專利名稱：信號調(diào)制的方法和設備的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及調(diào)制信號的方法，該方法利用連續(xù)相位調(diào)制和包括對待發(fā)送的信號的編碼和頻率調(diào)制。
當開發(fā)新的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)時，使用在傳輸路徑上的調(diào)制方法是一個重要的參數(shù)。因為發(fā)生在數(shù)據(jù)路徑上的損失和業(yè)數(shù)據(jù)路徑的容量的原因，待發(fā)送的數(shù)據(jù)符號不能通過傳輸路徑被發(fā)送，以至于符號必須被進行調(diào)制，以便獲得良好的傳輸路徑容量和傳輸質(zhì)量。
特別是在無線系統(tǒng)中，由傳輸所要求的帶寬是一個重要參數(shù)。目的是通過窄的帶寬實現(xiàn)最大傳輸容量。另一方面，目的是盡可能容易和有優(yōu)越性地提供發(fā)送機和接收機。在無線系統(tǒng)中，一般來說目的是利用具有等包絡的調(diào)制方法，因為可以利用C類放大器的解決辦法。C類放大器在結(jié)構(gòu)上簡單和在效率上有優(yōu)越性。就與終端功率消耗相聯(lián)系而言，這是特別適當?shù)年P(guān)系。
存在著若干種現(xiàn)有技術(shù)的等包絡調(diào)制方法，包括最小相移鍵控MSK、高斯最小相移鍵控GMSK、緩慢調(diào)頻TFM和連續(xù)相位調(diào)制CPM。GMSK方法被用在GSM蜂窩無線系統(tǒng)。它具有窄頻譜和高性能的特點，但數(shù)據(jù)傳輸速率不是非常高。編碼的CPM方法通常具有窄頻譜和高性能的特點，并使得高數(shù)據(jù)速率成為可能。但是，在結(jié)構(gòu)上要求的設備變得復雜，由于上述原因這些方法不能被使用在現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)中。
本發(fā)明的一個目的是提供一種方法和實現(xiàn)該方法的設備，在不要求復雜設備的情況下，在窄頻帶下能實現(xiàn)高速率的數(shù)據(jù)傳輸。這是通過在前言中所描述的類型的方法實現(xiàn)的，該方法的特征在于執(zhí)行的編碼是差分編碼和待發(fā)送的信號在調(diào)頻前被形式為π/(2m)的因子相乘，其中m是大于1的正整數(shù)。
本發(fā)明還涉及用于調(diào)制待發(fā)送信號的設備，該設備包括編碼器和頻率調(diào)制器。本發(fā)明設備的特征在于編碼器為差分編碼器和在頻率調(diào)制器的前面該設備包括用于利用形式為π/(2m)的因子乘以待發(fā)送信號的裝置，其中其中m是大于1的正整數(shù)。
本發(fā)明優(yōu)選實施例被描述在各從屬權(quán)利要求中。
本發(fā)明的方法和設備提供了許多優(yōu)點。因為在單元圓中多個可行狀態(tài)(feasible state)可以利用選擇的因子被最小化，所以提供了降低復雜性的接收機。另一方面，利用本發(fā)明獲得的指示該系統(tǒng)得到的容許差錯能力的位錯誤率高于在GMSK中的，但是如果傳輸頻帶仍然沒有改變，獲得的數(shù)據(jù)速率事實上是較高的。因此，本發(fā)明的方法利用相同的頻帶使得更多的數(shù)據(jù)就被傳送。與編碼的CPM方法相比較，需要的設備，具體講收發(fā)信機是明顯容易實現(xiàn)的。
下面，本發(fā)明將參照各附圖借助于各個優(yōu)選實施例被更為詳細地予以描述，其中

圖1是表示本發(fā)明的設備的第一個例子的方框圖；圖2是表示本發(fā)明的設備的第二個例子的方框圖；圖3是表示本發(fā)明的設備的第三個例子的方框圖；圖4表示本發(fā)明的調(diào)制方法的一種可行狀態(tài)圖的一個例子；圖5表示本發(fā)明的調(diào)制方法的可行相位軌跡的例子。
