專利名稱：載波機(jī)多路話音、導(dǎo)頻、遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)數(shù)字韋瓦調(diào)制解調(diào)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種載波機(jī)多路話音、導(dǎo)頻、遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)數(shù)字韋瓦調(diào)制解調(diào)方法。
背景技術(shù)：
載波機(jī)傳統(tǒng)的調(diào)制處理方法是先對(duì)話音、遠(yuǎn)動(dòng)進(jìn)行濾波，再與導(dǎo)頻復(fù)合，然后再進(jìn)行韋瓦調(diào)制，這種處理方式?jīng)]有改變?cè)捯?、遠(yuǎn)動(dòng)所占用的頻帶的相對(duì)位置，因此不可能改變載波機(jī)的有效傳輸帶寬。傳統(tǒng)的電力線載波機(jī)在4kHz的標(biāo)稱帶寬內(nèi)其有效傳輸頻帶為300～3840Hz，即有效傳輸帶寬為3540Hz，此時(shí)頻帶的利用率為3540/4000＝88.5％。在8kHz的標(biāo)稱帶寬內(nèi)頻帶的利用率仍為88.5％。傳統(tǒng)載波機(jī)在4kHz的標(biāo)稱帶寬內(nèi)復(fù)用傳輸?shù)倪h(yuǎn)動(dòng)信號(hào)其頻帶必須在上音頻，即遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)頻帶的起始頻率＞2160Hz，傳輸帶寬＜1440Hz，無(wú)法直接傳輸一路速率為1200Bd的FSK遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)。傳統(tǒng)載波機(jī)一般傳送一路話音、一路速率不超過600Bd的FSK遠(yuǎn)動(dòng)、一路導(dǎo)頻信號(hào)，話音在下音頻，遠(yuǎn)動(dòng)在上音頻，分別對(duì)話音實(shí)信號(hào)和遠(yuǎn)動(dòng)實(shí)信號(hào)進(jìn)行數(shù)字濾波，濾掉超出所需頻帶之外的信號(hào)，將濾波后的話音、遠(yuǎn)動(dòng)和導(dǎo)頻相加，進(jìn)行單路數(shù)字韋瓦實(shí)調(diào)制，這種處理方式?jīng)]有改變?cè)捯?、遠(yuǎn)動(dòng)所占用的頻帶的相對(duì)位置，有效傳輸帶寬為3540Hz，因此這種處理方式不可能改變載波機(jī)的有效傳輸帶寬。
發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述問題，本發(fā)明的任務(wù)是提供一種多路數(shù)字韋瓦復(fù)調(diào)制方法，以提高有效傳輸頻帶。
為實(shí)現(xiàn)上述任務(wù)，本發(fā)明的技術(shù)方案是采用了一種載波機(jī)多路話音、導(dǎo)頻、遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)上邊帶數(shù)字韋瓦復(fù)調(diào)制方法，該方法包括步驟如下①、將各話音信號(hào)(實(shí)信號(hào))經(jīng)過8kHz抽樣后分別變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，再分別進(jìn)行第一次復(fù)調(diào)制(載波頻率為話音頻帶的中心頻率)，將話音信號(hào)頻譜中的正頻率分量向左移至零頻，而負(fù)頻率分量移至負(fù)2倍的中心頻率；經(jīng)過低通濾波器濾除原負(fù)頻率分量，保留原正頻率分量，話音信號(hào)由原來(lái)的實(shí)帶通信號(hào)變成復(fù)低通信號(hào)；將復(fù)低通信號(hào)和數(shù)字信號(hào)處理器DSP內(nèi)部產(chǎn)生的導(dǎo)頻復(fù)信號(hào)(導(dǎo)頻信號(hào)頻帶與話音信號(hào)頻帶的間隔為120Hz)進(jìn)行復(fù)加，再進(jìn)行內(nèi)插濾波，將抽樣速率提高到96kHz；將內(nèi)插后的復(fù)信號(hào)再進(jìn)行第二次復(fù)調(diào)制，將頻帶向右搬移至60～7940Hz的頻率范圍內(nèi)；②將遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)(實(shí)信號(hào))經(jīng)過8kHz抽樣后分別變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，再分別進(jìn)行第一次復(fù)調(diào)制(載波頻率為遠(yuǎn)動(dòng)頻帶的中心頻率)，將信號(hào)頻譜中的正頻率分量向左移至零頻，而負(fù)頻率分量移至負(fù)2倍的中心頻率；經(jīng)過低通濾波器濾除原負(fù)頻率分量，保留原正頻率分量，信號(hào)由原來(lái)的實(shí)帶通信號(hào)變成復(fù)低通信號(hào)；再進(jìn)行內(nèi)插濾波，將抽樣速率提高到96kHz；將內(nèi)插后的復(fù)信號(hào)再進(jìn)行第二次復(fù)調(diào)制，將頻帶向右搬移至60～7940Hz的頻率范圍內(nèi)；③通過對(duì)多路話音、遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行復(fù)調(diào)制處理，改變?cè)捯?、遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)所占用的頻帶的相對(duì)位置，使話音、遠(yuǎn)動(dòng)、導(dǎo)頻頻帶信號(hào)的間隔以及它們與鄰近頻帶信號(hào)的間隔都是120Hz，同時(shí)信號(hào)距標(biāo)稱頻帶邊緣的間隔為60Hz；④將上述調(diào)制后的話音、導(dǎo)頻、遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行疊加(復(fù)數(shù)相加)，得到復(fù)合信號(hào)，復(fù)合信號(hào)占用的有效頻帶為60～7940Hz，再對(duì)復(fù)合信號(hào)進(jìn)行第二次內(nèi)插濾波，將信號(hào)的抽樣速率由96kHz提高到1536kHz，接著再進(jìn)行復(fù)調(diào)制將復(fù)合信號(hào)向右搬移至高頻頻帶，即搬移至24～500kHz的頻率范圍內(nèi)；⑤取復(fù)調(diào)制后的信號(hào)的實(shí)部得到實(shí)數(shù)字信號(hào)，再經(jīng)高速數(shù)模(D/A)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)從而完成整個(gè)調(diào)制處理過程。
