專(zhuān)利名稱(chēng)：一種矢量信號(hào)的發(fā)生方法及發(fā)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字通信測(cè)量領(lǐng)域，特別涉及一種矢量信號(hào)的發(fā)生方法及發(fā)生器。
背景技術(shù)：
一個(gè)通信系統(tǒng)，參見(jiàn)圖1，通常包括三個(gè)要素發(fā)射器，信道和接收器。發(fā)射器的功能是把信息源產(chǎn)生的信號(hào)注入載波，然后通過(guò)改變載波的幅值、頻率 或相位，調(diào)制成適合在信道中傳輸?shù)男盘?hào)。調(diào)制過(guò)程可以把源信號(hào)的頻譜搬移到任意位置， 從而有利于信號(hào)的傳送，并且可以借助多路復(fù)用的方法使得頻譜資源得到充分利用。信道 是信號(hào)傳輸?shù)拿浇?，在傳輸?shù)倪^(guò)程中信號(hào)會(huì)有不同程度的衰減，其主要來(lái)源是可加性噪聲。 因此，接收器需要用相應(yīng)解調(diào)算法從載波中提取出原始的信號(hào)信息。實(shí)際解調(diào)的準(zhǔn)確性取 決于解調(diào)算法的選擇、信噪比等因素。對(duì)于信號(hào)發(fā)生器，特別是矢量信號(hào)發(fā)生器，可以通過(guò)LabVIEW語(yǔ)言進(jìn)行虛擬儀器 的設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)所述矢量信號(hào)發(fā)生器的功能。LabVIEW是美國(guó)國(guó)家儀器公司開(kāi)發(fā)的一種創(chuàng)新的圖形化編程環(huán)境，相比基于文本 的編程語(yǔ)言，提出了基于塊(Block)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。每一個(gè)LabVIEW程序都可以設(shè)計(jì)成 一個(gè)虛擬儀器(VI)，同時(shí)，一個(gè)VI還可以有多個(gè)子VI。LabVIEff的核心思想是結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)流，每一個(gè)VI運(yùn)行都必須遵循數(shù)據(jù)流的規(guī) 范，即一個(gè)節(jié)點(diǎn)只有當(dāng)所有的輸入都具備時(shí)才可運(yùn)行，運(yùn)行完成后的結(jié)果作為輸入輸出到 下一個(gè)節(jié)點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種矢量信號(hào)的發(fā)生方法及發(fā)生器，其能產(chǎn)生矢量信號(hào)供相 關(guān)測(cè)試使用。一方面，本發(fā)明提供一種矢量信號(hào)的發(fā)生方法，其通過(guò)LabVIEW語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)，包括以 下步驟1.1、建立基帶數(shù)字信號(hào)發(fā)生器，使其生成隨機(jī)二進(jìn)制序列，將二進(jìn)制序列映射為 基帶符號(hào)，將形成的基帶符號(hào)進(jìn)行能量控制，最后將基帶符號(hào)分離成IQ調(diào)制中的I通道數(shù) 據(jù)和Q通道數(shù)據(jù)并輸出；1. 2、建立脈沖成形濾波器，使其限制步驟1. 1輸出的I通道和Q通道的基帶符號(hào) 的信號(hào)帶寬并通過(guò)滿足內(nèi)奎斯特條件的RC濾波器輸出濾波后的信號(hào)；1. 3、建立I/Q調(diào)制器，使其將濾波后的I通道數(shù)據(jù)和Q通道數(shù)據(jù)通過(guò)相匹配的載 波進(jìn)行調(diào)制，并將調(diào)制后的信號(hào)與I/Q通道的信號(hào)經(jīng)乘積調(diào)制并輸出；1.4、建立D/A轉(zhuǎn)換器，使其將步驟1.3輸出的數(shù)字調(diào)制信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)槟M信號(hào)并輸 出ο所述步驟1. 1中基帶數(shù)字信號(hào)發(fā)生器的工作步驟包括1. 1. 1、生成二進(jìn)制序列；
