述预设幅度以及系统幅度极值对所述频率相位调制信号进行幅度调节并得到调制输出信号；

所述根据所述预设幅度以及系统幅度极值对所述频率相位调制信号进行幅度调节并得到调制输出信号具体为：

根据所述预设幅度以及所述系统幅度极值生成调幅因子；所述调幅因子用于表示对所述系统幅度极值的缩小比例；

将所述调幅因子与所述频率相位调制信号相乘得到所述调制输出信号；

所述根据所述预设幅度以及所述系统幅度极值生成调幅因子具体为：

其中，A为所述调幅因子，x为所述预设幅度，y为所述系统幅度极值，z为幅度的进制数，B为幅度的位宽。

2.根据权利要求1所述的信号调制方法，其特征在于，所述根据所述预设幅度以及系统幅度极值生成调幅因子之后，所述将所述调幅因子与所述频率相位调制信号相乘得到调制输出信号之前，该信号调制方法还包括：

将所述调幅因子放大预设倍数；

则所述将所述调幅因子与所述频率相位调制信号相乘得到调制输出信号具体为：

将放大所述预设倍数后的所述调幅因子与所述频率相位调制信号相乘得到调制输出信号中间值；

将所述调制输出信号中间值缩小所述预设倍数并得到调制输出信号。

3.根据权利要求1所述的信号调制方法，其特征在于，所述预设类型的载波函数波形为三角函数波形。

4.根据权利要求1所述的信号调制方法，其特征在于，所述获取预先设置的载波预设频率、预设相位以及预设幅度具体为：

获取上位机发送至存储器中的预先设置的载波预设频率、预设相位以及预设幅度。

5.一种信号调制装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取预先设置的载波的预设频率、预设相位以及预设幅度；所述预设频率、所述预设相位以及所述预设幅度是根据待调制基带信号设置的；

第一生成模块，用于根据所述预设频率以及所述预设相位生成预设类型的载波函数波形；

第一运算模块，用于将所述载波函数波形与所述待调制基带信号的波形数据相乘得到频率相位调制信号；

调幅模块，用于根据所述预设幅度以及系统幅度极值对所述频率相位调制信号进行幅度调节并得到调制输出信号；

所述调幅模块包括：

第二生成模块，用于根据所述预设幅度以及所述系统幅度极值生成调幅因子；所述调幅因子用于表示对所述系统幅度极值的缩小比例；

第二运算模块，用于将所述调幅因子与所述频率相位调制信号相乘得到所述调制输出信号；

所述第二生成模块，在所述根据所述预设幅度以及所述系统幅度极值生成调幅因子时，具体用于：

其中，A为所述调幅因子，x为所述预设幅度，y为所述系统幅度极值，z为幅度的进制数，B为幅度的位宽。

6.一种信号调制设备，其特征在于，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1至4任一项所述信号调制方法的步骤。

7.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至4任一项所述信号调制方法的步骤。

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