CN111901269B - 可变调制指数的高斯频移键控调制方法、装置及系统 - Google Patents

可变调制指数的高斯频移键控调制方法、装置及系统 Download PDF

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CN111901269B CN202010602216.0A CN202010602216A CN111901269B CN 111901269 B CN111901269 B CN 111901269B CN 202010602216 A CN202010602216 A CN 202010602216A CN 111901269 B CN111901269 B CN 111901269B
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Abstract

本发明公开了一种可变调制指数的高斯频移键控调制方法、装置及系统，所述方法包括将获取到的二元数据流映射为调制符号；获取高斯滤波的矩形脉冲作为频率波形；基于所述二元数据流中相邻比特数据之间的差异性，调整调制指数；基于被调整的调制指数，调制符号和频率波形，生成频率信号；基于所述频率信号生成射频信号；其中，所述调整调制指数，用于减小所述调制符号调制后的实际最大频率偏移的差异，或按差分相位解调后的实际差分相位的差异。本发明对不同相邻关系的比特数据采用差异化的调制指数，可以减少ISI对差分相位解调性能的影响，从而提高无线通信接收性能。

Description

可变调制指数的高斯频移键控调制方法、装置及系统
技术领域
本发明具体涉及一种可变调制指数的高斯频移键控调制方法、装置及系统。
背景技术
物联网是智能时代的基础设施，无线连接技术是物联网的核心。随着物联网的发展，各种无线连接技术得到了广泛的应用，如Classic Bluetooth和Bluetooth Low Energy(BLE)。尤其在大量的传感器和控制应用领域，人们也对无线连接技术的功率效率、成本和性能提出越来越高的要求。高斯频移键控(Gaussian Frequency Shift Keying，GFSK)因为其恒定包络的特征，是一种功率效率高的调制技术，因而得到了广泛的应用。例如，全球移动通信系统(Global System for Mobile Communications，GSM)系统，Classic Bluetooth和BLE无线技术。但是，GFSK调制存在严重的符号间干扰(Inter-Symbol Interference，ISI)，尤其是二元比特数据交替发送时，实际得到的频率偏移(Frequency Deviation，FD)达不到调制指数规定的频率偏移，从而导致解调性能差。另外，采用复杂度低的差分相位解调时，解调性能受符号间干扰的影响很大。
发明内容
针对上述问题，本发明提出一种可变调制指数的高斯频移键控调制方法、装置及系统，对不同相邻关系的比特数据采用差异化的调制指数，减小调制符号调制后的实际最大频率偏移的差异，或按差分相位解调后的实际差分相位的差异，以减少ISI对差分相位解调性能的影响，从而提高无线通信接收性能。
为了实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
第一方面，本发明提供了一种可变调制指数的高斯频移键控调制方法，包括：
将获取到的二元数据流映射为调制符号；
获取高斯滤波的矩形脉冲作为频率波形；
基于所述二元数据流中相邻比特数据之间的差异性，调整调制指数；
基于被调整的调制指数，调制符号和频率波形，生成频率信号；
基于所述频率信号生成射频信号；
其中，所述调整调制指数，用于减小所述调制符号调制后的实际最大频率偏移的差异，或按差分相位解调后的实际差分相位的差异。
可选地，基于所述二元数据流中相邻比特数据之间的差异性，调整调制指数，包括：
比较当前比特数据与相邻的一组或多组比特数据的差异，并根据差异的大小调整调制指数；其中，差异越大，调制指数越大。
可选地，比较当前比特数据与前后相邻的两个比特数据的差异；
当当前比特数据与前后相邻的两个比特数据均相同时，采用第一调制指数；
当前后相邻比特数据中有一个与当前比特数据相同而另一个比特数据与当前比特数据不同，采用第二调制指数；
当当前比特数据与前后相邻比特数据均与不同时，采用第三调制指数；
其中，第一调制指数<第二调制指数<第三调制指数
可选地，根据下式生成频率信号：
y(t)＝∑dk*hk*g(t-k*T)
