一种16QAM调制器及调制方法与流程

本发明涉及通信，并特别地，涉及调制信号的一种方法和装置。

背景技术：

数字通信基于多种不同的，但相关的，数字调制形式，如相移键控(PSK)、二进制相移键控(BPSK)、四相移相键控(QPSK或4-PSK)，和正交幅度调制(QAM)。

二进制相移键控将参照图1进行描述。如图所示，基准载波的振幅是恒定的，并且为了传输一个0或一个1，其相位必须在0°和180°之间进行“键控”或切换。一个接收器再根据接收到的载波的相位确定传输的是0还是1，并生成原始数据流。通过这种简单的方式，一个比特的信息以一种状态或符号进行传输，从而载波的相位按照数据传输速率进行键控。图1还给出了二进制相移键控的星座图。如图所示，二进制相移键控的星座图由I-Q坐标上的两个点组成，其中I代表同步相位(例如，相位基准),Q代表正交相位(例如，90°异步相位)。不同相位的，与相位不符合的，失相，脱相，不同相的，异相的二进制相移键控星座图上的两个点代表信号在“事件发生时间”的位置。事件发生时间是指接收器解读信号的时间。信号在某一时刻只能处在一个位置，但星座图可以被认为具有连续性从而显示所有合适的状态。星座图1没有显示两种状态间的过渡过程；同时，应注意到该过渡需要一定的有限时间。但为了清晰起见，这种过渡过程没有显示出来，否则连接两个状态点的过渡线将使图杂乱不清。

开发一个调制器一般需要制造一个专用集成电路(ASIC)。这种开发工作可能会非常昂贵且耗时间。

技术实现要素：

本发明的目的是公开一种16QAM调制器，利用多个低位调制器得到一个高位调制器，不需要开发新的高位调制器集成电路，节约了大量的开发时间和费用。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

在专用集成电路(ASIC)的每块芯片上集成多个(例如8个)四相移相键控调制器已经可以实现并已经在电信行业得到应用。根据本发明的特点，这种现有科技可以用来生成16QAM信号而不需开发高成本的带有16QAM调制器的专用集成电路。应当了解到本发明的应用并不局限于这个具体案例；并且其他更高位的调制器可以通过几个(如两个或更多)低位调制器得到。

在本发明的一个实施例中，一个数字信号处理器(DSP)被用于对接收到的四位比特数据进行逻辑运算以进行调制。逻辑运算产生两个输入信号，提供给装在一个专用集成电路上的两个四相移相键控调制器中的第二个。接收到的数据的前两个比特作为输入信号提供给这两个四相移相键控调制器中的第一个。这两个四相移相键控信号进行合并生成16QAM信号。

在这里，由前两个比特数据生成的第一个四相移相键控信号为16QAM信号提供了一个导向指示。也就是说，生成的一个四相移相键控信号的星座点与所需的16QAM信号处在同一象限。第二个四相移相键控信号对第一个四相移相键控信号进行精细调整。也就是说，当与第一个四相移相键控信号合并时，第二个四相移相键控信号将第一个四相移相键控信号的星座点移位到四个16QAM星座点中处在同一个象限的那个星座点的位置。

数字信号处理器对接收到的数据的第一位和第三位比特进行同或运算，生成第二个四相移相键控调制器的第一个输入信号，对接收到的数据的第二位和第四位比特进行同或运算生成第二个四相移相键控调制器的第二个输入信号。理论上，第三和第四位比特与第一和第二比特结合可以指出这个移位的方向。

附图说明

图1显示基准载波、键控载波和二相相移键控的星座图；

图2显示四相移相键控的星座图；

图3显示了16正交幅度调制的星座图；

图4显示16正交幅度调制器基于本发明的一个实施案例；

图5显示在16QAM星座图上叠加四相移相键控星座图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

实施例1

图2显示了四相移相键控的星座图。如图所示，四相移相键控星座图上有四种不同的状态，分别对应相位45°、135°、225°和315°。图中进一步显示，每一种状态对应一个代表两个比特的符号。因为构成一个符号需要两个比特，该符号的传输速率是比特传输速率的一半。因此，在相同比特速率下四相移相键控所需的带宽是二进制相移键控的一半。

图3显示了16QAM(正交幅度调制)的星座图。除了对相位进行调制，信号的振幅也进行调制，从而产生分别位于I-Q坐标系四个象限内的四个不同的星座点。如图所示，在16QAM中一个符号代表四个比特。

