一种基于EBPSK的调制解调方法及通信系统技术方案

一种适用于窄带物联网的基于EBPSK的调制解调方法及通信系统，包括基于CMOS工艺设计的收发一体机以及对应的射频前端。区别于现有设计，本发明专利技术利用窄带物联网数据量小的特点，将数据存储器和处理器均集成于所述收发一体机中。降低现有终端系统中数字基带芯片、模拟基带芯片以及通用存储芯片产生的功耗及成本。同时，在本发明专利技术接收机链路和发射机链路中限制有源器件的使用，通过处理器对收发一体机内部接收机链路和发射机链路中的各模块进行闭环参数调整达到调制解调性能最优。进一步减小系统功耗，降低电路成本。

【技术实现步骤摘要】
一种基于EBPSK的调制解调方法及通信系统
本专利技术涉及调制解调
，尤其涉及一种扩展的二元相移键控(ExtendBinaryPhaseShiftKeying，EBPSK)调制解调方法及通信系统。
技术介绍
移动通信作为当今世界发展最为迅猛的
，正在从人和人的连接，向人与物以及物与物的连接迈进，万物互联成为必然趋势，具有异常广阔的市场前景。然而，基于当前的移动网络来说，不任是2G/3G/4G，还是即将到来的5G，其在物与物的连接上能力不足，或者说存在较大的资源和技术浪费与缺陷。但不得不说的是，事实上，相比蓝牙、ZigBee等短距离通信技术，移动蜂窝网络有其独特的优势：移动蜂窝网络广覆盖、具备较强的可移动特性，并且大连接数。因而，移动蜂窝网络理应成为物联网的主要连接技术。基于蜂窝的窄带物联网(NarrowBandInternetofThings,NB-IoT)成为万物互联网络的一个重要分支。由于NB-IoT构建于蜂窝网络，只消耗大约180KHz的带宽，并且具备可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络的巨大优势。NB-IoT技术的应用可大大降低万物互联网络的部署成本，同时，可实现在现有网络上平滑升级。这些特性，使得NB-IoT成为了时下最热门的物联网技术。NB-IoT具备四大特点：一是广覆盖，可提供改进的室内覆盖，在同样的频段下，NB-IoT比现有的网络灵敏度增益20dB，覆盖面积扩大100倍；二是具备支撑海量连接的能力，NB-IoT的一个扇区能够支持10万个连接，可实现低延时敏感度、超低的设备成本、低设备功耗和优化的网络架构；三是低功耗，NB-IoT终端模块的待机时间可长达10年；四是较低的模块成本，企业预期的单个接连模块成本不超过5美元。对于NB-IoT技术来说，目前各设备供应商和相关芯片设计商争夺的技术焦点主要在于功耗和成本。这也是NB-IoT大规模商用的主要技术瓶颈。功耗和成本，对各厂商争夺市场占有率、提高产品利润率起决定性作用。二元相移键控(expendbinaryphaseshiftkeying,EBPSK)调制解调技术,是一种不对称调制技术，主要利用小角度调相和可变的跳变时间来紧缩发射频谱。具体理论分析可参考专利CN201410221951.1。其通过二进制信息码直接改变正弦载波的突变相位实现调制。数字“0”对应的已调信号是频率为fc的N个载波周期的正弦波，而对应数字“1”则是N个载波周期的正弦波中，前K个周期的相位跳变角度为θ；即：f0(t)＝Asin2πfct,0≤t<T其中T＝N/fc，τ＝K/fc，K≤N，而θ和τ这两个参数构成改变信号带宽、传输码率和解调性能的“调制指数”。θ对应载波信号的相位，而τ则对应着调制信号(归零码)的占空比。由于EBPSK调制解调技术可避免数字正交调制解调技术(QPSK&16QAM)对于调制解调器(Modem)的要求，可极大节约成本和功耗，简化算法复杂度。因而，在物联网应用场景下，该技术不失为一种较为理想的调制解调技术。然而，现有的EBPSK调制解调，通常需要采用数字方式实现，对信号采样、存储以及处理器性能仍然有较高要求，始终无法实现理想的成本控制。因而，目前，急需一种低成本低功耗的EBPSK调制解调技术。
技术实现思路