式中，hk为二元数据流中比特数据bk对应的调制指数，T为符号周期，g(t)为高斯滤波的矩形脉冲，t为时间，dk为调制符号，k为自然数；
所述高斯滤波的矩形脉冲由下式生成：
式中，误差函数常数/>BT为高斯滤波函数的时间带宽积。
可选地，实现经典蓝牙基本速率调制时，高斯滤波函数的时间带宽积BT＝0.5，符号周期T＝1us，第一调制指数h0＝0.32，第二调制指数h1＝0.336，第三调制指数h2＝0.448；或者，
实现BLE 1M调制时，高斯滤波函数的时间带宽积BT＝0.5，符号周期T＝1us，第一调制指数h0＝0.5，第二调制指数h1＝0.525，第三调制指数h2＝0.7；或者，
实现BLE 2M调制时，高斯滤波函数的时间带宽积BT＝0.5，符号周期T＝0.5us，第一调制指数h0＝0.5，第二调制指数h1＝0.525，第三调制指数h2＝0.7。
第二方面，本发明提供了一种高斯频移键控调制装置，包括；
调制单元，用于将获取到的二元数据流映射为调制符号；
获取单元，用于获取高斯滤波的矩形脉冲作为频率波形；
调制指数调整单元，用于基于所述二元数据流中相邻比特数据之间的差异性，调整调制指数；
第一生成单元，用于基于被调整的调制指数，调制符号和频率波形，生成频率信号；
第二生成单元，用于基于所述频率信号生成射频信号；
其中，所述调整调制指数，用于减小所述调制符号调制后的实际最大频率偏移的差异，或按差分相位解调后的实际差分相位的差异。
第三方面，本发明提供了一种采用高斯频移键控调制的发射机，包括：
发送数据处理单元，用于提供二元数据流；
频率波形产生单元，用于获取高斯滤波的矩形脉冲作为频率波形；
频率信号产生单元，用于基于所述二元数据流中相邻比特数据之间的差异性，调整调制指数；并基于接收到的调制符号和频率波形，以及调整后的调制指数，生成频率信号；
射频信号产生单元，基于接收到的频率信号，生成射频信号；
其中，所述调整调制指数，用于减小所述调制符号调制后的实际最大频率偏移的差异，或按差分相位解调后的实际差分相位的差异。
可选地，基于所述二元数据流中相邻比特数据之间的差异性，调整调制指数，包括：比较当前比特数据与相邻的一组或多组比特数据的差异，并根据差异的大小调整调制指数；其中，差异越大，调制指数越大。
可选地，比较当前比特数据与前后相邻的两个比特数据的差异；
当当前比特数据与前后相邻的两个比特数据均相同时，采用第一调制指数；
当前后相邻比特数据中有一个与当前比特数据相同而另一个比特数据与当前比特数据不同，采用第二调制指数；
当当前比特数据与前后相邻比特数据均与不同时，采用第三调制指数；
其中，第一调制指数<第二调制指数<第三调制指数。
可选地，根据下式生成频率信号：
y(t)＝∑dk*hk*g(t-k*T)
式中，hk为二元数据流中比特数据bk对应的调整后的调制指数，T为符号周期，g(t)为高斯滤波的矩形脉冲，t为时间，dk为调制符号，k为自然数；
所述高斯滤波的矩形脉冲由下式生成：
式中，误差函数常数/>BT为高斯滤波函数的时间带宽积。
可选地，实现经典蓝牙基本速率调制时，高斯滤波函数的时间带宽积BT＝0.5，符号周期T＝1us，第一调制指数h0＝0.32，第二调制指数h1＝0.336，第三调制指数h2＝0.448；或者，
实现BLE 1M调制时，高斯滤波函数的时间带宽积BT＝0.5，符号周期T＝1us，第一调制指数h0＝0.5，第二调制指数h1＝0.525，第三调制指数h2＝0.7；或者，
实现BLE 2M调制时，高斯滤波函数的时间带宽积BT＝0.5，符号周期T＝0.5us，第一调制指数h0＝0.5，第二调制指数h1＝0.525，第三调制指数h2＝0.7。
第四方面，本发明提供了一种采用高斯频移键控调制的发射机，包括：
发送数据处理单元，用于提供二元数据流；
数字频率波形产生单元，用于获取高斯滤波的矩形脉冲作为数字频率波形；
数字频率信号产生单元，用于基于所述二元数据流中相邻比特数据之间的差异性，调整调制指数；并基于接收到的调制符号和数字频率波形，以及调整后的调制指数，生成频率信号；
射频信号产生单元，基于接收到的频率信号，生成射频信号；
其中，所述调整调制指数，用于减小所述调制符号调制后的实际最大频率偏移的差异，或按差分相位解调后的实际差分相位的差异。
第五方面，本发明提供了一种可变调制指数的高斯频移键控调制系统，包括存储介质和处理器；
所述存储介质用于存储指令；
所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行根据第一方面中任一项所述方法的步骤.