一種載波機(jī)多路話音、導(dǎo)頻、遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)上邊帶數(shù)字韋瓦復(fù)解調(diào)方法，該方法包括步驟如下①、模擬接收信號(hào)經(jīng)過高速A/D變成抽樣速率為1536kHz的數(shù)字信號(hào)，接著進(jìn)行復(fù)解調(diào)，將高頻信號(hào)向左搬移至60～7940Hz的頻率范圍內(nèi)，此時(shí)信號(hào)由實(shí)信號(hào)變?yōu)閺?fù)信號(hào)，再進(jìn)行第一次抽取濾波，將信號(hào)的抽樣頻率由1536kHz降至96kHz；②、上述處理后的信號(hào)為話音、導(dǎo)頻、遠(yuǎn)動(dòng)的復(fù)合信號(hào)，進(jìn)行第二次復(fù)解調(diào)，將各路話音、導(dǎo)頻、遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)分別向左搬移至零頻，再進(jìn)行第二次抽取濾波，將信號(hào)的抽樣頻率由96kHz降至8kHz；③、將各路話音信號(hào)進(jìn)行低通濾波，濾除帶外的無(wú)用信號(hào)成分，提取出話音信號(hào)，接著進(jìn)行復(fù)解調(diào)，將話音信號(hào)的頻譜向右搬移至原發(fā)送話音信號(hào)頻帶的中心頻率，然后取信號(hào)的實(shí)部，經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換輸出模擬話音信號(hào)，從而完成話音解調(diào)處理過程；④、將各路導(dǎo)頻信號(hào)進(jìn)行低通濾波，濾除帶外的無(wú)用信號(hào)成分，提取出導(dǎo)頻信號(hào)，將導(dǎo)頻信號(hào)的頻譜向右搬移至導(dǎo)頻信號(hào)頻帶的中心頻率，然后取信號(hào)的實(shí)部，從而完成導(dǎo)頻解調(diào)處理過程；⑤、將各路遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行低通濾波，濾除帶外的無(wú)用信號(hào)成分，提取出遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)，接著進(jìn)行復(fù)解調(diào)，將遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)的頻譜向右搬移至原發(fā)送遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)頻帶的中心頻率，然后取信號(hào)的實(shí)部，經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換輸出模擬遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)，從而完成遠(yuǎn)動(dòng)解調(diào)處理過程。
一種載波機(jī)多路話音、導(dǎo)頻、遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)下邊帶數(shù)字韋瓦復(fù)調(diào)制方法，該方法包括步驟如下①、將各話音信號(hào)(實(shí)信號(hào))經(jīng)過8kHz抽樣后分別變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，再分別進(jìn)行第一次復(fù)調(diào)制(載波頻率為話音頻帶的中心頻率)，將話音信號(hào)頻譜中的正頻率分量向左移至零頻，而負(fù)頻率分量移至負(fù)2倍的中心頻率；經(jīng)過低通濾波器濾除原負(fù)頻率分量，保留原正頻率分量，話音信號(hào)由原來(lái)的實(shí)帶通信號(hào)變成復(fù)低通信號(hào)；將復(fù)低通信號(hào)和數(shù)字信號(hào)處理器DSP內(nèi)部產(chǎn)生的導(dǎo)頻復(fù)信號(hào)(導(dǎo)頻信號(hào)頻帶與話音信號(hào)頻帶的間隔為120Hz)進(jìn)行復(fù)加，再進(jìn)行內(nèi)插濾波，將抽樣速率提高到96kHz；將內(nèi)插后的復(fù)信號(hào)再進(jìn)行第二次復(fù)調(diào)制，將頻帶向右搬移至60～7940Hz的頻率范圍內(nèi)；
②將遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)(實(shí)信號(hào))經(jīng)過8kHz抽樣后分別變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，再分別進(jìn)行第一次復(fù)調(diào)制(載波頻率為遠(yuǎn)動(dòng)頻帶的中心頻率)，將信號(hào)頻譜中的正頻率分量向左移至零頻，而負(fù)頻率分量移至負(fù)2倍的中心頻率；經(jīng)過低通濾波器濾除原負(fù)頻率分量，保留原正頻率分量，信號(hào)由原來(lái)的實(shí)帶通信號(hào)變成復(fù)低通信號(hào)；再進(jìn)行內(nèi)插濾波，將抽樣速率提高到96kHz；將內(nèi)插后的復(fù)信號(hào)再進(jìn)行第二次復(fù)調(diào)制，將頻帶向右搬移至60～7940Hz的頻率范圍內(nèi)；③通過對(duì)多路話音、遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制處理，改變?cè)捯?、遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)所占用的頻帶的相對(duì)位置，使話音、遠(yuǎn)動(dòng)、導(dǎo)頻頻帶信號(hào)的間隔以及它們與鄰近頻帶信號(hào)的間隔都是120Hz，同時(shí)信號(hào)距標(biāo)稱頻帶邊緣的間隔為60Hz；④將上述調(diào)制后的話音、導(dǎo)頻、遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行疊加(復(fù)數(shù)相加)，得到復(fù)合信號(hào)，復(fù)合信號(hào)占用的有效頻帶為60～7940Hz，取疊加后的復(fù)合信號(hào)的共軛，此時(shí)共軛復(fù)合信號(hào)占用的有效頻帶為-7940～-60Hz，再對(duì)共軛復(fù)合信號(hào)進(jìn)行第二次內(nèi)插濾波，將信號(hào)的抽樣速率由96kHz提高到1536kHz，接著再進(jìn)行復(fù)調(diào)制將復(fù)合信號(hào)向右搬移至高頻頻帶，即搬移至24～500kHz的頻率范圍內(nèi)；⑤取復(fù)調(diào)制后的信號(hào)的實(shí)部得到實(shí)數(shù)字信號(hào)，再經(jīng)高速數(shù)模(D/A)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)從而完成整個(gè)調(diào)制處理過程。
一種載波機(jī)多路話音、導(dǎo)頻、遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)下邊帶數(shù)字韋瓦復(fù)解調(diào)方法，該方法包括步驟如下①、模擬接收信號(hào)經(jīng)過高速A/D變成抽樣速率為1536kHz的數(shù)字信號(hào)，接著進(jìn)行復(fù)解調(diào)，將高頻信號(hào)向左搬移至-7940～-60Hz的頻率范圍內(nèi)，此時(shí)信號(hào)由實(shí)信號(hào)變?yōu)閺?fù)信號(hào)，再進(jìn)行第一次抽取濾波，將信號(hào)的抽樣頻率由1536kHz降至96kHz；②、上述處理后的信號(hào)為話音、導(dǎo)頻、遠(yuǎn)動(dòng)的復(fù)合信號(hào)，取話音、導(dǎo)頻、遠(yuǎn)動(dòng)的復(fù)合信號(hào)的共軛，此時(shí)共軛復(fù)合信號(hào)占用的有效頻帶為60～7940Hz，進(jìn)行第二次復(fù)解調(diào)，將各路話音、導(dǎo)頻、遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)分別向左搬移至零頻，再進(jìn)行第二次抽取濾波，將信號(hào)的抽樣頻率由96kHz降至8kHz；③、將各路話音信號(hào)進(jìn)行低通濾波，濾除帶外的無(wú)用信號(hào)成分，提取出話音信號(hào)，接著進(jìn)行復(fù)解調(diào)，將話音信號(hào)的頻譜向右搬移至原發(fā)送話音信號(hào)頻帶的中心頻率，然后取信號(hào)的實(shí)部，經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換輸出模擬話音信號(hào)，從而完成話音解調(diào)處理過程；④、將各路導(dǎo)頻信號(hào)進(jìn)行低通濾波，濾除帶外的無(wú)用信號(hào)成分，提取出導(dǎo)頻信號(hào)，將導(dǎo)頻信號(hào)的頻譜向右搬移至導(dǎo)頻信號(hào)頻帶的中心頻率，然后取信號(hào)的實(shí)部，從而完成導(dǎo)頻解調(diào)處理過程；⑤、將各路遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行低通濾波，濾除帶外的無(wú)用信號(hào)成分，提取出遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)，接著進(jìn)行復(fù)解調(diào)，將遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)的頻譜向右搬移至原發(fā)送遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)頻帶的中心頻率，然后取信號(hào)的實(shí)部，經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換輸出模擬遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)，從而完成遠(yuǎn)動(dòng)解調(diào)處理過程。
采用多路數(shù)字韋瓦復(fù)調(diào)制的原理對(duì)載波機(jī)所傳輸?shù)男畔⑦M(jìn)行處理，對(duì)載波機(jī)的有限傳輸帶寬進(jìn)行最優(yōu)化配置，在4kHz的標(biāo)稱帶寬內(nèi)有效傳輸帶寬為3880Hz，頻帶的利用率為3880/4000＝97％；在8kHz的標(biāo)稱帶寬內(nèi)有效傳輸帶寬7880Hz為，頻帶利用率為7880/8000＝98.5％，從而增加了載波機(jī)的傳輸容量。
采用多路數(shù)字韋瓦復(fù)調(diào)制的原理對(duì)載波機(jī)所傳輸?shù)男畔⑦M(jìn)行處理，可以將遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)的有效傳輸帶寬提高到1780Hz，而且遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)頻帶的起始頻率只要≥300Hz即可，其中心頻率、帶寬是可調(diào)的，在現(xiàn)場(chǎng)可以滿足不同協(xié)議遠(yuǎn)動(dòng)的傳輸。
