用GSM语音信道或PSTN信道传输数据的调制解调方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用ＧＳＭ语音信道与ＰＳＴＮ信道传输数据的调制解调方法及其调制解调装置，该调制解调方法包括将要传输的数据比特流调制为类语音信号和将接收的类语音信号解调为数据比特流两个程序；该调制解调装置包括发送装置和接收装置，其中，发送装置包括数据输入接口、数据分配器、子带信道编码器、子带调制器、信号合成器、信号输出接口；接收装置包括：模拟信号输入接口、子带滤波器、子带解调器、子带信道解码器、数据合成器、数据输出接口。本发明专利技术方法和装置可以在不改变ＧＳＭ网络体制和协议的前提下，使数据在ＧＳＭ语音信道和ＰＳＴＮ信道之间互相实时、可靠传送。

【技术实现步骤摘要】
用GSM语音信道与PSTN信道传输数据的调制解调方法及装置
本专利技术涉及一种语音通信
传输数据的调制解调方法及其调制解调装置，特别是一种用GSM语音信道与PSTN信道传输数据的调制解调方法及其调制解调装置。
技术介绍
GSM移动通信系统采用频分多址和时分多址相结合的技术传送语音信号，是目前使用最为广泛的语音移动通信系统。然而随着数据通信的广泛开展，在GSM移动通信系统上传输数据也成为亟待解决的问题之一。目前被广泛采用的解决方案是GSM系统借助GPRS网络，按照数据交换协议，将数据信号以数据包方式通过GPRS网络，使用数据信道为用户传输数据信号。但由于GPRS采用的网络协议与GSM不同，增加了通信系统的复杂程度，同时GPRS采用的数据包交换协议存在易拥堵、延迟较大等缺陷，对一些需要实时连贯传输的数据信号适应性不好。为了降低系统复杂程度，人们试图在不改变GSM网络现有协议的前提下利用GSM语音信道传输数据。一种尝试方案是在GSM语音信道上直接加装通用调制解调设备对待传送数据进行调制，将得到的调制后基带信号通过GSM语音信道传输。但这种方案的稳定性和还原率均达不到要求。这是因为：GSM信道是数字化语音信道，对接收到的语音信号要进行语音压缩编码后再做传输，当直接使用通用调制解调设备传送数据时，GSM语音信道将通用调制解调设备对数据进行调制后得到的信号仍当作语音看待，用RPE-LTP或EFR算法对其进行编解码，而通用调制解调设备对数据进行调制后得到的信号不能很好的模拟自然语音。其原因如下：1.GSM用到的RPE-LTP或EFR技术只适合于参量变化较慢的自然语-->音。人的基音一般在几十到几百赫兹.，共振峰包络的变化速率更低。而通用调制解调器的速率均在1000BPS以上。低速的RPE-LTP和EFR跟踪速度赶不上通用调制解调器基带信号变化速率。2.RPE-LTP或EFR技术只对语音低频部分进行严格的匹配，而对语音高频部分只进行一般模拟，所以要求调制解调器的载频不能太高。而通用调制解调器的载频都较高，RPE-LTP或EFR技术不能很好对其模拟。因此采用通用调制解调器来传输数据不适应GSM信道，不可能可靠传输数据。
技术实现思路
鉴于上述情况，本专利技术的目的是为了解决在不改变GSM或PSTN网络现有体制和协议的前提下，提供一种调制解调方法及其调制解调装置，将要传输的数据变换为类似自然语音的类语音信号，利用GSM语音信道稳定、连贯的传输数据。本专利技术所采用的技术方案是：利用GSM语音信道与PSTN信道传输数据的调制解调方法，该方法包括以下两个程序：程序一.将要传输的数据比特流调制为类语音信号：将GSM或PSTN网语音信道的带宽划分成多个子带；把要传送的总数据速率按设定的比例分配给各个子带，得到子带数据；对每个子带的数据分别进行子带载波调制，形成类语音子带信号；类语音子带信号合成，形成类语音信号；其中，子带载波调制过程包括以下五个步骤：(1)信道编码；(2)生成I路、Q路信号；(3)对I路、Q路信号分别进行插值；(4)将插值后的I路、Q路信号进行成型滤波；(5)载波调制，得到类语音子带信号；-->类语音子带信号合成步骤是：作各个已调制的类语音子带信号的代数和，得到类语音信号；程序二.