第六方面，本发明提供了一种无线通信系统，包括采用如第三方面或第四方面中任一项所述的采用高斯频移键控调制的发射机，以及采用差分相位解调的接收机，所述接收机接收基于第一方面中任一项所述可变调制指数的高斯频移键控调制方法调制获得的射频信号。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明对不同相邻关系的比特数据采用差异化的调制指数，可以减少ISI对差分相位解调性能的影响，从而提高无线通信接收性能。
进一步地，本发明使接收机可以采用复杂度低的差分相位解调且获得较高的接收性能。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中：
图1为实施例3中发射机的结构示意图；
图2为实施例3中接收机的结构示意图；
图3为实施例4中发射机的结构示意图；
图4为实施例4中接收机的结构示意图；
图5为GFSK和AI-GFSK调制的差分相位比较示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明的保护范围。
下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。
实施例1
将获取到的二元数据流映射为调制符号；
获取高斯滤波的矩形脉冲作为频率波形；
基于所述二元数据流中相邻比特数据之间的差异性，调整调制指数；
基于被调整的调制指数，调制符号和频率波形，生成频率信号；
基于所述频率信号生成射频信号；
其中，所述调整调制指数，用于减小所述调制符号调制后的实际最大频率偏移的差异，或按差分相位解调后的实际差分相位的差异。
在本发明实施例的一种具体方式中，基于所述二元数据流中相邻比特数据之间的差异性，调整调制指数，包括：
比较当前比特数据与相邻的一组或多组比特数据的差异，并根据差异的大小调整调制指数；其中，差异越大，调制指数越大。在具体实施时，所述相邻的一组或多组比特数据可以是：与当前比特数据相邻的前后两个，或相邻的前几个或后几个，或相邻前几个和后几个等多种情况。例如，可以选择与当前比特数据相邻的前后两个比特数据进行差异性比较，也可以将当前比特数据的前2个或3个作为一组与当前比特数据进行差异性比较，还可以将当前比特数据的前2个作为一组，后2个作为一组，分别与当前比特数据进行差异性比较。总之，具体选择哪些比特数据与当前比特数据进行差异性比较，可以在实施时根据具体应用场景确定。
在一种优选实施例中，可以比较当前比特数据与前后相邻的两个比特数据的差异；
当当前比特数据与前后相邻的两个比特数据均相同时，采用第一调制指数h0；
当前后相邻比特数据中有一个与当前比特数据相同而另一个比特数据与当前比特数据不同，采用第二调制指数h1；
当当前比特数据与前后相邻比特数据均与不同时，采用第三调制指数h2；
其中，第一调制指数h0＜第二调制指数h1＜第三调制指数h2。
下面结合一具体实施过程对所述可变调制指数的计算过程进行详细说明：
根据当前比特数据与前后相邻两个比特数据的关系把当前比特数据分为三类：一类为前后相邻两个比特数据与当前比特相同，即111和000，这类情况采用第一调制指数h0，在一种实施例中，所述第一调制指数h0可以选用现用技术中通常采用的调制指数。一类为前后相邻比特数据有一个与当前比特数据相同而另一个比特数据与当前比特数据不同，即001，100，011，110，这类情况采用第二调制指数h1。另一类为前后相邻比特数据都与当前比特数据不同，即101和010，这类情况采用第三调制指数h2。
根据上述方法，AI-GFSK调制前的二元比特数据流{bk}中每个比特bk与相邻两个比特(bk-1和bk+1)的关系及对应的可变调制指数(Modulation Index)如表一所示：
表一
bk-1 bk bk+1 Modulation Index
0 0 0 h0
1 0 0 h1
0 0 1 h1
1 0 1 h2
0 1 0 h2
0 1 1 h1
1 1 0 h1
1 1 1 h0
