本发明涉及通信中一种MSK(最小移频键控)信号调制方法与调制器，属于无线通信技术领域。该方法用待调制数字信息码流控制同相基带正弦发生器和正交基带函数发生器，当数字信息码元为逻辑1时，同相和正交基带函数发生器在一个码元时间内产生相位连续递增变化的个正弦波形，当待调制的数字信息码元为逻辑0时，同相和正交基带函数发生器在一个码元时间内产生相位连续递减变化的个正弦波形，分别用同相基带函数发生器和正交基带函数发生器产生的信号与同相中频函数发生器和正交中频函数发生器产生的信号相乘后将得到的同相信号减去正交信号即得到MSK已调中频信号。本发明的硬件结构简单，利于数字化实现。
设码元时间为Tb，用待调制的数字信息码流控制同相基带函数发生器和正交基带函数发生器，使得当待调制的数字信息码元为逻辑1时，同相基带函数发生器和正交基带函数发生器在Tb内产生相位连续递增变化的 个正弦波形，当待调制的数字信息码元为逻辑0时，同相基带函数发生器和正交基带函数发生器在Tb内产生相位连续递减变化的 个正弦波形，其中同相基带函数发生器和正交基带函数发生器产生的波形具有 的固定相差；同相基带函数发生器和正交基带函数发生器以DDS的形式实现，分别为DDS_A、DDS_B；在DDS_DA和DDS_B中：系统时钟频率为fsys、正弦查找表深度为2，存储一个周期的正弦波形，相位累加器位宽为D，在系统时钟作用下工作，其累加方向受待调数字信息码元的控制，当数字信息码元为逻辑1时，相位累加器以步进N递增；当数字信息码元为逻辑0时，相位累加器以步进N递减；
步骤二、对步骤一得到的基带相位信号进行运算得到中频I，Q两路信号
分别用同相基带函数发生器和正交基带函数发生器产生的基带相位信号与同相中频函数发生器和正交中频函数发生器产生的信号相乘得到中频I，Q两路信号；其中，同相中频函数发生器和正交中频函数发生器以DDS的形式实现，分别为DDS_C、DDS_D，产生中频频d率fc；DDS_C和DDS_D中：系统时钟频率为fsys；正弦查找表深度为2，存储一个周期的正弦波形，相位累加器位宽为W，在系统时钟作用下以步进M递增；设置参数使 取相位累加器的高位d查找正弦查找表，从而产生中频频率fc；设置DDS_C和DDS_D中相位累加器的初始值分别为 和0，使得同相中频函数发生器和正交中频函数发生器产生的波形具有 的固定相差；
步骤三、用步骤二中得到的中频I路信号减去Q路信号得到MSK已调中频信号。
2.根据权利要求1所述的MSK调制方法，其特征在于：所述的DDS_A、DDS_B中，设置参数使 从而使得当待调制的数字信息码元为逻辑1时，同相基带函数发生器和正交基带函数发生器在Tb内产生相位连续递增变化的 个正弦波形，当待调制的数字信息码元为逻辑0时，同相基带函数发生器和正交基带函数发生器在Tb内产生相位连续递减变化的 个正弦波形；设置DDS_A和DDS_B中相位累加器的初始值分别为 和0，使得同相基带正弦函数发生器和正交基带正弦函数发生器产生的波形具有 的固定相差。
3.根据权利要求1所述的MSK调制方法，其特征在于：所述步骤一中的待调制的数字信息码流从一个原始数字信号码元变到下一个原始数字信号码元时，同相基带函数发生器和正交基带函数发生器产生波形的相位是连续的。
4.一种MSK调制器，包括同相中频函数发生器、正交中频函数发生器，第一乘法器，第二乘法器和减法器，其特征在于：还包括同相基带函数发生器和正交基带函数发生器；其中同相基带函数发生器与正交基带函数发生器的功能是在待调制的数字信息码流的控制下产生I，Q两路MSK基带相位信号；同相中频函数发生器与正交中频函数发生器的功能是产生I，Q两路中频信号；其连接关系为：待调制的数字信息码流扩为两路分别与同相基带函数发生器和正交基带函数发生器相连，同相基带函数发生和正交基带函数发生器产生的I，Q两路MSK基带相位信号分别与第一乘法器和第二乘法器相连；同相中频函数发生器和正交中频函数发生器产生的I，Q两路中频信号分别与第一乘法器和第二乘法器相连；第一乘法器和第二乘法器产生的I，Q两路信号分别与减法器相连；其中，所述同相中频函数发生器和正交中频函数发生器以DDS的形式实现，分别为DDS_C、DDS_D，产生中频频率fc；