图4显示16正交幅度调制器本发明的一个实施案例。如图所示，通过数字信号处理器100内的串并转换器110接收序列数字数据，将其集合成四个数据比特b0、b1、b2和b3。这四个比特的并联数据提供给一个逻辑单元120。该逻辑单元对第一个和第三个比特b0和b2进行同或运算生成第一个逻辑输出12，再对第二个和第四个比特b1和b3进行同或运算生成第二个逻辑输出Q2。下面的表1是一个逻辑表，显示出第一到第四个比特b0、b1、b2和b3的可能组合所对应的第一个和第二个逻辑输出12和Q2。

表1

第一和第二个比特b0和b1以及第一和第二个逻辑输出提供给一个专用集成电路(ASIC)200，该专用集成电路包括多个(例如8个)四相移相键控调制器。更具体地说，第一和第二个比特b0和b1分别作为I1和Q1输入信号提供给第一个四相移相键控调制器210。这里的I指的是第一个四相移相键控调制器210的同相位输入信号，Q代表第一个四相移相键控调制器210的正交相位输入信号。第一四相移相键控调制器210根据接收的输入以已知方式生成第一个四相移相键控信号。另外，在本实施案例中，四相移相键控调制器210还通过已知的方式将信道化代码C_ch和扰码S^应用于四相移相键控信号以生成第一个四相移相键控信号(I₁+jQ₁)C_chS_dt。

专用集成电路中的第二个四相移相键控调制器220将接收到的第一和第二逻辑输出分别用作I和Q输入信号。第二个四相移相键控调制器220基于这些输入信号通过已知方式生成第二个四相移相键控信号。如图4所示，第一个和第二个四相移相键控调制器210和220的设置使得当接收相同的输入信号时，第一个四相移相键控调制器210生成的四相移相键控信号的振幅是第二个四相移相键控调制器220的两倍。在本实施例中，第二个四相移相键控调制器220采用与第一个四相移相键控调制器210同样的信道化代码C_ch和扰码S^应用于四相移相键控信号以生成第二个四相移相键控信号(I₂+jQ₂)C_chS_dt。

一个加法器300，可内置于或外置于专用集成电路200，接收第一和第二个四相移相键控信号，将它们合并得到16QAM信号。

图5显示在16QAM星座图上叠加四相移相键控星座图。如图所示，四相移相键控星座点在每一个象限内位于该象限内的16QAM星座点的中间。在生成16QAM信号的过程中，第一个四相移相键控调制器210通过对第一和第二个比特b0和b1的运算，生成的第一个QPSK信号会显示出16QAM信号的近似位置。也就是说，第一个四相移相键控调制器210的输出信号，会显示出四相移相键控星座点是四个可能的16QAM星座点的中心；从而指出了16QAM信号或其星座点的象限。

第三和第四个比特b3和b4给出从第一和第二个比特b0和b1给出的四相移相键控星座点到同象限内四个16QAM星座点中一个的位移，但还不足以包含提供该位移方向的所有信息。如图3和5所示，对于第三和第四个比特b3和b4,16QAM星座点是关于I轴和Q轴对称的。于是，数字信号处理器100的逻辑单元120通过逻辑运算将第三和第四个比特b3和b4与方向信息相加得到第二个四相移相键控调制器220的I和Q输入信号。通过这种方式，第二个四相移相键控调制器220生成第二个四相移相键控信号对第一个四相移相键控信号进行微调。也就是说，第二个四相移相键控信号会显示出从第一个四相移相键控信号的星座点到四个16QAM星座点中一个的位移。

下面的表2是一个逻辑表，给出了图5中显示的16QAM星座点的I值和Q值，这些I值和Q值运算结果对应于振幅B＝0.4472时四个比特b0、b1、b2和b3所有的可能值。

表2

本发明提供了一个16QAM调制器，该调制器相对现有的四相移相键控电路可能具有很大优势。例如，在专用集成电路(ASIC)的每块芯片上集成多个(例如8个)四相移相键控调制器已经可以实现并已经在电信行业得到应用。-根据本发明的特点，这种现有科技可以用来生成16QAM信号而不需开发高成本的带有16QAM调制器的专用集成电路。

本发明的描述方式表明该描述可以在很多方面进行改变。例如，实施案例中的串并转换器和/或逻辑单元可以采用硬件电路、固件等代替数字信号处理器。另外，四相移相键控调制器不一定用在相同的专用集成电路上，而可以配置在独立的专用集成电路上或用在数字信号处理器上等。

更进一步，由于已经给出了利用两个低位四相移相键控调制器开发一个高位16QAM调制器的案例，可以很清楚地进一步通过使用多个(如2个或更多)四相移相键控或其他更低位的调制器开发其他更高位的调制器。这些改变不能被视为违背本发明，并且所有的这类改变都应并入本发明的范围内。

虽然说明书中对本发明的实施方式进行了说明，但这些实施方式只是作为提示，不应限定本发明的保护范围。在不脱离本发明宗旨的范围内进行各种省略、置换和变更均应包含在本发明的保护范围内。