采用多路數(shù)字韋瓦復(fù)調(diào)制與傳統(tǒng)的單路數(shù)字韋瓦實(shí)調(diào)制相比，載波機(jī)沒有單路機(jī)(4kHz)和雙路機(jī)(8kHz)之分，當(dāng)標(biāo)稱帶寬為4kHz時(shí)，可傳輸1路話音、一路速率為1200Bd的FSK遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)，可傳輸2路速率為1200Bd的FSK遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)，當(dāng)標(biāo)稱帶寬為8kHz時(shí)，可傳輸3路話音、一路速率為1200Bd的遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)，即在8kHz的帶寬內(nèi)可以不通過話音壓縮技術(shù)提供3路話音而不是傳統(tǒng)載波機(jī)的2路；可傳輸2路話音、2路速率為1200Bd的遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)或1路2400的遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)，這是傳統(tǒng)載波機(jī)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。
圖1為本發(fā)明的數(shù)字多路韋瓦復(fù)調(diào)制原理圖；圖2話音、導(dǎo)頻頻帶配置圖；圖3話音與導(dǎo)頻信號(hào)處理頻譜圖；圖4遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)處理頻譜圖；圖5復(fù)信號(hào)x9(n)的頻譜圖；圖6數(shù)字多路韋瓦復(fù)調(diào)制頻譜圖；圖74kHz話音、導(dǎo)頻頻帶配置圖；；圖88kHz話音、導(dǎo)頻、遠(yuǎn)動(dòng)頻帶配置圖；圖9數(shù)字多路韋瓦復(fù)調(diào)制硬件方框圖；圖10話音和導(dǎo)頻處理實(shí)測(cè)譜圖(8kHz)；圖11遠(yuǎn)動(dòng)處理實(shí)測(cè)頻譜圖(8kHz)；圖12兩次內(nèi)插及復(fù)調(diào)制實(shí)測(cè)頻譜圖(8kHz)；圖13話音和導(dǎo)頻處理實(shí)測(cè)譜圖(4kHz)；圖14遠(yuǎn)動(dòng)處理實(shí)測(cè)頻譜圖(4kHz)；圖15兩次內(nèi)插及復(fù)調(diào)制實(shí)測(cè)頻譜圖(4kHz)。
其中，圖10～12是以4.2為例(載波機(jī)工作頻帶為484～492kHz)，多路數(shù)字韋瓦復(fù)調(diào)制具體實(shí)現(xiàn)過程的實(shí)測(cè)的頻譜圖。圖13～15是以4.1為例(載波機(jī)工作頻帶為484～488kHz)，多路數(shù)字韋瓦復(fù)調(diào)制具體實(shí)現(xiàn)過程的實(shí)測(cè)的頻譜圖。
具體實(shí)施例方式
下面就以標(biāo)稱頻帶為8kHz、傳輸三路話音和一路遠(yuǎn)動(dòng)為例詳細(xì)介紹多路數(shù)字韋瓦復(fù)調(diào)制的原理及實(shí)現(xiàn)方法。
圖1是多路數(shù)字韋瓦復(fù)調(diào)制的原理方框圖。
1、話音與導(dǎo)頻信號(hào)的處理原理由于話音的起始頻率為300Hz，可以設(shè)第一路話音所占用的頻帶為(300～fv1)Hz，話音頻帶的中心頻率為f01，帶寬為B01，其中fv1＝2040+120n，n＝0，1，2，……，13。共14種，相應(yīng)的導(dǎo)頻所占用的頻帶為(fv1+120～fv1+240)Hz，低導(dǎo)頻為(fv1+150)Hz，高導(dǎo)頻為(fv1+210)Hz，話音加上導(dǎo)頻所占用的頻帶為(300～fv1+240)Hz，其頻帶配置如圖4所示。
f01＝(300+fv1)/2＝150+fv1/2 (1)B01＝fv1-300 (2)假設(shè)抽樣頻率為fs＝8kHz，令fm1＝f01/fs(3)先對(duì)話音信號(hào)x1(n)向左進(jìn)行搬移，x11(n)=x1(n)e-j2πfm1n---(4)]]>將x11(n)進(jìn)行低通濾波，其中濾波器h1(n)的通帶為0～(fv1/2-150)Hz，過渡帶寬為120Hz，x′12(n)＝x11(n)*h1(n) (5)*——代表卷積由于(fv1+150)-f01＝fv1/2(低導(dǎo)頻)，(fv1+210)-f01＝60+fv1/2(高導(dǎo)頻)令fp1＝(fv1/2)/fs或fp1＝(60+fv1/2)/fs，則導(dǎo)頻信號(hào)xp1(n)=ej2πfp1n---(6)]]>不考慮幅度大小，將x′12(n)與xp1(n)疊加
x12(n)＝x′12(n)+xp1(n) (7)此時(shí)x12(n)所占用的頻帶為-(fv1/2-150)～(fv1/2+90)Hz然后進(jìn)行第一次內(nèi)插，將抽樣頻率由fs＝8kHz提高到fs1＝96kHz。
x14(n)＝x12(n)*h9(n) (8)令fc1＝(fv1/2-150+60)/fs1(fv1/2-90)/fs1，對(duì)x14(n)向右進(jìn)行搬移，x13(n)=x14(n)ej2πfc1n---(9)]]>此時(shí)，x13(n)所占用的頻帶為60～fv1Hz，對(duì)于第二三路話音，采用與第一路同樣的處理方法，設(shè)第二路話音所占用的頻帶為(300～fv2)Hz，第三路話音所占用的頻帶為(300～fv3)Hz，則f02＝(300+fv2)/2＝150+fv2/2 (10)B02＝fv2-300 (11)fm2/2＝f02/fs1(12)h2(n)的通帶為0～(fv2/2-150)Hz，過渡帶寬為120Hz，f03＝(300+fv3)/2＝150+fv3/2 (13)B03＝fv3-300 (14)fm3/2＝f03/fs1(15)h3(n)的通帶為0～(fv3/2-150)Hz，過渡帶寬為120Hz，經(jīng)過向左搬移處理并加上相應(yīng)的導(dǎo)頻信號(hào)，x22(n)所占用的頻帶為-(fv2/2-150)～(fv2/2+90)Hz，x32(n)所占用的頻帶為-(fv3/2-150)～(fv3/2+90)Hz，進(jìn)行第一次內(nèi)插，將抽樣頻率由fs＝8kHz提高到fs1＝96kHz。
