可重构终端的信号调制与解调方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种终端调制与解调方法。
【背景技术】
[0002] 所谓多模终端指的是通信终端对于无线接入技术的支持不止一种，并能够通过该 些无线接入技术获得相应的服务。常见几类多模终端分类情况如下：
[0003] 1)手动变换多模单待终端
[0004] 该种终端相当于几个单模终端的简单集成，需要用户手动来完成模式变换。新旧 模式的转变过程中手机是无法向用户提供服务的。
[0005] 2)自动变换多模单待终端
[0006] 终端在一个时刻工作在某一模式下，但在工作条件下能够对其他模式进行相应的 观测和侦听，同时上报目前所工作的模式。
[0007] 3)双收单发或双收双发多模双待终端
[000引双收单发终端能够同时接收多种模式的信号，但是某一时刻只能发送一种模式的 信号，而双收双发模块支持多种模式同时接收与发送，各个模块之间也是相互独立的。
[0009] 目前上述介绍的多模终端都是多种无线接入技术巧片的集成，当前的终端还可W 支持多模或=模，但可W想象随着更多无线网络的出现和投入使用，当终端需要选择的无 线接入网络较多时，无线接入技术的巧片会占用终端大量资源，传统的多模终端势必会遇 到瓶颈。综上，传统的多模终端无法适应大规模异构无线网络融合和异构无线网络智能化 的要求，因此迫切需要新的技术来解决该一问题。
【发明内容】
[0010] 本发明是为了在实现传统多模终端能够接收多种制式信号的基础上，提高传统多 模终端的硬件资源利用率，从而提出一种可重构终端的信号调制和解调方法。
[0011] 可重构多模终端的信号调制方法，它由W下步骤实现：
[0012] 步骤一、建立分类层：对多模终端各功能模块的调制方式进行分类，分类标准是工 作方式之间核屯、部分逻辑功能的相似度；
[0013] 步骤二、建立逻辑层；将步骤一所得到的每个分类模块的实现过程按步骤分解，并 对每一步骤设计相应的逻辑功能模块，并W此为目标建立逻辑层重构模型；
[0014] 步骤=、建立电路层；将逻辑层的逻辑功能模块进行分解，并给出每个逻辑模块的 电路实现结构和算法，建立电路层重构模型；
[0015] 步骤四、建立实现层；为步骤=所建立的电路层的电路功能和算法模块给出电路 原件控制方式和基本程序单元，从而建立起实现层重构模型；
[0016] 步骤五、将W上四个步骤所建立起的分层重构模型在合适的SDR硬件平台上利用 硬件语言进行实现，实现可重构多模终端的信号调制。
[0017] 步骤一中，建立分类层：对多模终端各功能模块的调制方式进行分类，分类标准是 工作方式之间核屯、部分逻辑功能的相似度，具体方法为：
[0018] 设传输信息对余弦载波进行调制；
[0019] 对幅度、相位、频率=种特征进行调制后，信号形式见公式（1)，设信号的初始相位 为0。
[0020]
【主权项】
1. 可重构多模终端的信号调制方法，其特征是：它由以下步骤实现： 步骤一、建立分类层：对多模终端各功能模块的调制方式进行分类，分类标准是工作方 式之间核心部分逻辑功能的相似度； 步骤二、建立逻辑层：将步骤一所得到的每个分类模块的实现过程按步骤分解，并对每 一步骤给出相应的逻辑功能模块，并以此为目标建立逻辑层重构模型； 步骤三、建立电路层：将逻辑层的逻辑功能模块进行分解，并给出每个逻辑模块的电路 实现结构和算法，建立电路层重构模型； 步骤四、建立实现层：为步骤三所建立的电路层的电路功能和算法模块给出电路原件 控制方式和基本程序单元，从而建立起实现层重构模型； 步骤五、将以上四个步骤所建立起的分层重构模型在合适的SDR硬件平台上利用硬件 语言进行实现，实现可重构多模终端的信号调制。
2. 根据权利要求1所述的可重构多模终端的信号调制方法，其特征在于步骤一中，建 立分类层：对多模终端各功能模块的调制方式进行分类，分类标准是工作方式之间核心部 分逻辑功能的相似度，具体方法为： 设传输信息对余弦载波进行调制； 对幅度、相位、频率三种特征进行调制后，信号形式见公式（1)，设信号的初始相位为 〇 ；
其中：A(t)表示调制幅度，f。表示载波信号的频率，Af(t)表示调制频率，巾（t)表示 调制相位； g[t_iTs]表示第i个符号内的持续时间为Ts的矩形脉冲，在理想条件下，其表达式见 公式（2):
根据上述表达方法，M进制的ASK、FSK、QAM、PSK表示为如下形式，其中M= 2k，k= 1,2,3-； 1) 、MASK数学表达式公式（3):
