一种相移键控调制解调方法及设备技术

本发明专利技术实施例提供一种相移键控调制方法及相应的调制解调器。该方法采用连续改变相位的方法避免相位突变以降低带外频谱，提高频谱效率；同时保持恒定包络的特征以提高射频信号功率放大的效率。相应的调制解调器采用相移键控调制方法调制信号，相应的调制解调器用所述相移键控调制方法调制的信号。

A method and equipment of phase shift keying modulation and demodulation

【技术实现步骤摘要】
一种相移键控调制解调方法及设备
本专利技术涉及无线通信领域，更具体地，涉及一种相移键控调制解调方法及设备。
技术介绍
物联网是智能时代的基础，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ClassicBluetooth和BluetoothLowEnergy(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耗、成本和性能提出越来越高的要求。BLE2MGFSK调制技术相对于ClassicBluetoothEDR2DQPSK调制技术，最大的优点在于GFSK是恒定包络调制技术。恒定包络调制的射频发射机具有更低的复杂度和更高的功率效率。但是，BLE2MGFSK调制相对于ClassicBluetoothEDR2DQPSK调制带宽效率低，抗多路径码间干扰性能差。经典的相移键控调制技术，例如，DQPSK，由于存在相位突变，信号经过带宽有限的滤波器后，信号幅度存在很大的起伏，或较大的峰均功率比。高峰均功率比的信号对功率放大器的线性度要求很高，因而实现复杂度高且功率效率低。
技术实现思路
本专利技术公开一种相移键控调制方法，采用连续改变相位的方法避免相位突变以降低带外频谱，提高频谱效率的同时保持了复杂度低和功率放大效率高的恒包络调制的特征。本专利技术为解决上述技术问题采用的技术方案为，一方面提供一种相移键控调制方法，其特征在于:将二元数据流{bn}，n＝0,1,2,3,…N-1，映射为由相位符号构成的相位序列{θk}，k＝0,1,2,…,K-1，其中N、K为正整数；将所述相位序列中的相位符号通过相位函数调制为连续的相位信号即：其中p(t)为相位函数,且p(t≤0)＝0，p(t≥T)＝1，p(0≤t≤T)的值在0到1之间连续变化，T为符号周期；基于所述相位信号获得射频信号。优选地，基于相位信号获得射频信号包括，基于相位信号获得基带信号，并基于所述基带信号获得射频信号；其中，所述基带信号为：其中v(t)为基带信号，A为信号幅度，j为虚部符号；所述射频信号为：其中S(t)为射频信号，Fc为射频载波频率,Re[]为取实部符号。优选地，所述相位函数p(t)的导数为连续函数。优选地,所述调制方法，其采用的相位函数为，或者，或者，其中，T为符号周期。优选地，基于相位信号获得射频信号包括，将所述相位信号的导函数作为频率函数，利用所述频率函数，采用频率调制方法获得所述射频信号。优选地，根据π/2BPSK调制、π/4QPSK调制、π/88PSK调制中的一种或多种调制方式所对应的映射关系，将二元数据流{bn}映射为相位序列{θk}。另一方面提供一种相移键控信号调制方法，包括：获取相位序列步骤，包括根据预定的相移键控调制方式将待调制的二元数据流映射为由相位符号构成的相位序列；获取相位信号步骤，包括采用预设的相位函数对相位符号进行调制得到其值随时间连续变化的相位信号，且在每个符号周期内，该符号周期起点的相位信号值与该符号周期终点的相位信号值之间的差值等于在该符号周期内调制的相位符号；调制射频信号步骤，包括基于所述相位信号调制获得射频信号。优选地，相位函数p(t)为连续函数，并且p(t≤0)＝0，p(t≥T)＝1，p(0≤t≤T)的值在0到1之间连续变化，其中t为时间变量，T为符号周期。优选地，所述相位函数p(t)的导数为连续函数。具体地，所述获取相位信号步骤中所获得的相位信号为：其中θ为相位符号，相位序列表示为{θk}，k＝0,1,2,…,K-1；且K为整数，t为时间变量，T为符号周期。进一步的，对于M级相移键控调制，K＝N/log2(M)，其中M取值为2、4或8，且M＝2时，为二元相移键控调制；M＝4时，为正交相移动键控调制，M＝8时，为8-ary相移动键控调制。进一步具体地，所述相位函数为，或者，或者，进一步具体地，所述调制射频信号步骤中包括，将所述当前符号周期的相位信号调制为基带信号v(t)，并将所述基带信号以预定的射频载波频率调制为射频信号，其中：其中A为信号幅度，j为虚部符号。进一步具体地，所述调制射频信号步骤中，将所述相位信号的导函数作为频率函数，采用频率调制方法获得射频信号。优选地，所述预定的相移键控调制方式包括π/2BPSK调制、π/4QPSK调制、π/88PSK调制中的一种或多种。另一方面提供一种相移键控解调方法，上述调制方法调制的信号进行解调，其中包括，将接收到的射频信号下变频为基带信号；对所述基带信号进行频率和时间同步并采样后得到基带采样信号；基于所述基带采样信号获得差分信号；根据所述差分信号解调出二元数据。优选地，所述基带信号为：其中为基带信号，为接收信号的幅度，n(t)为加性噪声，Δf(t)为残留频率偏差，ε(t)为相位噪声，为处理值符号；所述基带采样信号为：其中为基带采样信号，∈(k*T)为经过频率同步或校准后的相位误差；基于所述基带采样信号计算差分信号其中：具体地，计算所述差分信号的相位根据所述相位解调出二元数据，其中：其中，angle{}为求角度或相位运算。具体地，基于所述差分信号所包含的实部信号和虚部信号解调获得二元数据，其中：对于采用π/2BPSK调制技术调制的射频信号，恢复二元数据的估值的方法为，对于采用π/4QPSK调制技术调制的射频信号，恢复二元数据的估值和的方法为，和对于采用π/88PSK调制技术调制的射频信号，恢复二元数据的估值和的方法为，和和其中，||为绝对值符号。另一方面提供一种相移键控调制器，所述调制器为数字基带调制器，实现上述信号调制方法。另一方面提供一种相移键控解调器，所述解调器为数字基带解调器，实现上述信号解调方法。另一方面提供一种相移键控发射机，包括处理器及存储器、数字基带调制器、数模转化器、射频发射器；所述数字基带调制器，为上述恒定包络连续相位相移键控调制器。另一方面提供一种相移键控接收机，包括处理器及存储器、数字基带解调器、模数转化器、射频接收机；所述数字基带解调器，为上述相移键控解调器。本专利技术实施例提供的一种相移键控调制解调方法及设备，采用连续改变相位的方法避免相位突变以降低带外频谱，提高频谱效率；同时保持了复杂度低和功率放大效率高的恒包络调制的特征。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种相移键控调制方法的流程图；图2为本专利技术第一实施例中的数据包结构图；图3为本专利技术实施例提供的采用本专利技术的相移键控调制方法的发射机结构图；图4为本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种相移键控调制方法，其特征在于:/n将二元数据流{b