1. 1. 2、通過(guò)星座圖將二進(jìn)制序列映射為基帶符號(hào)；1. 1. 3、將基帶符號(hào)的幅值乘以一能量控制常量；1. 1. 4、將經(jīng)過(guò)能量控制的基帶符號(hào)分離成IQ調(diào)制中的I通道數(shù)據(jù)和Q通道數(shù)據(jù) 并輸出。所述步驟1. 2中的脈沖成形濾波器的工作步驟包括1. 2. 1、獲取基帶符號(hào)流，同時(shí)建立一根升余弦濾波器和一移位寄存器；1. 2. 2、在發(fā)送端通過(guò)所述根生余弦濾波器對(duì)基帶符號(hào)進(jìn)行成形濾波；1. 2. 3、在接收端通過(guò)所述移位寄存器對(duì)基帶符號(hào)進(jìn)行匹配濾波。所述步驟1. 3中的I/Q調(diào)制器的工作步驟包括1. 3. 1、將濾波后的I通道數(shù)據(jù)通過(guò)cos (2 π fct)載波進(jìn)行調(diào)制；1. 3. 2、將濾波后的Q通道數(shù)據(jù)通過(guò)sin (2 π f。t)載波進(jìn)行調(diào)制；1. 3. 3、將上述兩步驟調(diào)制后的數(shù)據(jù)與I/Q通道的信號(hào)經(jīng)乘積調(diào)制并輸出。所述方法還包括提供用戶界面供用戶設(shè)置相關(guān)參數(shù)的步驟。另一方面，本發(fā)明還提供一種矢量信號(hào)發(fā)生器，其通過(guò)LabVIEW語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)，包括基帶數(shù)字信號(hào)發(fā)生器，用以生成隨機(jī)二進(jìn)制序列，將二進(jìn)制序列映射為基帶符號(hào)， 將形成的基帶符號(hào)進(jìn)行能量控制，最后將基帶符號(hào)分離成IQ調(diào)制中的I通道數(shù)據(jù)和Q通道 數(shù)據(jù)輸出；脈沖成形濾波器，連接所述基帶數(shù)字信號(hào)發(fā)生器的輸出端，用以限制所述I通道 和Q通道的基帶符號(hào)的信號(hào)帶寬并通過(guò)滿足內(nèi)奎斯特條件的RC濾波器輸出濾波后的信 號(hào)；I/Q調(diào)制器，連接所述脈沖成形濾波器的輸出端，用以將濾波后的I通道數(shù)據(jù)和Q 通道數(shù)據(jù)通過(guò)相匹配的載波進(jìn)行調(diào)制，并將調(diào)制后的信號(hào)與I/Q通道的信號(hào)經(jīng)乘積調(diào)制并 輸出；D/A轉(zhuǎn)換器，連接所述I/Q調(diào)制器的輸出端，用以將I/Q調(diào)制器輸出的數(shù)字調(diào)制信 號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)槟M信號(hào)并輸出。所述基帶數(shù)字信號(hào)發(fā)生器還包括生成二進(jìn)制序列的模塊；通過(guò)星座圖將二進(jìn)制序列映射為基帶符號(hào)的模塊；將基帶符號(hào)的幅值乘以一能量控制常量的模塊；將經(jīng)過(guò)能量控制的基帶符號(hào)分離成IQ調(diào)制中的I通道數(shù)據(jù)和Q通道數(shù)據(jù)并輸出 的模塊。所述脈沖成形濾波器還包括獲取基帶符號(hào)流并建立一根升余弦濾波器和一移位寄存器的模塊；在發(fā)送端通過(guò)所述根生余弦濾波器對(duì)基帶符號(hào)進(jìn)行成形濾波的模塊；在接收端通過(guò)所述移位寄存器對(duì)基帶符號(hào)進(jìn)行匹配濾波的模塊。所述I/Q調(diào)制器還包括將濾波后的I通道數(shù)據(jù)通過(guò)cos (2 π f。t)載波進(jìn)行調(diào)制的模塊；將濾波后的Q通道數(shù)據(jù)通過(guò)sin (2 π f。t)載波進(jìn)行調(diào)制的模塊；將上述兩模塊調(diào)制后的數(shù)據(jù)與I/Q通道的信號(hào)經(jīng)乘積調(diào)制并輸出的模塊。