x24(n)＝x22(n)*h9(n) (16)x34(n)＝x42(n)*h9(n) (17)h9(n)為fs1＝96kHz的內(nèi)插濾波器則fc2＝(fv2/2-150+fv1+120)/fs1＝(fv1+fv2/2-30)fs1，對(duì)x24(n)向右進(jìn)行搬移，x23(n)=x24(n)ej2πfc2n---(18)]]>x23(n)所占用的頻帶為(fv1+120)～(fv1+fv2+60)Hz，fc3＝(fv3/2-150+fv1+fv2+60+120)/fs1＝(fv1+fv2+fv3/2+30)/fs1，對(duì)x34(n)向右進(jìn)行搬移，x33(n)=x34(n)ej2πfc3n---(19)]]>x33(n)所占用的頻帶為(fv1+fv2+180)～(fv1+fv2+fv3+120)Hz，三路話音所占用的頻帶為60～(fv1+fv2+fv3+120)Hz2、遠(yuǎn)動(dòng)部分的處理原理假設(shè)遠(yuǎn)動(dòng)x4(n)的起始頻率為fd1HZ，截止頻率為fd2Hz，頻帶的中心頻率為f0d，帶寬為B0d，fd＝fd0/fs1(20)f0d＝(fd1+fd2)/2 (21)B0d＝fd2-fd1(22)fm4/2＝f0d/fs(23)對(duì)遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)x4(n)向左進(jìn)行搬移，x41(n)=x4(n)e-jπfm4n---(24)]]>將x41(n)進(jìn)行低通濾波，濾波器h4(n)通帶0～(fd2-fd1)/2，過渡帶寬120Hzx42(n)＝x41(n)*h4(n) (25)此時(shí)x42(n)所占用的頻帶為-(fd2-fd1)/2～(fd2-fd1)/2Hzx42(n)所占用的頻帶為-(fd2/2-fd1/2)～(fd2/2-fd1/2)，
即-B0d/2～B0d/2則進(jìn)行第一次內(nèi)插，將抽樣頻率由fs＝8kHz提高到fs1＝96kHz。
x44(n)＝x42(n)*h9(n) (26)fc4＝(fv1+fv2+fv3+120+120+B0d/2)/fs1，對(duì)x44(n)向右進(jìn)行搬移，x43(n)=x44(n)ej2πfc4n---(27)]]>x43(n)所占用的頻帶為(fv1+fv2+fv3+240)～(fv1+fv2+fv3+240+B0d)但是必須保證(fv1+fv2+fv3+240+B0d)＜8000-60，即有效傳輸帶寬不能超過8kHz。
3、疊加、第二次內(nèi)插、復(fù)調(diào)制將信號(hào)x13(n)、x23(n)、x33(n)、x43(n)進(jìn)行疊加，x9(n)＝x13(n)+x23(n)x33(n)+x43(n)(28)信號(hào)x9(n)的頻譜如圖5所示?？梢钥闯?，由于采用多路數(shù)字韋瓦復(fù)調(diào)制，改變了話音、遠(yuǎn)動(dòng)所占用的頻帶的相對(duì)位置，使得話音遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)之間的頻帶間隔為120Hz，同時(shí)信號(hào)距標(biāo)稱頻帶邊緣的間隔為60Hz，有效傳輸帶寬可達(dá)7880Hz，可以傳輸3路話音(話音頻帶300～2040Hz)和1路速率為1200Bd的FSK遠(yuǎn)動(dòng)。而傳統(tǒng)的處理技術(shù)沒有改變?cè)捯簟⑦h(yuǎn)動(dòng)所占用的頻帶的相對(duì)位置，信號(hào)距標(biāo)稱頻帶邊緣的間隔一端是300Hz、另一端160Hz，因此多路數(shù)字韋瓦復(fù)調(diào)制提高有效傳輸頻帶。
現(xiàn)在進(jìn)行第二次內(nèi)插，抽樣速率由fs1＝96kHz內(nèi)插到fs2＝1536kHz，h15(n)為抽樣頻率fs2＝1536kHz的內(nèi)插濾波器，令fI＝4kHz，則fI1＝fI/fs2，h~15(n)=h15ej2πfI1n---(29)]]>u(n)=x9(n)*h~15(n)---(30)]]>
再進(jìn)行一次復(fù)調(diào)制，如果載波機(jī)的工作頻帶為(fx～fx+8000)Hz，則fc＝fx/fs2，y(n)=u(n)ej2πfcn---(31)]]>由于y(n)為復(fù)信號(hào)，而載波機(jī)需要傳輸?shù)氖菍?shí)信號(hào)，因此取y(n)的實(shí)部得到實(shí)數(shù)字信號(hào)yr(n)，yr(n)經(jīng)高速數(shù)模(D/A)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)。多路數(shù)字韋瓦復(fù)調(diào)制的頻譜圖參見圖6，其有效工作頻帶為(fx+60～fx+7940)Hz。
4、實(shí)施例下面分兩種情況介紹4.1標(biāo)稱帶寬為4kHz設(shè)載波機(jī)傳送一路話音，其頻帶為300～2040Hz，導(dǎo)頻頻帶2160～2280Hz，即fv1＝2040Hz，此時(shí)f01＝(300+fv1)/2＝1170Hz，B01＝fv1-300＝1740Hz，話音+導(dǎo)頻所占用的頻帶為(fx+60)～(fx+2040)Hz。
此時(shí)頻帶(fx+2160)～(fx+3940)Hz可作遠(yuǎn)動(dòng)傳輸用(如圖6所示)，傳輸帶寬為B0d＝3940-2160＝1780Hz，可傳輸一路速率為1200Bd的FSK信號(hào)，遠(yuǎn)動(dòng)輸入信號(hào)的頻帶可在300～3840Hz內(nèi)任選。而傳統(tǒng)載波機(jī)的遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)在上音頻，頻帶為2400～3840Hz，傳輸帶寬為3840-2400＝1440Hz，無(wú)法傳輸一路速率為1200Bd的FSK信號(hào)，因此采用多路數(shù)字韋瓦復(fù)調(diào)制可以提高有效傳輸帶寬，而且遠(yuǎn)動(dòng)的中心頻率、帶寬是可調(diào)的，在現(xiàn)場(chǎng)可以滿足不同協(xié)議遠(yuǎn)動(dòng)的傳輸。