其中，h0、h1、h2根据比特数据的差异性的不同取不同的值，可以减小调制符号调制后的实际最大频率偏移的差异，或按差分相位解调后的实际差分相位的差异。当GFSK的所有调制符号获得相同或相近的频率偏移或差分相位时，可以明显减小符号间干扰的影响。
在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述二元数据流与调制符号之间的关系为：
当二元数据流中的比特数据为1时，调制符号为+1；
当二元数据流中的比特数据为0时，调制符号为-1。
在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述频率信号的计算式为：
y(t)＝Σdk*hk*g(t-k*T)
式中，hk为二元数据流中比特数据bk对应的调制指数，T为符号周期，g(t)为高斯滤波的矩形脉冲，dk为调制符号，k为自然数；
所述高斯滤波的矩形脉冲(即频率波形)由下式生成：：
式中，误差函数常数/>BT为高斯滤波函数的时间带宽积；
在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述射频信号的计算式为：
式中，Fc为射频载波频率，P为射频信号放大增益，为相位信号，/>
实施例2
基于与实施例1相同的发明构思，本发明实施例中提供了一种高斯频移键控调制装置，包括；
调制单元，用于将获取到的二元数据流映射为调制符号；
获取单元，用于获取高斯滤波的矩形脉冲作为频率波形；
调制指数调整单元，用于基于所述二元数据流中相邻比特数据之间的差异性，调整调制指数；
第一生成单元，用于基于调整后的调制指数，以及所述调制符号和频率波形，生成频率信号，
第二生成单元，用于基于所述频率信号生成射频信号，完成高斯频移键控调制。
其余部分均与实施例1相同。
实施例3
本发明实施例中提供了一种采用高斯频移键控调制的发射机，如图1所示，所述发射机包括：
发送数据处理单元，用于提供二元数据流；在具体实施过程中，所述发送数据处理单元的功能可能包括数据加密、白化、信道编码、循环冗余校验(CRC:CyclicRedundancyCheck)等；
频率波形产生单元，用于获取高斯滤波的矩形脉冲作为频率波形；
频率信号产生单元，用于基于所述二元数据流中相邻比特数据之间的差异性，调整调制指数；并基于接收到的调制符号和频率波形，以及调整后的调制指数，生成频率信号；
射频信号产生单元，基于接收到的频率信号，生成射频信号；
其中，所述调整调制指数，用于减小所述调制符号调制后的实际最大频率偏移的差异，或按差分相位解调后的实际差分相位的差异。
在本发明实施例的一种具体实施方式中，基于所述二元数据流中相邻比特数据之间的差异性，调整调制指数，包括：比较当前比特数据与相邻的一组或多组比特数据的差异，并根据差异的大小调整调制指数；其中，差异越大，调制指数越大。
比较当前比特数据与前后相邻的两个比特数据的差异；
当当前比特数据与前后相邻的两个比特数据均相同时，采用第一调制指数；
当前后相邻比特数据中有一个与当前比特数据相同而另一个比特数据与当前比特数据不同，采用第二调制指数；
当当前比特数据与前后相邻比特数据均与不同时，采用第三调制指数；
其中，第一调制指数<第二调制指数<第三调制指数。
所述二元数据流与调制符号之间的关系为：
当二元数据流中的比特数据为1时，调制符号为+1；
当二元数据流中的比特数据为0时，调制符号为-1。
在本发明实施例的一种具体实施方式中，根据下式生成频率信号：
y(t)＝∑dk*hk*g(t-k*T)
式中，hk为二元数据流中比特数据bk对应的调整后的调制指数，T为符号周期，g(t)为高斯滤波的矩形脉冲，t为时间，dk为调制符号，k为自然数；
所述高斯滤波的矩形脉冲由下式生成：
式中，误差函数常数/>BT为高斯滤波函数的时间带宽积。
在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述发射机还包括发射天线，所述发射天线将射频信号发射出去。
实施例4