所述發(fā)生器還包括用戶界面模塊，用以供用戶設(shè)置調(diào)制方法、每槽符號(hào)數(shù)、采樣頻 率、載波頻率。采用本發(fā)明所述的一種矢量信號(hào)的發(fā)生方法及發(fā)生器，其通過(guò)LabVIEW語(yǔ)言進(jìn)行 虛擬設(shè)計(jì)而實(shí)現(xiàn)，首先建立基帶數(shù)字信號(hào)發(fā)生器，產(chǎn)生I通道數(shù)據(jù)和Q通道數(shù)據(jù)的基帶信號(hào) 并輸出；其次建立脈沖成形濾波器和I/Q調(diào)制器，對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行濾波和調(diào)制；最后建立D/ A轉(zhuǎn)換器，將數(shù)字調(diào)制信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)槟M信號(hào)并輸出。本發(fā)明可以根據(jù)用戶需要產(chǎn)生基于不同 調(diào)制方法的矢量信號(hào)、改變信號(hào)頻譜、模擬信道噪聲、傳輸模擬信號(hào)等。


圖1為目前通信系統(tǒng)的構(gòu)成元素示意圖；圖2為所述方法的流程圖；圖3為所述發(fā)生器的原理框圖；圖4為所述基帶數(shù)字信號(hào)發(fā)生器的工作流程圖；圖5為所述脈沖成形濾波器的工作流程圖；圖6為所述I/Q調(diào)制器的工作流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案。參照?qǐng)D2，本發(fā)明提供一種矢量信號(hào)的發(fā)生方法100，其通過(guò)LabVIEW語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)，包 括步驟101、102、103、104，通過(guò)所述方法100可以建立圖3中的矢量信號(hào)發(fā)生器200，下面 對(duì)這些步驟進(jìn)行介紹101、建立基帶數(shù)字信號(hào)發(fā)生器，用以產(chǎn)生基帶符號(hào)并分離成I通道數(shù)據(jù)和Q通道 數(shù)據(jù)輸出。建立基帶數(shù)字信號(hào)發(fā)生器，使其生成隨機(jī)二進(jìn)制序列，將二進(jìn)制序列映射為基帶 符號(hào)，將形成的基帶符號(hào)進(jìn)行能量控制，最后將基帶符號(hào)分離成IQ調(diào)制中的I通道數(shù)據(jù)和 Q通道數(shù)據(jù)并輸出。現(xiàn)代通信系統(tǒng)需要更大的信息吞吐量、更高的信號(hào)質(zhì)量、更好的安全和數(shù)字信號(hào) 兼容性。數(shù)字信號(hào)的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)計(jì)者可以對(duì)數(shù)字化的信號(hào)做任何的處理可以在任意時(shí)間發(fā) 送信號(hào)；可以與其他信息混合發(fā)送；可以使用各種數(shù)字調(diào)制機(jī)制來(lái)降低傳輸數(shù)據(jù)量、提高 效率。在眾多數(shù)字調(diào)制算法中，IQ正交調(diào)制是一種在不增加帶寬的情況下提高有效傳輸速 率且抗信號(hào)干擾的一種調(diào)制機(jī)制。數(shù)字信號(hào)發(fā)生器生成隨機(jī)的二進(jìn)制數(shù)據(jù)、映射二進(jìn)制比特為符號(hào)并把符號(hào)分離成 IQ調(diào)制中的in-phase和quadrature分量。映射的方法根據(jù)不同的調(diào)制方法而有所不同，最 直觀的方法就是通過(guò)信號(hào)的星座圖(constellation diagram)。星座圖在二維的復(fù)平面上 顯示了不同調(diào)制方法所有可能的符號(hào)值。為了最小化傳輸過(guò)程中的突發(fā)錯(cuò)誤，這里所有的 符號(hào)映射都采用格雷編碼(Gray Code)?；鶐д{(diào)制后的符號(hào)在復(fù)平面上可以表示為4^〃", An和θ η的值如表2-1所示表2-1調(diào)制符號(hào)表
權(quán)利要求