首先讓我們借助于表示在圖1中的方框圖研究本發(fā)明設備在結(jié)構(gòu)上的優(yōu)點。該圖表示對本發(fā)明來說的一個無線系統(tǒng)終端結(jié)構(gòu)。當然，正如本專業(yè)的技術(shù)人員所明顯看出的那樣，為了實現(xiàn)其功能，將被實施的設備除了描述在圖1中的以外，還必須包括其它各部件。但是，為了清楚的緣故，那些部件沒有被表示在圖中，也沒有予以描述。
該設備包括產(chǎn)生待發(fā)送的數(shù)字信號102的數(shù)據(jù)源100。該數(shù)據(jù)源例如可能是連接到話音編碼器上的麥克風。在這種情況下，待發(fā)送的信號包括按數(shù)字形式的話音。其它數(shù)據(jù)源可以包括例如計算機或調(diào)制解調(diào)器。這里讓我們假設待發(fā)送的信號是由數(shù)據(jù)符號di＝
組成的。另外，讓我們假設符號速率為1/T，T是數(shù)據(jù)符號的長度。在本發(fā)明的設備中，信號102被首先施加到差分編碼器104，差分編碼每個數(shù)據(jù)符號di＝
。因此，差分編碼器的輸出包括下列符號d^i=di⊕di-1]]>其中表示模2加。編碼的符號是0或1的形式。所獲得的值再被施加到執(zhí)行符號[-1，1]代表符號
的變換的變換裝置106中。換言之，變換裝置的輸出包括值
，其中α∈{-1，1}。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，所獲得的符號被施加到濾波器108，按照特定希望的碼型對信號進行濾波。遵循高斯分布的轉(zhuǎn)移函數(shù)可以被優(yōu)先選擇作為濾波器的轉(zhuǎn)移函數(shù)。在著這種情況下，轉(zhuǎn)移函數(shù)可以按以下形式定義g(t)＝h(t)rect(t/T)其中t表示時間，表示卷積，和函數(shù)rect(x)是由下式定義rect(t/T)＝1/T，其中|t|＜T/2rect(t/T)＝0，其它情況當利用高斯分布時，函數(shù)h(t)可以通過以下公式進行選擇、h(t)=e(-t22σ2T2)2πσT]]>其中σ=ln(2)2πBT]]>和BT＝β這里，B代表利用具有脈沖響應h(t)的濾波器的3db帶寬并且T是數(shù)據(jù)符號的長度。
所獲得的信號再被施加到乘法器110，被π/(2m)形式的因子h相乘，其中m是大于1的正整數(shù)。所獲得的信號再被施加到頻率調(diào)制器120，例如利用電壓控制或者數(shù)字控制的振蕩器執(zhí)行現(xiàn)有技術(shù)的頻率調(diào)制。已調(diào)信號的相位是按以下形式表示
其中h是π/(2m)形式的，m＝2、3、4、…。時間基準t′是待發(fā)送的數(shù)據(jù)的開始點。
已調(diào)信號再2被施加到可以利用現(xiàn)有技術(shù)實現(xiàn)的射頻部分122。本發(fā)明的優(yōu)點在于例如GSM系統(tǒng)的射頻部分可以被利用作為射頻部分，雖然當使用本發(fā)明的調(diào)制方法和m被給定為2時，數(shù)據(jù)速率T與GSM系統(tǒng)比較可以加倍。已調(diào)的RF信號可以按如下形式表示
其中Ec是調(diào)制符號的能量，f0是中心頻率和0是對于一個脈沖串的周期是常數(shù)的隨機相位。在射頻部分中，可以利用C類放大器，這是一個明顯的優(yōu)點，特別是迄今用于便攜終端的情況下。
信號被從射頻部分施加到天線124。
作為濾波器108的轉(zhuǎn)移函數(shù)，例如根升余弦RRC的升余弦型函數(shù)也可以有益地被選擇。
圖2表示本發(fā)明的第二實施例，在這個實施例中，在編碼器之后沒有濾波器。在其它方面與上面描述的解決方案類似。
圖3表示本發(fā)明的第三實施例。在這個實施例中，圖1的壓控振蕩器被一個積分器300和相位調(diào)制器302替代，來自相位調(diào)制器302的信號再被施加到射頻部分。在其它方面與上面描述的解決方案類似。
圖4表示本發(fā)明的調(diào)制方法當m＝2時的可行狀態(tài)圖的一個例子。該狀態(tài)圖的轉(zhuǎn)換形成一個單位圓，因為具有等幅的調(diào)制方法是所考慮的且該轉(zhuǎn)換的起始和結(jié)束是由在該單位圓的點進行指示的。按照所選擇的h，各點彼此相隔π/4。