本实施例提供一种采用差分相位解调的接收机，可接收实施例3中的射频信号。所述接收机包括：
接收天线，接收由发射天线发射的射频信号；
射频信号处理单元，将接收到的射频信号处理为基带信号，具体地：射频信号处理单元把射频信号乘以相位差90度的正交两路射频载波下变频为基带信号；所述射频信号处理单元还可能包括带通滤波、低噪声放大器、基带增益放大器、基带滤波器等，用于增强信号并滤除干扰和噪声；
同步单元，基于所述基带信号，估计出接收机和发射机之间的频率偏移，并估计出准确的采样时间；
采样单元，根据同步单元提供的频率偏移，并以周期T为间隔在准确的采样时间采样信号；
差分解调单元，对间隔为周期T的采样信号做差分处理，即复数共轭乘，并根据差分复信号的角度或虚部判决恢复出二元数据流，其中，当角度或虚部为正判决为1，角度或虚部为负判决为0；
接收数据处理单元，用于进一步处理二元数据流，功能可能包括解白化、信道解码、循环冗余校验和解密等。
实施例5
本发明实施例中提供了一种采用高斯频移键控调制的发射机，如图3所示，所述发射机包括：
发送数据处理单元，用于提供二元数据流；在具体实施过程中，所述发送数据处理单元的功能可能包括数据加密、白化、信道编码、循环冗余校验(CRC:CyclicRedundancyCheck)等；
数字频率波形产生单元，用于获取高斯滤波的矩形脉冲作为数字频率波形；
数字频率信号产生单元，用于基于所述二元数据流中相邻比特数据之间的差异性，调整调制指数；并基于接收到的调制符号和数字频率波形，以及调整后的调制指数，生成频率信号；
射频信号产生单元，基于接收到的频率信号，生成射频信号；
其中，所述调整调制指数，用于减小所述调制符号调制后的实际最大频率偏移的差异，或按差分相位解调后的实际差分相位的差异。
在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述发射机还包括发射天线，所述发射天线将射频信号发射出去。
实施例6
如图4所示，本实施例提供一种采用差分相位解调的接收机，包括：
接收天线，接收由发射天线发射的射频信号；
射频信号处理单元，采用低中频结构把射频信号乘以相位差90度的正交两路射频载波下变频为低中频模拟复基带信号；所述射频信号处理单元还可能包括带通滤波、低噪声放大器、基带增益放大器、低通或带通模拟滤波器，用于增强信号并滤除干扰和噪声；
模数转换单元，把低中频模拟复基带信号转化为数字低中频复信号；
数字低中频下变频单元，把数字低中频复信号转化为I/Q两路数字基带信号；
数字滤波器，对数字基带信号低通滤波，进一步抑制干扰和噪声；
数字同步单元，对滤波后的数字基带信号估计频率偏移和采样时间偏差，提供到数字差分解调单元用于校准频率偏移和计算最佳的差分采样点；
数字差分解调单元，对准确同步的两个数字复信号做差分处理，即复数共轭乘，并根据差分复信号的角度或虚部正负值判决为二元数据流，其中，角度或虚部为正判决为1，角度或虚部为负判决为0；
接收数据处理单元，用于进一步处理二元数据流，功能可能包括解白化、信道解码、循环冗余校验和解密等。
实施例7
基于与实施例1相同的发明构思，本发明实施例中提供了一种可变调制指数的高斯频移键控调制系统，包括存储介质和处理器；
所述存储介质用于存储指令；
所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行根据实施例1中任一项所述方法的步骤。
实施例8
本发明实施例中提供了一种无线通信系统，包括采用如实施例3或5中所述的采用高斯频移键控调制的发射机，以及采用差分相位解调的接收机，所述接收机接收基于本发明所述可变调制指数的高斯频移键控调制方法调制获得的射频信号。所述接收机可以为实施例4或实施例6中的接收机。
在一种实施例中，所述发射机和接收机可以分别位于通信的两端，接收机接收发射机发送的射频信号；在另一种实施例中，所述发射机和接收机可以组合为收发机结构，并同时位于通信的一端，用于与通信的对端通信，其中发射机向对端发送采用本发明所述可变调制指数的高斯频移键控调制方法调制获得的射频信号，接收机接收对端发送的采用本发明所述可变调制指数的高斯频移键控调制方法调制获得的射频信号。