【技术特征摘要】
20191104 CN 20191106760471.一种相移键控调制方法，其特征在于:
将二元数据流{bn}，n＝0,1,2,3,…N-1，映射为由相位符号构成的相位序列{θk}，k＝0,1,2,…,K-1，其中N、K为正整数；
将所述相位序列中的相位符号通过相位函数调制为连续的相位信号即：



其中p(t)为相位函数,且p(t≤0)＝0，p(t≥T)＝1，p(0≤t≤T)的值在0到1之间连续变化，T为符号周期；
基于所述相位信号获得射频信号。


2.根据权利要求1所述的调制方法，其特征在于，基于相位信号获得射频信号包括，基于相位信号获得基带信号，并基于所述基带信号获得射频信号；其中，
所述基带信号为：



其中v(t)为基带信号，A为信号幅度，j为虚部符号；
所述射频信号为：



其中S(t)为射频信号，Fc为射频载波频率,Re[]为取实部符号。


3.根据权利要求1所述的调制方法，其特征在于，所述相位函数p(t)的导数为连续函数。


4.根据权利要求1所述的调制方法，其特征在于，
其采用的相位函数为，

或者，

或者，



其中，T为符号周期。


5.根据权利要求1所述的调制方法，其特征在于，基于相位信号获得射频信号包括，将所述相位信号的导函数作为频率函数，利用所述频率函数，采用频率调制方法获得所述射频信号。


6.根据权利要求1所述的调制方法，其特征在于，根据π/2BPSK调制、π/4QPSK调制、π/88PSK调制中的一种或多种调制方式所对应的映射关系，将二元数据流{bn}映射为相位序列{θk}。


7.一种相移键控信号调制方法，其特征在于:其包括：
获取相位序列步骤，包括根据预定的相移键控调制方式将待调制的二元数据流映射为由相位符号构成的相位序列；
获取相位信号步骤，包括采用预设的相位函数对相位符号进行调制得到其值随时间连续变化的相位信号，且在每个符号周期内，该符号周期起点的相位信号值与该符号周期终点的相位信号值之间的差值等于在该符号周期内调制的相位符号；
调制射频信号步骤，包括基于所述相位信号调制获得射频信号。


8.如权利要求7所述方法，其特征在于：相位函数p(t)为连续函数，并且p(t≤0)＝0，p(t≥T)＝1，p(0≤t≤T)的值在0到1之间连续变化，其中t为时间变量，T为符号周期。


9.如权利要求8所述方法，其特征在于：所述相位函数p(t)的导数为连续函数。


10.如权利要求8或9所述方法，其特征在于：所述获取相位信号步骤中所获得的相位信号为：



其中θ为相位符号，相位序列表示为{θk}，k＝0,1,2,…,K-1；且K为整数，t为时间变量，T为符号周期。


11.如权利要求10所述方法，其特征在于：对于M级相移键控调制，K＝N/log2(M)，其中M取值为2、4或8，且M＝2时，为二元相移键控调制；M＝4时，为正交相移动键控调制，M＝8时，为8-ary相移动键控调制。

【专利技术属性】
技术研发人员：徐斌，
申请(专利权)人：南京中感微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32