为了解决现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种基于EBPSK的调整解调方法及通信系统。首先，为实现上述目的，提出一种基于EBPSK的调制方法，包括以下步骤：T1，读取信息序列将所述信息序列转换生成模拟开关信号；同时，根据所述模拟开关信号锁定相应载波频率和相位；T2，将所述模拟开关信号分别进行延时和反相处理，生成两路差分调制信号，根据所述T1中锁定的载波频率和相位进行混频，生成两路差分已调信号；T3，将所述两路差分已调信号合成为一路已调信号，输出。如上所述的调制方法，其中，所述步骤T1中，还包括对所述模拟开关信号占空比的调节步骤：对所述模拟开关信号进行采样，并获取所述模拟开关信号的占空比，判断所述占空比是否满足调制指数要求，若不满足，则调节所述模拟开关信号中高电平持续时间，直至所述占空比满足所述调制指数要求。如上所述的调制方法，其中所述的模拟开关信号为归零码。同时，基于上述的调制方法，本专利技术还同时提供一种基于EBPSK的发射机链路，包括处理器、第一锁相环电路、数模转换器、延时电路、反相电路、无源双平衡混频器和第一无源巴伦电路：其中，所述处理器的输出端连接所述数模转换器的输入端，所述处理器同时还与所述第一锁相环电路连接；所述处理器用于向所述数模转换器的输入端输出信息序列，同时，所述处理器还用于根据所述信息序列控制所述第一锁相环锁定相应载波信号的频率和相位；所述第一锁相环电路还向所述无源双平衡混频器的混频端输出载波信号；所述数模转换器的输出端还同时连接所述延时电路和所述反相电路；所述反相电路和所述延时电路的输出端分别连接所述无源双平衡混频器的第二和第一调制信号输入端；所述无源双平衡混频器的混频端接收所述第一锁相环电路输出的所述载波信号；所述无源双平衡混频器的输出端连接所述第一无源巴伦电路的两个输入端；所述第一无源巴伦电路的输出端作为所述发射机链路整体的输出端。更进一步，上述发射机链路中还包括占空比检测电路，所述占空比检测电路串联于所述数模转换器与所述延时电路、所述数模转换器与所述反相电路之间，所述占空比检测电路的检测反馈端连接所述处理器，所述占空比检测电路用于对所述数模转换器输出的模拟开关信号进行采样并获取所述模拟开关信号的占空比，将所述模拟开关信号的占空比反馈至所述处理器，由所述处理器根据调制指数要求调节所述模拟开关信号中高电平持续时间，直至所述占空比满足所述调制指数要求。上述发射机链路采用CMOS工艺制作。其次，为实现上述目的，配合所述EBPSK的调制方法，本专利技术还提出一种基于EBPSK的解调方法，步骤包括：R1，处理器设置电路参数；同时，处理器获取第二锁相环频率差和相位差，调节第二锁相环参数，锁定载波信号的频率和相位；R2，接收有用信号，并根据所述第二锁相环提供的载波信号对所述有用信号进行下变频，生成两路差分EBPSK基带信号；R3，将两路差分EBPSK基带信号合成为一路基带信号后，依次对所述基带信号进行前置放大、低通滤波、自动增益控制，然后进行模数转换；R4，通过模数转换将所述基带信号转换为数字信号，输出有用信息序列。进一步，上述基于EBPSK的解调方法中，所述步骤R4中，在输出有用信息序列之前，还包括检测所述有用信息序列的误码率的步骤，当误码率超过阈值时，通过处理器调整电路参数，直至所述误码率不超过所述阈值，再输出有用信息序列。基于上述BPSK解调方法，本专利技术还同时提出一种基于EBPSK的接收机链路，包括处理器、第二锁相环、低噪声放大器、有源双平衡混频器、第二无源巴伦电路、前置放大器、低通滤波器、可变增益放大器和模数转换电路；所述处理器同时连接所述第二锁相环、低噪声放大器、第二无源巴伦电路、前置放大器、低通滤波器和可变增益放大器，所述处理器用于读取所述模数转换电路输出的有用信息序列，并根据所述有用信息序列的误码率调整电路参数；同时，所述处理器还用于获取第二锁相环频率差和相位差，调节第二锁相本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于EBPSK的调制方法，其特征在于，步骤包括：T1，读取信息序列将所述信息序列转换生成模拟开关信号；同时，根据所述模拟开关信号锁定相应载波频率和相位；T2，将所述模拟开关信号分别进行延时和反相处理，生成两路差分调制信号，根据所述T1中锁定的载波频率和相位进行混频，生成两路差分已调信号；T3，将所述两路差分已调信号合成为一路已调信号，输出。