4.2標(biāo)稱帶寬為8kHz設(shè)載波機(jī)在8kHz的標(biāo)稱帶寬內(nèi)傳輸3路話音，其頻帶和導(dǎo)頻與4.4.1所述相同，即fv1＝fv2＝fv3＝2040Hz，則3路話音+導(dǎo)頻所占用的頻帶分別為
(fx+60)～(fx+2040)、(fx+2160)～(fx+4140)、(fx+4260)～(fx+6240)。
頻帶(fx+6360)～(fx+7940)Hz可作遠(yuǎn)動(dòng)傳輸用(如圖7所示)，傳輸帶寬為B0d＝7940-6360＝1580Hz因此采用多路數(shù)字韋瓦復(fù)調(diào)制可以實(shí)現(xiàn)在8kHz標(biāo)稱帶寬傳輸3路話音、1路速率為1200Bd的FSK遠(yuǎn)動(dòng)。當(dāng)然也可以傳輸2路話音、2路速率為1200Bd的FSK遠(yuǎn)動(dòng)或2路話音、1路速率為2400Bd的FSK遠(yuǎn)動(dòng)等。
5、多路數(shù)字韋瓦復(fù)調(diào)制的硬件實(shí)現(xiàn)方案多路數(shù)字韋瓦復(fù)調(diào)制利用高速DSP(數(shù)字信號(hào)處理)、高速A/D和D/A轉(zhuǎn)換器來(lái)實(shí)現(xiàn)，話音信號(hào)、遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)的第一次復(fù)調(diào)制和解調(diào)和濾波、導(dǎo)頻信號(hào)的產(chǎn)生和解調(diào)以及導(dǎo)頻和話音信號(hào)的疊加與分離都由DSP1(見圖8)來(lái)完成，所有信號(hào)的第二次復(fù)調(diào)制(包括內(nèi)插)與疊加由DSP3來(lái)完成，調(diào)制后的數(shù)字信號(hào)經(jīng)高速D/A轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)。接收信號(hào)經(jīng)高速A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，所有信號(hào)的第一次復(fù)調(diào)制(包括抽取)與分離由DSP2實(shí)現(xiàn)。多路數(shù)字韋瓦復(fù)解調(diào)的原理基本上是多路數(shù)字韋瓦復(fù)調(diào)制的反過程，這里不再詳細(xì)介紹。
權(quán)利要求
1.一種載波機(jī)多路話音、導(dǎo)頻、遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)上邊帶數(shù)字韋瓦復(fù)調(diào)制方法，其特征在于，該方法包括步驟如下①、將各話音信號(hào)(實(shí)信號(hào))經(jīng)過8kHz抽樣后分別變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，再分別進(jìn)行第一次復(fù)調(diào)制(載波頻率為話音頻帶的中心頻率)，將話音信號(hào)頻譜中的正頻率分量向左移至零頻，而負(fù)頻率分量移至負(fù)2倍的中心頻率；經(jīng)過低通濾波器濾除原負(fù)頻率分量，保留原正頻率分量，話音信號(hào)由原來(lái)的實(shí)帶通信號(hào)變成復(fù)低通信號(hào)；將復(fù)低通信號(hào)和數(shù)字信號(hào)處理器DSP內(nèi)部產(chǎn)生的導(dǎo)頻復(fù)信號(hào)(導(dǎo)頻信號(hào)頻帶與話音信號(hào)頻帶的間隔為120Hz)進(jìn)行復(fù)加，再進(jìn)行內(nèi)插濾波，將抽樣速率提高到96kHz；將內(nèi)插后的復(fù)信號(hào)再進(jìn)行第二次復(fù)調(diào)制，將頻帶向右搬移至60～7940Hz的頻率范圍內(nèi)；②將遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)(實(shí)信號(hào))經(jīng)過8kHz抽樣后分別變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，再分別進(jìn)行第一次復(fù)調(diào)制(載波頻率為遠(yuǎn)動(dòng)頻帶的中心頻率)，將信號(hào)頻譜中的正頻率分量向左移至零頻，而負(fù)頻率分量移至負(fù)2倍的中心頻率；經(jīng)過低通濾波器濾除原負(fù)頻率分量，保留原正頻率分量，信號(hào)由原來(lái)的實(shí)帶通信號(hào)變成復(fù)低通信號(hào)；再進(jìn)行內(nèi)插濾波，將抽樣速率提高到96kHz；將內(nèi)插后的復(fù)信號(hào)再進(jìn)行第二次復(fù)調(diào)制，將頻帶向右搬移至60～7940Hz的頻率范圍內(nèi)；③通過對(duì)多路話音、遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行復(fù)調(diào)制處理，改變?cè)捯簟⑦h(yuǎn)動(dòng)信號(hào)所占用的頻帶的相對(duì)位置，使話音、遠(yuǎn)動(dòng)、導(dǎo)頻頻帶信號(hào)的間隔以及它們與鄰近頻帶信號(hào)的間隔都是120Hz，同時(shí)信號(hào)距標(biāo)稱頻帶邊緣的間隔為60Hz；④將上述調(diào)制后的話音、導(dǎo)頻、遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行疊加(復(fù)數(shù)相加)，得到復(fù)合信號(hào)，復(fù)合信號(hào)占用的有效頻帶為60～7940Hz，再對(duì)復(fù)合信號(hào)進(jìn)行第二次內(nèi)插濾波，將信號(hào)的抽樣速率由96kHz提高到1536kHz，接著再進(jìn)行復(fù)調(diào)制將復(fù)合信號(hào)向右搬移至高頻頻帶，即搬移至24～500kHz的頻率范圍內(nèi)；⑤取復(fù)調(diào)制后的信號(hào)的實(shí)部得到實(shí)數(shù)字信號(hào)，再經(jīng)高速數(shù)模(D/A)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)從而完成整個(gè)調(diào)制處理過程。