将接收的类语音信号解调为数据比特流：将接收的类语音信号通过与调制时子带个数相同的多个带通滤波器，得到与调制时相同个数的类语音子带信号；分别对每个类语音子带信号进行解调，形成子带数据；子带数据综合，得到总的数据比特流；其中，类语音子带信号解调过程包括以下步骤：(1)同步脉冲提取：步骤包括对类语音子带信号进行整流，带通滤波，放大得到同步脉冲；(2)解出子带信号：步骤包括分别用cos(ω.n.T)和sin(ω.n.T)乘以子带信号；低通滤波得到I路、Q路信号；(3)用同步脉冲分别对I路、Q路信号采样得到数字信号；(4)对数字信号作均衡，得到带纠错码的子带数据；(5)子带数据分别进行信道解码，得到解码后子带数据；子带数据综合步骤是：按调制时数据分配比例对解码后子带数据进行综合，解调出总数据比特流。与本专利技术用GSM语音信道与PSTN信道传输数据的调制解调方法相适应的调制解调装置，包括发送装置和接收装置。发送装置包括：数据输入接口，用于接收输入数据流；数据分配器，用于将输入数据分为若干子带数据；子带信道编码器，由交织编码器、CRC校验器、编码器组成，用于完成对子带数据的信道编码；子带调制器，用于对子带数据进行调制，将其换为类语音子带信号；信号合成器，做类语音子带信号的代数和，得到类语音信号；模拟信号输出接口，用于输出类语音信号。-->接收装置包括：模拟信号输入接口，用于输入类语音信号；子带滤波器，将输入的类语音信号通过一组带通滤波器，得到类语音子带信号；子带解调器，用于将类语音子带信号解调，还原成带纠错码的子带数据；子带信道解码器，由信道解码器、CRC校验器、交织解码器组成，用于完成子带数据信道解码，得到子带数据；数据合成器，用于完成对子带数据的合成，得到输出数据流；数据输出接口，用于输出数据流。本专利技术采用划分多个低载频子带和进行低速率传输相结合的调制解调方法，使用特制的用于实现本方法的调制解调装置，可以达到在不改变GSM网络体制和协议的前提下，使数据在GSM语音信道和PSTN信道之间互相实时、可靠传送。本专利技术适应GSM语音信道的特点，按照本专利技术的方法，用本专利技术的调制装置调制输出的类语音信号适合GSM用RPE-LTP或EFR技术，在接受端经过本专利技术的解调装置解调后恢复的数据信号可以保证质量，满足用户的使用要求。附图说明以下结合实施例及其附图对本专利技术作进一步说明。图1是本专利技术调制解调方法程序一的方框图。图2是本专利技术调制解调方法程序二的方框图。图3是本专利技术调制解调装置发送装置的结构框图。图4是本专利技术调制解调装置接收装置的结构框图。图中：1.数据输入接口，2.数据分配器，3.子带信道编码器，4.子-->带调制器，5.信号合成器，6.信号输出接口，7.模拟信号输入接口，8.子带滤波器，9.子带解调器，10.子带信道解码器，11.数据合成器，12.数据输出接口。具体实施方式本专利技术实施例，用GSM语音信道与PSTN信道传输数据的调制解调方法包括以下两个程序：参照图1的流程可以看到：程序一.将要传送的数据比特流调制为类语音信号：1.将GSM或PSTN网语音信道的带宽划分成多个子带；2.把要传送的总数据速率按设定的比例分配给各个子带，得到子带数据；该设定的比例包括均匀分配、非均匀分配以及他们的组合。语音信道划分的子带数量为至少一个子带，总带宽为2800Hz，频率范围为200Hz到3000Hz；子带速率不超过800bps，总速率不超过4800bps。3.子带载波调制，形成类语音子带信号；4.类语音子带信号合成，形成类语音信号。其中，子带载波调制过程包括以下几个步骤：(1)信道编码；(2)生成I路、Q路信号；(3)对I路、Q路信号分别进行插值，形成每秒8000个样点的信号；(4)将插值后的I路、Q路信号分别经过成型滤波；(5)载波调制；将I路、Q路信号按以下公式调制成类语音子带信号：公式：cos(ω.n.T+θj)＝cosθj.cos(ω.n.T)-sinθj.本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用ＧＳＭ语音信道与ＰＳＴＮ信道传输数据的调制解调方法，其特征在于：该方法包括以下两个程序：程序一．