其中：AiAi表示第i个调制符号的幅度值,Ai=Zl-(M-I), 1 =0，1，2,…，M-I; 2) 、MPSK数学表达式见公式（4):
从公式（12)看出MASK、MPSK、MFSK都能够表示为调制信息对余弦载波信号c〇S(2fct)和与其正交的正弦载波信号sin(2JIfct)的调制，因此，上述调制方法都能够 使用数字调制的移相法来实现； 对于OFDM调制方式，在MFSK满足MSK(最小频移键控）的条件，则MFSK能够转换为移 相法，OFDM在每个载波上进行的幅度以及相位的调制，并行完成调制， 综上，获得数字调制的分类模型。
3.根据权利要求2所述的可重构多模终端的信号调制方法，其特征在于步骤二中，建 立逻辑层：将步骤一所得到的每个分类模块的实现过程按步骤分解，并对每一步骤设计相 应的逻辑功能模块，并以此为目标建立逻辑层重构模型，其具体方法为： 将一路串行数据转换为同相支路（I路）和正交支路（Q路）两路并行数据；并按照时 序顺序执行下列步骤： 信号电平产生步骤路、Q路数据根据进制的需要转换为不同的电平信号； 载波调制步骤路、Q路信号分别与载波信号的同相和正交分量相乘； 调制信号输出步骤路、Q路信号相加得到最终调制信号； 若是差分调制，则加入差分步骤； 则构成逻辑层重构模型。
4. 根据权利要求3所述的可重构多模终端的信号调制方法，其特征在于建立电路层： 将逻辑层的逻辑功能模块进行分解，并设计每个逻辑模块的电路实现结构和算法，建立电 路层重构模型的具体方法为： 步骤A、I/Q分路：将原始数据进行串并转换、比特组合并分离成I/Q两路，之后分别与 同相和正交载波相乘后并相加获得调制信号；其中，比特组合根据不同调制方式的星座图 建立； 步骤B、符号映射：将I/Q支路中的比特数据表示为调制所需的符号信息； 步骤C、电平产生：将I/Q支路调制符号映射为相应的模拟电平； 步骤D、载波调制：将原始数据对载波信号正交和同相分量的调制，并叠加生成最终的 调制信号。
5. 根据权利要求4所述的可重构多模终端的信号调制方法，其特征在于可重构多模终 端的数字解调分类层的信号解调方法为： 依次通过解调、采样和判决三个步骤实现； 根据是否知道载波的初始相位，载波解调分为相干解调和非相干解调； 其中：相干解调通过本地相关器实现，而非相干解调主要通过包络检测的方式来实 现； 对于OFDM信号，则采用FFT来实现。
6. 根据权利要求5所述的可重构多模终端的信号调制方法，其特征在于载波相干解调 逻辑层的信号解调方法包括以下步骤： 步骤A1、对接收信号进行载波相关运算：将接收信号分为I、Q两路，分别与本地载波的 同相和正交分量进行相乘，然后通过低通滤波器输出I、Q两路的数据； 步骤A2、I/Q判决：设置判决门限值对I/Q支路判决； 步骤A3、I/Q合路：对I、Q两路数据进行合并，完成并串转化； 步骤A4、码字映射：将输出信号映射为所需码字； 若是差分解调，则需要差分译码的处理。
7. 根据权利要求5所述的可重构多模终端的信号调制方法，其特征在于数字解调电路 层的信号解调方法包括以下步骤： 步骤B1、本地载波相关运算：解调端本地产生与接收信号载波同频同相的波形，接收 信号分别与该波形同相和正交分量相乘，最后通过低通滤波器获得到载波上I/Q两路信 息； 步骤B2、I/Q支路判决：通过载波相关运算后，对I/Q支路上的基带信息进行幅度判决， 该幅度判决的阶数通过调制方式和调制方式的进制数确定； 步骤B3、I/Q合路：将I/Q支路数据进行合并； I/Q合路分为路直接输出、并串转化后输出和比特组合后输出； 若为差分译码，则在步骤B2和步骤B3之间还包括： 差分译码步骤：实现对接收码字的差分译码。
【专利摘要】可重构多模终端的信号调制与解调方法，涉及一种终端调制与解调方法。用于在满足传统多模终端功能的基础之上，提高了硬件资源利用率。该技术的实现策略是分层重构策略。具体为：将调制与解调系统分为4层：分类层，该层将优化选择机制提供的最佳接入方式映射为调制与解调系统各模块的类别。逻辑功能模块层，该层将分类层的每个分类结果进行建模，为每个分类结果设计相应的逻辑实现模型。电路结构与算法模型层，该层将对逻辑层重构模型中的每个逻辑功能模块进行建模并设计相应的电路结构模型。硬件编程写入方式层，实现层将分类层得到的电路或算法设计在可编程逻辑器件中进行实现，同时设计相应的控制方式以配合完成上述功能。
【IPC分类】H04L27-26, H04L27-34
【公开号】CN104717170
【申请号】CN201510054217
【发明人】袁泉, 王振永, 李德志
【申请人】哈尔滨工业大学
【公开日】2015年6月17日
【申请日】2015年1月30日