下面结合具体的实施方式对本发明进行详细说明。
实施方式一
采用AI-GFSK调制实现Classic Bluetooth基本速率(Basic Data Rate)调制。其中，高斯滤波函数的时间带宽积BT＝0.5，符号周期T＝1us，第一调制指数h0＝0.32，第二调制指数h1＝0.336，第三调制指数h2＝0.448。采用差分相位解调方法，可以获得约2dB性能提高。
实施方式二
采用AI-GFSK调制实现BLE 1M调制。其中，高斯滤波函数的时间带宽积BT＝0.5，符号周期T＝1us，第一调制指数h0＝0.5，第二调制指数h1＝0.525，第三调制指数h2＝0.7。采用差分相位解调方法，可以获得约1.5dB性能提高。
实施方式三
采用AI-GFSK调制实现BLE 2M调制。其中，高斯滤波函数的时间带宽积BT＝0.5，符号周期T＝0.5us，第一调制指数h0＝0.5，第二调制指数h1＝0.525，第三调制指数h2＝0.7。采用差分相位解调方法，可以获得约1.5dB性能提高。
如图5所示，为GFSK和AI-GFSK调制实现的BLE 1M差分相位比较，其中虚线为GFSK调制的间隔T＝1us的差分相位解调的相位曲线，实线为AI-GFSK调制的间隔T＝1us的差分相位解调的相位曲线。横坐标为时间(Time)，单位为微秒(us)。纵坐标为相位，单位为弧度(radian)。其中，发送的数据序列为{0101010110011001111000011110}。由图5所示的差分相位可见，GFSK调制发送010101序列时的差分相位最大值明，显低于发送11001100序列和11110000序列的差分相位最大值，因此，会造成解调010101序列的错误概率更大。而AI-GFSK调制发送010101序列时的差分相位最大值与发送11001100序列和11110000序列的差分相位最大值接近，因而可以获得更好的解调性能。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (12)

1.一种可变调制指数的高斯频移键控调制方法，其特征在于，包括：
将获取到的二元数据流映射为调制符号；
获取高斯滤波的矩形脉冲作为频率波形；
基于所述二元数据流中相邻比特数据之间的差异性，调整调制指数；
基于被调整的调制指数，调制符号和频率波形，生成频率信号；
基于所述频率信号生成射频信号；
其中，所述调整调制指数，用于减小所述调制符号调制后的实际最大频率偏移的差异，或按差分相位解调后的实际差分相位的差异；
基于所述二元数据流中相邻比特数据之间的差异性，调整调制指数，包括：
比较当前比特数据与相邻的一组或多组比特数据的差异，并根据差异的大小调整调制指数；其中，差异越大，调制指数越大。
2.根据权利要求1所述的一种可变调制指数的高斯频移键控调制方法，其特征在于：比较当前比特数据与前后相邻的两个比特数据的差异；
当当前比特数据与前后相邻的两个比特数据均相同时，采用第一调制指数；
当前后相邻比特数据中有一个与当前比特数据相同而另一个比特数据与当前比特数据不同，采用第二调制指数；
当当前比特数据与前后相邻比特数据均与不同时，采用第三调制指数；
其中，第一调制指数<第二调制指数<第三调制指数。
3.根据权利要求1-2中任一项所述的一种可变调制指数的高斯频移键控调制方法，其特征在于：根据下式生成频率信号：
y(t)＝∑dk*hk*g(t-k*T)
式中，hk为二元数据流中比特数据bk对应的调制指数，T为符号周期，g(t)为高斯滤波的矩形脉冲，t为时间，dk为调制符号，k为自然数；
所述高斯滤波的矩形脉冲由下式生成：
式中，误差函数常数/>BT为高斯滤波函数的时间带宽积。
4.根据权利要求3所述的一种可变调制指数的高斯频移键控调制方法，其特征在于：实现经典蓝牙基本速率调制时，高斯滤波函数的时间带宽积BT＝0.5，符号周期T＝1us，第一调制指数h0＝0.32，第二调制指数h1＝0.336，第三调制指数h2＝0.448；或者，
