[发明专利]最小频移键控信号的调制解调方法及专用的复解析带通滤波器设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种最小频移键控信号调制解调方法及专用的复解析带通滤 波器设计方法。

背景技术

(1)传统的最小频移键控(MSK)信号的调制与解调通常应用实信号处理来 实现，由于最小频移键控信号是带通信号，对于相同的数据传输速率，虽然 最小频移键控信号传输带宽相同，但由于最小频移键控信号的中心频率不 同，需要设计不同的带通滤波器(BPF)，无法实现滤波器的共享，因而实现起 来比较繁琐。

(2)由于最小频移键控信号有下列特点：

①已调信号的振幅是恒定的；②信号的频率频移严格等于±r_b/4(r_b为数 据传输速率)；③以载波相位为基准的信号相位在一个码元周期内准确地线性 变化为±π/2；④在一个码元周期内，信号应包括四分之一载波周期的整数 倍；⑤在码元转换时刻，信号的相位是连续的。

要满足以上5个特点，一般最小频移键控调制信号由差分编码、串/并变 换、正交函数加权、正交载波调制、叠加以及带通滤波6个处理过程来完 成。

(3)传统的最小频移键控信号的数字解调可以用相干解调、非相干解调以 及差分解调。相干解调的抗干扰性能略优于其他形式的解调，但由于相干解 调需要在接收端进行载波提取及同步、差分解码、并串变换，实现起来比较 复杂。非相干解调方式实现简单，无需恢复出同步的载波，其解调方式有包 络检测法、鉴频法、过零检测法和差分解调法，但这些解调方法在采用 DSP(数字信号处理)实现时，其算法非常复杂，实现过程非常繁琐，无法满 足最小频移键控信号各种传输协议的要求。

发明内容

针对上述问题，本发明的任务是提供一种采用复解析带通滤波处理的方 法实现最小频移键控信号的调制与解调，降低信号处理算法的复杂程度，以 提高系统的灵活性，能够满足最小频移键控信号各种传输协议的要求。

为实现上述任务，本发明的技术方案是采用了一种复解析带通滤波法实 现最小频移键控信号的调制，该方法包括步骤如下：

①抽样速率f_s的选择：

数据传输速率一般为300bit/s、600bit/s、1200bit/s、2400bit/s、 4800bit/s、9600bit/s、19200bit/s等。为了便于信号处理，取抽样速率为数据 传输速率的整数倍，因此在最小频移键控信号调制与解调系统中，如果数据 传输速率不超过1200bit/s，选取抽样速率为9.600kHz，即抽样速率分别为传 输速率300bit/s、600bit/s、1200bit/s的32倍、16倍、8倍。当传输速率大于 1200bit/s时，考虑数字信号处理器的运算能力，一般取抽样速率为传输速率 的8倍。

②调制方法：

将最小频移键控信号的初始相位设定为0，对传输的数据进行抽样，每 次抽样时相位变化的步长与传输的数据的关系为，如果传输的数据为 “0”，相位变化的步长为最小频移键控信号的载波频率与传输速率的四分 之一之和除以抽样速率再乘以2π；如果传输的数据为“1”，相位变化的步 长为最小频移键控信号的载波频率与传输速率的四分之一之差除以抽样速率 再乘以2π。传输的最小频移键控信号现在的相位值等于原来的相位值与相位 变化的步长之和，然后根据现在的相位值产生复正弦信号的幅度值，可以得 到最小频移键控的复带通信号。将实系数FIR低通滤波器乘以复载波信号得 到中心频率为载波频率的复解析带通滤波器，由中心频率为载波频率的复解 析带通滤波器对最小频移键控复带通信号进行复解析带通滤波，抑制带外频 谱成分，取复带通信号的实部，经过D/A转换即可得到所要传输的最小频移 键控模拟实带通信号，完成整个调制处理过程。

与上述最小频移键控信号的调制方法对应，本发明的最小频移键控信号 的解调方法如下：