2.一種載波機(jī)多路話音、導(dǎo)頻、遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)上邊帶數(shù)字韋瓦復(fù)解調(diào)方法，其特征在于，該方法包括步驟如下①、模擬接收信號(hào)經(jīng)過高速A/D變成抽樣速率為1 536kHz的數(shù)字信號(hào)，接著進(jìn)行復(fù)解調(diào)，將高頻信號(hào)向左搬移至60～7940Hz的頻率范圍內(nèi)，此時(shí)信號(hào)由實(shí)信號(hào)變?yōu)閺?fù)信號(hào)，再進(jìn)行第一次抽取濾波，將信號(hào)的抽樣頻率由1536kHz降至96kHz；②、上述處理后的信號(hào)為話音、導(dǎo)頻、遠(yuǎn)動(dòng)的復(fù)合信號(hào)，進(jìn)行第二次復(fù)解調(diào)，將各路話音、導(dǎo)頻、遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)分別向左搬移至零頻，再進(jìn)行第二次抽取濾波，將信號(hào)的抽樣頻率由96kHz降至8kHz；③、將各路話音信號(hào)進(jìn)行低通濾波，濾除帶外的無(wú)用信號(hào)成分，提取出話音信號(hào)，接著進(jìn)行復(fù)解調(diào)，將話音信號(hào)的頻譜向右搬移至原發(fā)送話音信號(hào)頻帶的中心頻率，然后取信號(hào)的實(shí)部，經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換輸出模擬話音信號(hào)，從而完成話音解調(diào)處理過程；④、將各路導(dǎo)頻信號(hào)進(jìn)行低通濾波，濾除帶外的無(wú)用信號(hào)成分，提取出導(dǎo)頻信號(hào)，將導(dǎo)頻信號(hào)的頻譜向右搬移至導(dǎo)頻信號(hào)頻帶的中心頻率，然后取信號(hào)的實(shí)部，從而完成導(dǎo)頻解調(diào)處理過程；⑤、將各路遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行低通濾波，濾除帶外的無(wú)用信號(hào)成分，提取出遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)，接著進(jìn)行復(fù)解調(diào)，將遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)的頻譜向右搬移至原發(fā)送遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)頻帶的中心頻率，然后取信號(hào)的實(shí)部，經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換輸出模擬遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)，從而完成遠(yuǎn)動(dòng)解調(diào)處理過程。
3.一種載波機(jī)多路話音、導(dǎo)頻、遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)下邊帶數(shù)字韋瓦復(fù)調(diào)制方法，其特征在于，該方法包括步驟如下①、將各話音信號(hào)(實(shí)信號(hào))經(jīng)過8kHz抽樣后分別變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，再分別進(jìn)行第一次復(fù)調(diào)制(載波頻率為話音頻帶的中心頻率)，將話音信號(hào)頻譜中的正頻率分量向左移至零頻，而負(fù)頻率分量移至負(fù)2倍的中心頻率；經(jīng)過低通濾波器濾除原負(fù)頻率分量，保留原正頻率分量，話音信號(hào)由原來(lái)的實(shí)帶通信號(hào)變成復(fù)低通信號(hào)；將復(fù)低通信號(hào)和數(shù)字信號(hào)處理器DSP內(nèi)部產(chǎn)生的導(dǎo)頻復(fù)信號(hào)(導(dǎo)頻信號(hào)頻帶與話音信號(hào)頻帶的間隔為120Hz)進(jìn)行復(fù)加，再進(jìn)行內(nèi)插濾波，將抽樣速率提高到96kHz；將內(nèi)插后的復(fù)信號(hào)再進(jìn)行第二次復(fù)調(diào)制，將頻帶向右搬移至60～7940Hz的頻率范圍內(nèi)；②將遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)(實(shí)信號(hào))經(jīng)過8kHz抽樣后分別變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，再分別進(jìn)行第一次復(fù)調(diào)制(載波頻率為遠(yuǎn)動(dòng)頻帶的中心頻率)，將信號(hào)頻譜中的正頻率分量向左移至零頻，而負(fù)頻率分量移至負(fù)2倍的中心頻率；經(jīng)過低通濾波器濾除原負(fù)頻率分量，保留原正頻率分量，信號(hào)由原來(lái)的實(shí)帶通信號(hào)變成復(fù)低通信號(hào)；再進(jìn)行內(nèi)插濾波，將抽樣速率提高到96kHz；將內(nèi)插后的復(fù)信號(hào)再進(jìn)行第二次復(fù)調(diào)制，將頻帶向右搬移至60～7940Hz的頻率范圍內(nèi)；③通過對(duì)多路話音、遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制處理，改變?cè)捯?、遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)所占用的頻帶的相對(duì)位置，使話音、遠(yuǎn)動(dòng)、導(dǎo)頻頻帶信號(hào)的間隔以及它們與鄰近頻帶信號(hào)的間隔都是120Hz，同時(shí)信號(hào)距標(biāo)稱頻帶邊緣的間隔為60Hz；④將上述調(diào)制后的話音、導(dǎo)頻、遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行疊加(復(fù)數(shù)相加)，得到復(fù)合信號(hào)，復(fù)合信號(hào)占用的有效頻帶為60～7940Hz，取疊加后的復(fù)合信號(hào)的共軛，此時(shí)共軛復(fù)合信號(hào)占用的有效頻帶為-7940～-60Hz，再對(duì)共軛復(fù)合信號(hào)進(jìn)行第二次內(nèi)插濾波，將信號(hào)的抽樣速率由96kHz提高到1536kHz，接著再進(jìn)行復(fù)調(diào)制將復(fù)合信號(hào)向右搬移至高頻頻帶，即搬移至24～500kHz的頻率范圍內(nèi)；⑤取復(fù)調(diào)制后的信號(hào)的實(shí)部得到實(shí)數(shù)字信號(hào)，再經(jīng)高速數(shù)模(D/A)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)從而完成整個(gè)調(diào)制處理過程。
4.一種載波機(jī)多路話音、導(dǎo)頻、遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)下邊帶數(shù)字韋瓦復(fù)解調(diào)方法，其特征在于，該方法包括步驟如下①、模擬接收信號(hào)經(jīng)過高速A/D變成抽樣速率為1536kHz的數(shù)字信號(hào)，接著進(jìn)行復(fù)解調(diào)，將高頻信號(hào)向左搬移至-7940～-60Hz的頻率范圍內(nèi)，此時(shí)信號(hào)由實(shí)信號(hào)變?yōu)閺?fù)信號(hào)，再進(jìn)行第一次抽取濾波，將信號(hào)的抽樣頻率由1536kHz降至96kHz；②、上述處理后的信號(hào)為話音、導(dǎo)頻、遠(yuǎn)動(dòng)的復(fù)合信號(hào)，取話音、導(dǎo)頻、遠(yuǎn)動(dòng)的復(fù)合信號(hào)的共軛，此時(shí)共軛復(fù)合信號(hào)占用的有效頻帶為60～7940Hz，進(jìn)行第二次復(fù)解調(diào)，將各路話音、導(dǎo)頻、遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)分別向左搬移至零頻，再進(jìn)行第二次抽取濾波，將信號(hào)的抽樣頻率由96kHz降至8kHz；③、將各路話音信號(hào)進(jìn)行低通濾波，濾除帶外的無(wú)用信號(hào)成分，提取出話音信號(hào)，接著進(jìn)行復(fù)解調(diào)，將話音信號(hào)的頻譜向右搬移至原發(fā)送話音信號(hào)頻帶的中心頻率，然后取信號(hào)的實(shí)部，經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換輸出模擬話音信號(hào)，從而完成話音解調(diào)處理過程；④、將各路導(dǎo)頻信號(hào)進(jìn)行低通濾波，濾除帶外的無(wú)用信號(hào)成分，提取出導(dǎo)頻信號(hào)，將導(dǎo)頻信號(hào)的頻譜向右搬移至導(dǎo)頻信號(hào)頻帶的中心頻率，然后取信號(hào)的實(shí)部，從而完成導(dǎo)頻解調(diào)處理過程；⑤、將各路遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行低通濾波，濾除帶外的無(wú)用信號(hào)成分，提取出遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)，接著進(jìn)行復(fù)解調(diào)，將遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)的頻譜向右搬移至原發(fā)送遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)頻帶的中心頻率，然后取信號(hào)的實(shí)部，經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換輸出模擬遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)，從而完成遠(yuǎn)動(dòng)解調(diào)處理過程。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種載波機(jī)多路話音、導(dǎo)頻、遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)數(shù)字韋瓦調(diào)制解調(diào)方法。通過改變?cè)捯簟⑦h(yuǎn)動(dòng)所占用的頻帶的相對(duì)位置，可以分別對(duì)話音、遠(yuǎn)動(dòng)進(jìn)行韋瓦調(diào)制，改變?cè)捯?、遠(yuǎn)動(dòng)所占用的頻帶的相對(duì)位置，使話音、遠(yuǎn)動(dòng)、導(dǎo)頻頻帶的間隔以及它們與鄰近頻帶信號(hào)的間隔都是120Hz。采用多路數(shù)字韋瓦復(fù)調(diào)制的原理對(duì)載波機(jī)所傳輸?shù)男畔⑦M(jìn)行處理，對(duì)載波機(jī)的有限傳輸帶寬進(jìn)行最優(yōu)化配置，在4kHz的標(biāo)稱帶寬內(nèi)有效傳輸帶寬為3880Hz，頻帶的利用率為3880/4000＝97％；在8kHz的標(biāo)稱帶寬內(nèi)有效傳輸帶寬為7880Hz，頻帶利用率為7880/8000＝98.5％，從而增加了載波機(jī)的傳輸容量。
文檔編號(hào)H04J1/00GK101072079SQ20061010694
公開日2007年11月14日 申請(qǐng)日期2006年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月29日
發(fā)明者張德喜, 王奎甫, 趙秋雨, 王煥菊 申請(qǐng)人:張德喜, 王奎甫