圖5表示本發(fā)明的調(diào)制方法當m＝2時的可行相位軌跡的例子。當然，相位軌跡取決于待發(fā)送的符號，該例子表示出其一個例子。在每個周期期間，相位取決于符號而在任何一個方向上改變π/4。在圖中，實線表示由圖2的設備產(chǎn)生的相位軌跡，其中相位軌跡沒有進行濾波。相位變化在這種情況下是劇烈的，和然后頻譜變寬。虛線表示由圖1的設備產(chǎn)生的相位軌跡，其中因為經(jīng)過濾波使得相位變化是不劇烈的。在這種情況下，頻譜比較窄。
例如與MSK比較，其中該方法的相位變化在任何方向上都是π/2，本發(fā)明因為較小的相位差別，所以對出現(xiàn)在傳輸路徑中的差錯更靈敏。然而，本發(fā)明方法的明顯優(yōu)點是由于較小的頻率變化，在相同的數(shù)據(jù)速率傳輸期間，所要求的頻帶變窄。因此，如果頻帶仍然不變，則數(shù)據(jù)的速率可以增加。
雖然本發(fā)明結(jié)合附圖參照例子進行了描述，但顯而易見本發(fā)明并不件限于此，而在后附的權(quán)利要求書所公開的本發(fā)明的思想的范圍內(nèi)，可以作出各種各樣的修改。
權(quán)利要求
1.一種調(diào)制信號的方法，該方法利用連續(xù)相位調(diào)制和包括待發(fā)送信號的編碼和頻率調(diào)制，其特征在于，所執(zhí)行的編碼是差分編碼和待發(fā)送的信號在頻率調(diào)制之前被π/(2m)形式的因子相乘，其中m是大于1的正整數(shù)。
2.按照權(quán)利要求1所要求的方法，其特征在于，在編碼后待發(fā)送的信號被濾波。
3.按照權(quán)利要求1所要求的方法，其特征在于，頻率調(diào)制是利用壓控振蕩器執(zhí)行的。
4.按照權(quán)利要求1所要求的方法，其特征在于，頻率調(diào)制是利用積分器和相位調(diào)制器執(zhí)行的。
5.按照權(quán)利要求2所要求的方法，其特征在于，濾波器的轉(zhuǎn)移函數(shù)遵循高斯分布。
6.按照權(quán)利要求2所要求的方法，其特征在于，濾波器的轉(zhuǎn)移函數(shù)是升余弦型函數(shù)。
7.按照權(quán)利要求1所要求的方法，其特征在于，各個編碼符號是0或1的形式和對于編碼符號，進行符號1和-1代表符號0和1的變換。
8.一種用于調(diào)制待發(fā)送信號的設備，該設備包括編碼器(104)和頻率調(diào)制器(120)，其特征在于，該編碼器(104)是差分編碼器和在頻率調(diào)制器(120)之前，該設備包括用于以π/(2m)形式的因子乘待發(fā)送信號的裝置(110)，其中m是大于1的正整數(shù)。
9.按照權(quán)利要求8所要求的方法，其特征在于，該設備包括可使用地連接到編碼器的輸出端的濾波器(108)。
10.按照權(quán)利要求8所要求的方法，其特征在于，頻率調(diào)制器(120)是利用壓控振蕩器實現(xiàn)的。
11.按照權(quán)利要求8所要求的方法，其特征在于，頻率調(diào)制器(120)是利用積分器(300)和相位調(diào)制器(302)實現(xiàn)的。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于調(diào)制待發(fā)送信號的方法和設備,該設備包括編碼器(104)和頻率調(diào)制器(120)。為了以靈活的方式在窄頻帶條件下實現(xiàn)高的傳輸速率,編碼器(104)是差分編碼器和在頻率調(diào)制器(120)之前,該設備包括用于于以π/(2m)形式的因子乘待發(fā)送信號的裝置(110),其中m是大于1的正整數(shù)。
文檔編號H04L27/20GK1247661SQ98802470
公開日2000年3月15日 申請日期1998年12月10日 優(yōu)先權(quán)日1997年12月11日
發(fā)明者奧利·皮萊寧, 卡里·尼美爾拉 申請人:諾基亞電信公司