【技术特征摘要】
1.一种基于EBPSK的调制方法，其特征在于，步骤包括：T1，读取信息序列将所述信息序列转换生成模拟开关信号；同时，根据所述模拟开关信号锁定相应载波频率和相位；T2，将所述模拟开关信号分别进行延时和反相处理，生成两路差分调制信号，根据所述T1中锁定的载波频率和相位进行混频，生成两路差分已调信号；T3，将所述两路差分已调信号合成为一路已调信号，输出。2.如权利要求1所述的基于EBPSK的调制方法，其特征在于，所述步骤T1中，还包括对所述模拟开关信号占空比的调节步骤，对所述模拟开关信号占空比的调节步骤如下：对所述模拟开关信号进行采样，并获取所述模拟开关信号的占空比，判断所述占空比是否满足调制指数要求，若不满足，则调节所述模拟开关信号中高电平持续时间，直至所述占空比满足所述调制指数要求。3.一种基于EBPSK的发射机链路，其特征在于，包括处理器、第一锁相环电路、数模转换器、延时电路、反相电路、无源双平衡混频器和第一无源巴伦电路；所述处理器的输出端连接所述数模转换器的输入端，所述处理器同时还与所述第一锁相环电路连接；所述处理器用于向所述数模转换器的输入端输出信息序列，同时，所述处理器还用于根据所述信息序列控制所述第一锁相环锁定相应载波信号的频率和相位；所述第一锁相环电路还向所述无源双平衡混频器的混频端输出载波信号；所述数模转换器的输出端还同时连接所述延时电路和所述反相电路；所述反相电路和所述延时电路的输出端分别连接所述无源双平衡混频器的第二和第一调制信号输入端；所述无源双平衡混频器的混频端接收所述第一锁相环电路输出的所述载波信号；所述无源双平衡混频器的输出端连接所述第一无源巴伦电路的两个输入端；所述第一无源巴伦电路的输出端作为所述发射机链路整体的输出端。4.如权利要求3所述的基于EBPSK的发射机链路，其特征在于，所述发射机链路还包括占空比检测电路，所述占空比检测电路串联于所述数模转换器与所述延时电路、所述数模转换器与所述反相电路之间，所述占空比检测电路的检测反馈端连接所述处理器，所述占空比检测电路用于对所述数模转换器输出的模拟开关信号进行采样并获取所述模拟开关信号的占空比，将所述模拟开关信号的占空比反馈至所述处理器，由所述处理器根据调制指数要求调节所述模拟开关信号中高电平持续时间，直至所述占空比满足所述调制指数要求。5.如权利要求3所述的基于EBPSK的发射机链路，其特征在于，所述发射机链路采用CMOS工艺制作。6.一种基于EBPSK的解调方法，其特征在于，步骤包括：R1，处理器设置电路参数；同时，处理器获取第二锁相环频率差和相位差，调节第二锁相环参数，锁定载波信号的频率和相位；R2，接收有用信号，并根据所述第二锁相环提供的载波信号对所述有用信号进行下变频，生成两路差分基带信号；R3，将两路差分基带信号合成为一路基带信号后，依次对所述基带信号进行前置放大、低通滤波、自动增益控制处理，然后进行模数转换；R4，通过模数转换将所述基带信号转换为数字信号，输出有用信息序列。7.如权利要求6所述的基于EBPSK的解调方法，其特征在于，所述步骤R4中，在输出有用信息序列之前，还包括检测所述有用信息序列的误码率的步骤，当误码率超过阈值时，通过调整电路参数，直至所述误码率不超过所述阈值，再输出有用信息序列。8.一种基于EBPSK的接收机链路，其特征在于，包括处理器、第二锁相环、低噪声放大器、有源双平衡混频器、第二无源巴伦电路、前置放大器、低通滤波器、可变增益放大器和模数转换电路；所述处理器同时连接所述第二锁相环、低噪声放大器、第二无源巴伦...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱立成，
申请(专利权)人：深圳市中兴微电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44