[发明专利]一种产生π/4-DQPSK调制信号的调制器、信号发生器及方法

说明书

本发明提供了一种产生π/4‑DQPSK调制信号的调制器、信号发生器及方法，通过控制器将基带信号发送给调制模块之后，调制模块直接生成ΔP进而计算得到Pk直接控制M位载波相位码的高3位，采用DDS技术直接生成数字化π/4‑DQPSK调制信号，再经过数模转换生成最终形式的调制信号，创造性的发明了一种产生数字化π/4‑DQPSK调制信号的方法，该方法不必采用乘法器，比现有的产生模拟化的π/4‑DQPSK调制信号的方法结构简单，硬件资源少，且节约了系统资源。

技术领域

本发明涉及数字信号处理领域，特别涉及一种产生π/4-DQPSK调制信号的调制器、信号发生器及方法。

背景技术

在无线信道情况下，不能直接传输数字基带信号，需要借助连续波调制技术实现频率搬移，将数字基带信号变换成适合信道传输的数字频带信号，用载波调制方式进行传输。调制使信号特性与信道特性相匹配，从而更有效更可靠的传输信息。π/4-DQPSK(π/4shift Differential Quadrature Phase Shift Keying,π/4移向四相相对相移键控)是QPSK的修正形式，是一种线性窄带数字调制技术。1962年由贝尔实验室的贝克尔（Baker）首先提出π/4-DQPSK，这种改进的调制方式将载波相位变换限制在±π/4、±3π/4。由于载波中不存在±π的相位变化，因而大大减少了包络波动，降低了系统性能对信号非线性的敏感度。

π/4-DQPSK调制解调算法可以用软件或者硬件来实现。在硬件实现中，使用专用集成电路（ASIC）和可编程逻辑器件（FPGA和CPLD）是两种常用的方式。FPGA的二维逻辑阵列模块式基于查找表（LUT，Look-Up-Table）结构的，其中包含的LUT和触发器的数量非常多，如果设计一个复杂的时序逻辑，那么使用FPGA就是一个很好的选择，在对基带信号的处理和整个系统的控制中，FPGA不但能大大缩减电路的体积，提高电路的稳定性，而且先进的开发工具使整个系统的设计调试周期大大缩短，因而，现有技术中通常采用FPGA芯片作为实现π/4-DQPSK调制解调的主处理器。

图1给出了表示π／4-DQPSK调制信号相位状态转移的星座图。如图1，其中有8个相位，分别为4个标有“●”符号的相位（黑点），以及4个标有“○”符号的相位（白点），两个相位之间的连线表示可能的相位跳变。π／4-DQPSK的相位转移遵循黑点、白点相位交替转移的顺序，至于相位转移时要选取哪一个相位，要看源相位和目的相位，总之使它的相位路径变化最小。举例说来，如果从黑点相位（1，0）相移180°到黑点相位（-1，0），则会先从黑点相位（1，0）相移135°到白点相位再从相移45°到黑点相位（-1，0）。所以π／4-DQPSK可能出现的最大相位跳变为±135°,不会出现±π的跳变，因此π/4-DQPSK具有频谱特性好、频谱利用率高、抗多普勒频移、可非相关解调等突出优点。

如图2所示，现有技术中产生π／4-DQPSK调制信号的过程如下：

输入的串行二进制基带信号bk先通过串/并转换电路分成速率减半的两路：Xk和Yk，按照图1所示的星座图，差分相位编码模块将Xk和Yk映射为I_k和Q_k；两个滤波模块滤除I_k和Q_k中的高频分量，分别输出I′k和Q′k，以便适合信道传输；滤波后的两路信号分别与数控振荡器（NCO）输出的两路正交载波cosωct、sinωct相乘，完成频谱搬移；通过加法器，两路乘积再相加，就产生了离散形式的π／4-DQPSK调制信号{Sk}。

这类调制器有如下不足：

电路中需要两个乘法器，乘法器会占用FPGA内的乘法器资源，且拥有乘法器的FPGA价格也相对较高；乘法器系统功耗大，影响FPGA的时序性能，限制载波频率的提高；

需要两个滤波器，滤波器也会耗用大量的FPGA资源；

若采用直接数字式频率合成技术（DDS），则可编程逻辑模块、内部存储器用到的都会很多。