将要传输的数据比特流调制为类语音信号；将ＧＳＭ或ＰＳＴＮ网语音信道的带宽划分成多个子带；把要传送的总数据速率按设定的比例分 配给各个子带，得到子带数据；对每个子带的数据分别进行子带载波调制，形成类语音子带信号；类语音子带信号合成，形成类语音信号；其中，子带载波调制过程包括以下五个步骤：（１）信道编码；（２）生成Ｉ路、Ｑ路信号；（３ ）对Ｉ路、Ｑ路信号分别进行插值；（４）将插值后的Ｉ路、Ｑ路信号进行成型滤波；（５）载波调制，得到类语音子带信号；类语音子带信号合成步骤是：作各个已调制的类语音子带信号的代数和，得到类语音信号；程序二．将接收的 类语音信号解调为数据比特流：将接收的类语音信号通过与调制时子带个数相同的多个带通滤波器，得到与调制时相同个数的类语音子带信号；分别对每个类语音子带信号进行解调，形成子带数据；子带数据综合，得到总的数据比特流；其中，类语音子带 信号解调过程包括以下步骤：（１）同步脉冲提取：步骤包括对类语音子带信号进行整流，带通滤波，得到同步脉冲；（２）解出子带信号：步骤包括分别用ｃｏｓ（ω．ｎ．Ｔ）和ｓｉｎ（ω．ｎ．Ｔ）乘以子带信号；低通滤波得到Ｉ路、Ｑ路信号；　 　（３）用同步脉冲分别对Ｉ路、Ｑ路信号采样得到数字信号；（４）对数字信号作均衡，得到带纠错码的子带数据；（５）信道解码，得到解码后子带数据；子带数据综合步骤是：按调制时数据分配比例对解码后子带数据进行综合，解调出 总数据比特流。...

【技术特征摘要】
1.一种用GSM语音信道与PSTN信道传输数据的调制解调方法，其特征在于：该方法包括以下两个程序：程序一.将要传输的数据比特流调制为类语音信号：将GSM或PSTN网语音信道的带宽划分成多个子带；把要传送的总数据速率按设定的比例分配给各个子带，得到子带数据；对每个子带的数据分别进行子带载波调制，形成类语音子带信号；类语音子带信号合成，形成类语音信号；其中，子带载波调制过程包括以下五个步骤：(1)信道编码；(2)生成I路、Q路信号；(3)对I路、Q路信号分别进行插值；(4)将插值后的I路、Q路信号进行成型滤波；(5)载波调制，得到类语音子带信号；类语音子带信号合成步骤是：作各个已调制的类语音子带信号的代数和，得到类语音信号；程序二.将接收的类语音信号解调为数据比特流：将接收的类语音信号通过与调制时子带个数相同的多个带通滤波器，得到与调制时相同个数的类语音子带信号；分别对每个类语音子带信号进行解调，形成子带数据；子带数据综合，得到总的数据比特流；其中，类语音子带信号解调过程包括以下步骤：(1)同步脉冲提取：步骤包括对类语音子带信号进行整流，带通滤波，得到同步脉冲；(2)解出子带信号：步骤包括分别用cos(ω.n.T)和sin(ω.n.T)乘以子带信号；低通滤波得到I路、Q路信号；(3)用同步脉冲分别对I路、Q路信号采样得到数字信号；(4)对数字信号作均衡，得到带纠错码的子带数据；(5)信道解码，得到解码后子带数据；子带数据综合步骤是：按调制时数据分配比例对解码后子带数据进行综合，解调出总数据比特流。2.根据权利要求1所述的用GSM语音信道与PSTN信道传输数据的调制解调方法，其特征在于：程序一和程序二所述总数据的速率按设定的比例分配到各个子带中的比例分配方法包括：均匀分配、非均匀分配以及它们的组合。3.根据权利要求1所述的用GSM语音信道与PSTN信道传输数据的调制解调方法，其特征在于：程序一和程序二所述子带划分数量为至少一个子带，总带宽为2800Hz，频率范围为200Hz到3000Hz。4.根据权利要求1所述的用GSM语音信道与PSTN信道传输数据的调制解调方法，其特征在于：程序一和程序二所述子带速率不超过800bps，总速率不超过4800bps。5.根据权利要求1所述的用GSM语音信道与PSTN信道传输数据的调制解调方法，其特征在于：程序一和...

【专利技术属性】
技术研发人员：傅岳，马建文，高正，
申请(专利权)人：傅岳，马建文，高正，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]