DDS_C和DDS_D中：系统时钟频率为fsys；正弦查找表深度为2，存储一个周期的正弦波形，相位累加器位宽为W，在系统时钟作用下以步进M递增；设置参数使 取相位累加器的高d位查找正弦查找表，从而产生中频频率fc；设置DDS_C和DDS_D中相位累加器的初始值分别为 和0，使得同相中频函数发生器和正交中频函数发生器产生的波形具有的固定相差；所述的同相基带函数发生器和正交基带函数发生器以DDS的形式实现，分别D为DDS_A、DDS_B；在DDS_A和DDS_B中，系统时钟频率为fsys、正弦查找表深度为2，存储一个周期的正弦波形，相位累加器位宽为D，在系统时钟作用下工作；相位累加器的累加方向受待调数字信息码元的控制，当数字信息码元为逻辑1时，相位累加器以步进N递增；当数字信息码元为逻辑0时，相位累加器以步进N递减；设置参数使 从而在一个码元时间内产生相位连续递减变化 的正弦波形；设置DDS_A和DDS_B中相位累加器的初始值分别为 和0，使得同相基带正弦函数发生器和正交基带正弦函数发生器产生的波形具有 的固定相差。
一种MSK调制方法与调制器
技术领域
[0001] 本发明涉及通信中一种MSK(最小移频键控)信号调制方法与调制器，特别是无线通信中从MSK信号定义出发直接产生调制信号的方法，属于无线通信技术领域。
背景技术
[0002] 由于数字通信方式相对与模拟通信方式有着很多优点，如抗干扰能力强，无噪声积累、通信质量高；便于加密处理且保密强度高，数字信号便于直接与计算机接口，形成智能网；有高度的灵活性和通用性，设备便于集成化、微型化，所以在通信应用中数字通信己经逐步取代了模拟通信，成为通信领域的主要方式。
[0003] MSK最小移频键控是一种特殊的二进制连续相位频移键控。它克服了一般移频键控信号相位不连续、频偏较大，频谱利用率较低的缺点，已调信号包络恒定，可以在单位频带内实现较高的数据比特速率，特别适合移动通信传输系统。
[0004] 在《现代通信原理与技术》(张辉、曹丽娜编著，西安电子科技大学出版社，2002)268-273页介绍的MSK调制方法中包括差分编码、串并转换、延迟等模块。该方法较为复杂，并且推导过程比较繁琐。
发明内容
[0005] 本发明的目的是为了解决传统MSK调制方法中需要差分编码、串并转换、延迟等模块，硬件实现较为复杂等问题，提出一种MSK调制方法。
[0006] 本发明的目的是通过下述技术方案实现的。
[0007] 本发明的一种MSK调制方法，由以下步骤构成：
[0008] 步骤一、获得基带相位信号
[0009] 设码元时间为Tb，用待调制的数字信息码流控制同相基带函数发生器和正交基带函数发生器，使得当待调制的数字信息码元为逻辑1时，同相基带函数发生器和正交基带函数发生器在Tb内产生相位连续递增变化的 个正弦波形，当待调制的数字信息码元为逻辑0时，同相基带函数发生器和正交基带函数发生器在Tb内产生相位连续递减变化的个正弦波形，其中同相基带函数发生器和正交基带函数发生器产生的波形具有 的固定相差；
[0010] 步骤二、对步骤一得到的基带相位信号进行运算得到中频I，Q两路信号[0011] 分别用同相基带函数发生器和正交基带函数发生器产生的基带相位信号与同相中频函数发生器和正交中频函数发生器产生的信号相乘得到中频I，Q两路信号；
[0012] 步骤三、用步骤二中得到的中频I路信号减去Q路信号得到MSK已调中频信号。
[0013] 所述的同相基带函数发生器和正交基带函数发生器以DDS的形式实现，分别为DDS_A、DDS_B。在DDS_A和DDS_B中，系统时钟频率为fsys、正弦查找表深度为2D，存储一个周期的正弦波形，相位累加器位宽为D，在系统时钟作用下工作。相位累加器的累加方向受待调数字信息码元的控制，当数字信息码元为逻辑1时，相位累加器以步进N递增；当数字信息码元为逻辑0时，相位累加器以步进N递减。设置参数使 从而在一个码元时间内产生相位连续递减变化 的正弦波形；设置DDS_A和DDS_B中相位累加器的初始值分别为 和0，使得同相基带正弦函数发生器和正交基带正弦函数发生器产生的波形具有 的固定相差。