实现BLE 1M调制时，高斯滤波函数的时间带宽积BT＝0.5，符号周期T＝1us，第一调制指数h0＝0.5，第二调制指数h1＝0.525，第三调制指数h2＝0.7；或者，
实现BLE 2M调制时，高斯滤波函数的时间带宽积BT＝0.5，符号周期T＝0.5us，第一调制指数h0＝0.5，第二调制指数h1＝0.525，第三调制指数h2＝0.7。
5.一种高斯频移键控调制装置，其特征在于，包括；
调制单元，用于将获取到的二元数据流映射为调制符号；
获取单元，用于获取高斯滤波的矩形脉冲作为频率波形；
调制指数调整单元，用于基于所述二元数据流中相邻比特数据之间的差异性，调整调制指数；
第一生成单元，用于基于被调整的调制指数，调制符号和频率波形，生成频率信号；
第二生成单元，用于基于所述频率信号生成射频信号；
其中，所述调整调制指数，用于减小所述调制符号调制后的实际最大频率偏移的差异，或按差分相位解调后的实际差分相位的差异；
基于所述二元数据流中相邻比特数据之间的差异性，调整调制指数，包括：
比较当前比特数据与相邻的一组或多组比特数据的差异，并根据差异的大小调整调制指数；其中，差异越大，调制指数越大。
6.一种采用高斯频移键控调制的发射机，其特征在于，包括：
发送数据处理单元，用于提供二元数据流；
频率波形产生单元，用于获取高斯滤波的矩形脉冲作为频率波形；
频率信号产生单元，用于基于所述二元数据流中相邻比特数据之间的差异性，调整调制指数；并基于接收到的调制符号和频率波形，以及调整后的调制指数，生成频率信号；
射频信号产生单元，基于接收到的频率信号，生成射频信号；
其中，所述调整调制指数，用于减小所述调制符号调制后的实际最大频率偏移的差异，或按差分相位解调后的实际差分相位的差异；
基于所述二元数据流中相邻比特数据之间的差异性，调整调制指数，包括：比较当前比特数据与相邻的一组或多组比特数据的差异，并根据差异的大小调整调制指数；其中，差异越大，调制指数越大。
7.根据权利要求6所述的一种采用高斯频移键控调制的发射机，其特征在于：比较当前比特数据与前后相邻的两个比特数据的差异；
当当前比特数据与前后相邻的两个比特数据均相同时，采用第一调制指数；
当前后相邻比特数据中有一个与当前比特数据相同而另一个比特数据与当前比特数据不同，采用第二调制指数；
当当前比特数据与前后相邻比特数据均与不同时，采用第三调制指数；
其中，第一调制指数<第二调制指数<第三调制指数。
8.根据权利要求6-7中任一项所述的一种采用高斯频移键控调制的发射机，其特征在于：根据下式生成频率信号：
y(t)＝∑dk*hk*g(t-k*T)
式中，hk为二元数据流中比特数据bk对应的调整后的调制指数，T为符号周期，g(t)为高斯滤波的矩形脉冲，t为时间，dk为调制符号，k为自然数；
所述高斯滤波的矩形脉冲由下式生成：
式中，误差函数常数/>BT为高斯滤波函数的时间带宽积。
9.根据权利要求8所述的一种采用高斯频移键控调制的发射机，其特征在于：实现经典蓝牙基本速率调制时，高斯滤波函数的时间带宽积BT＝0.5，符号周期T＝1us，第一调制指数h0＝0.32，第二调制指数h1＝0.336，第三调制指数h2＝0.448；或者，
实现BLE 1M调制时，高斯滤波函数的时间带宽积BT＝0.5，符号周期T＝1us，第一调制指数h0＝0.5，第二调制指数h1＝0.525，第三调制指数h2＝0.7；或者，
实现BLE 2M调制时，高斯滤波函数的时间带宽积BT＝0.5，符号周期T＝0.5us，第一调制指数h0＝0.5，第二调制指数h1＝0.525，第三调制指数h2＝0.7。
10.一种采用高斯频移键控调制的发射机，其特征在于，包括：
发送数据处理单元，用于提供二元数据流；
数字频率波形产生单元，用于获取高斯滤波的矩形脉冲作为数字频率波形；
数字频率信号产生单元，用于基于所述二元数据流中相邻比特数据之间的差异性，调整调制指数；并基于接收到的调制符号和数字频率波形，以及调整后的调制指数，生成频率信号；
射频信号产生单元，基于接收到的频率信号，生成射频信号；