[0014] 待调制的数字信息码流从一个原始数字信号码元变到下一个原始数字信号码元时，同相基带函数发生器和正交基带函数发生器差生波形的相位是连续的。
[0015] 所述同相中频函数发生器和正交中频函数发生器以DDS的形式实现，分别为DDS_dC、DDS_D，产生中频频率fc；DDS_C和DDS_D中：系统时钟频率为fsys。正弦查找表深度为2，存储一个周期的正弦波形，相位累加器位宽为W，在系统时钟作用下以步进M递增；设置参数使 取相位累加器的高d位查找正弦查找表，从而产生中频频率fc；设置DDS_C和DDS_D中相位累加器的初始值分别为 和0，使得同相中频函数发生器和正交中频函数发生器产生的波形具有 的固定相差。
[0016] 经过上述步骤即完成了MSK信号的调制的过程，已调的中频信号经滤波后上变频至射频，经功放放大后由天线发射，即完成通信发射机功能。
[0017] 本发明的一种MSK调制器，包括同相基带函数发生器、正交基带函数发生器、同相中频函数发生器、正交中频函数发生器，乘法器1、乘法器2和减法器；如图1所示。其中同相基带函数发生器与正交基带函数发生器在待调制的数字信息码流的控制下产生I，Q两路MSK基带相位信号；同相中频函数发生器与正交中频函数发生器产生I，Q两路中频信号；乘法器和减法器分别完成乘法和减法的功能。待调制的数字信息码流扩为两路分别与同相基带函数发生器和正交基带函数发生器相连，同相基带函数发生和正交基带函数发生器产生的I，Q两路MSK基带相位信号分别与乘法器1和乘法器2相连。同相中频函数发生器和正交中频函数发生器产生的I，Q两路中频信号分别与乘法器1和乘法器2相连。乘法器
1和乘法器2产生的I，Q两路信号分别与减法器相连。减法器的输出即为MSK已调中频信号。其中，所述的同相基带函数发生器和正交基带函数发生器以DDS的形式实现；系统时钟D
频率为fsys、正弦查找表深度为2，相位累加器位宽为D，当数字信息码元为逻辑1时，同相基带函数发生器和正交基带函数发生器在Tb内连续变化的 个正弦波形，同相中频函数发生器和正交中频函数发生器产生的波形具有 的固定相差。
[0018] 有益效果
[0019] 1、与现有方法相比，本发明的硬件结构简单，省去了差分编码、串并转换、延迟等模块，特别有利于在FPGA中实现。
[0020] 2、该方法的硬件实现结构紧凑，功耗小。
[0021] 3、推导简单，直接从MSK表达式出发得到调制信号，比现有方法简捷。
附图说明
[0022] 图1为本发明的MSK信号调制器原理图。
具体实施方式
[0023] 下面结合与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
[0024] 本发明的一种MSK调制器包括同相基带函数发生器、正交基带函数发生器、同相中频函数发生器、正交中频函数发生器，乘法器1，乘法器2和减法器；在武器协同数据传输设备物理层中，对DSSS信号采用MSK调制。设码元时间为 系统时钟频率为98.304MHz、基带函数发生器DDS_A和DDS_B中，正弦查找表深度为1024，相位累加器步进
1，初始值分别为256和0；中频函数发生器DDS_C和DDS_D中，正弦查找表深度为1024，相位累加器位宽为48，初始值分别为256和0，以步进为17179869184000递增，取相位累加器的高10位作为地址查找正弦查找表，从而产生中频频率6MHZ。
[0025] 将待调数字信息码元扩为两路用来控制基带函数发生器。使得当待调制的数字信息码元为逻辑1时，同相基带函数发生器和正交基带函数发生器在一个码元时间内产生相位连续递增变化的 个正弦波形，当待调制的数字信息码元为逻辑0时，同相基带函数发生器和正交基带函数发生器在一个码元时间内产生相位连续递减变化的 个正弦波形，其中同相基带函数发生器和正交基带函数发生器产生的波形具有 的固定相差。分别用同相基带函数发生器和正交基带函数发生器产生的基带相位信号与同相中频函数发生器和正交中频函数发生器产生的信号相乘得到中频I，Q两路信号；用得到的中频I路信号减去Q路信号得到MSK已调中频信号。