其中，所述调整调制指数，用于减小所述调制符号调制后的实际最大频率偏移的差异，或按差分相位解调后的实际差分相位的差异；
基于所述二元数据流中相邻比特数据之间的差异性，调整调制指数，包括：
比较当前比特数据与相邻的一组或多组比特数据的差异，并根据差异的大小调整调制指数；其中，差异越大，调制指数越大。
11.一种可变调制指数的高斯频移键控调制系统，其特征在于：包括存储介质和处理器；
所述存储介质用于存储指令；
所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行根据权利要求1-4中任一项所述方法的步骤。
12.一种无线通信系统，包括采用如权利要求6-10中任一项所述的采用高斯频移键控调制的发射机，以及采用差分相位解调的接收机，所述接收机接收基于权利要求1-4中任一项所述可变调制指数的高斯频移键控调制方法调制获得的射频信号。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112804174B (zh) * 2020-12-30 2023-03-24 湖南艾科诺维科技有限公司 可变码率和调制指数的gfsk数字调制装置
CN114285710B (zh) * 2021-12-28 2023-09-15 北京升哲科技有限公司 Cpm信号的调制指数估计方法、装置、设备及存储介质
CN115801523B (zh) * 2022-10-25 2024-04-02 电子科技大学 一种基于频率偏移估计的高斯最小频移键控系统通信方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018143843A1 (en) * 2017-02-03 2018-08-09 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) A first network node and a method therein for generation and transmission of a binary phase shift keying (bpsk) signal
CN109039966A (zh) * 2018-08-01 2018-12-18 上海华虹集成电路有限责任公司 一种基于判决反馈、低复杂度的gfsk信号的解调方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7515652B2 (en) * 2003-09-30 2009-04-07 Broadcom Corporation Digital modulator for a GSM/GPRS/EDGE wireless polar RF transmitter
US7394862B2 (en) * 2004-12-21 2008-07-01 Broadcom Corporation Multi-mode wireless polar transmitter architecture

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018143843A1 (en) * 2017-02-03 2018-08-09 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) A first network node and a method therein for generation and transmission of a binary phase shift keying (bpsk) signal
CN109039966A (zh) * 2018-08-01 2018-12-18 上海华虹集成电路有限责任公司 一种基于判决反馈、低复杂度的gfsk信号的解调方法

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