一種矢量信號(hào)的發(fā)生方法，其通過(guò)LabVIEW語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)，其特征在于，包括以下步驟1.1、建立基帶數(shù)字信號(hào)發(fā)生器，使其生成隨機(jī)二進(jìn)制序列，將二進(jìn)制序列映射為基帶符號(hào)，將形成的基帶符號(hào)進(jìn)行能量控制，最后將基帶符號(hào)分離成IQ調(diào)制中的I通道數(shù)據(jù)和Q通道數(shù)據(jù)并輸出；1.2、建立脈沖成形濾波器，使其限制步驟1.1輸出的I通道和Q通道的基帶符號(hào)的信號(hào)帶寬并通過(guò)滿足內(nèi)奎斯特條件的RC濾波器輸出濾波后的信號(hào)；1.3、建立I/Q調(diào)制器，使其將濾波后的I通道數(shù)據(jù)和Q通道數(shù)據(jù)通過(guò)相匹配的載波進(jìn)行調(diào)制，并將調(diào)制后的信號(hào)與I/Q通道的信號(hào)經(jīng)乘積調(diào)制并輸出；1.4、建立D/A轉(zhuǎn)換器，使其將步驟1.3輸出的數(shù)字調(diào)制信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)槟M信號(hào)并輸出。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟1.1中基帶數(shù)字信號(hào)發(fā)生器的工作 步驟包括1.1.1、生成二進(jìn)制序列；1. 1. 2、通過(guò)星座圖將二進(jìn)制序列映射為基帶符號(hào)； 1. 1. 3、將基帶符號(hào)的幅值乘以一能量控制常量；1. 1. 4、將經(jīng)過(guò)能量控制的基帶符號(hào)分離成IQ調(diào)制中的I通道數(shù)據(jù)和Q通道數(shù)據(jù)并輸出ο
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟1.2中的脈沖成形濾波器的工作步 驟包括1. 2. 1、獲取基帶符號(hào)流，同時(shí)建立一根升余弦濾波器和一移位寄存器； 1. 2. 2、在發(fā)送端通過(guò)所述根生余弦濾波器對(duì)基帶符號(hào)進(jìn)行成形濾波； 1. 2. 3、在接收端通過(guò)所述移位寄存器對(duì)基帶符號(hào)進(jìn)行匹配濾波。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述步驟1.3中的I/Q調(diào)制器的工作步驟包括1. 3. 1、將濾波后的I通道數(shù)據(jù)通過(guò)cos (2 π fct)載波進(jìn)行調(diào)制； 1. 3. 2、將濾波后的Q通道數(shù)據(jù)通過(guò)sin (2 π fct)載波進(jìn)行調(diào)制； 1. 3. 3、將上述兩步驟調(diào)制后的數(shù)據(jù)與I/Q通道的信號(hào)經(jīng)乘積調(diào)制并輸出。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法還包括提供用戶界面供用戶設(shè)置 相關(guān)參數(shù)的步驟。
6.一種矢量信號(hào)發(fā)生器，其通過(guò)LabVIEW語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)，其特征在于，包括基帶數(shù)字信號(hào)發(fā)生器，用以生成隨機(jī)二進(jìn)制序列，將二進(jìn)制序列映射為基帶符號(hào)，將形 成的基帶符號(hào)進(jìn)行能量控制，最后將基帶符號(hào)分離成IQ調(diào)制中的I通道數(shù)據(jù)和Q通道數(shù)據(jù) 輸出；脈沖成形濾波器，連接所述基帶數(shù)字信號(hào)發(fā)生器的輸出端，用以限制所述I通道和Q通 道的基帶符號(hào)的信號(hào)帶寬并通過(guò)滿足內(nèi)奎斯特條件的RC濾波器輸出濾波后的信號(hào)；I/Q調(diào)制器，連接所述脈沖成形濾波器的輸出端，用以將濾波后的I通道數(shù)據(jù)和Q通 道數(shù)據(jù)通過(guò)相匹配的載波進(jìn)行調(diào)制，并將調(diào)制后的信號(hào)與I/Q通道的信號(hào)經(jīng)乘積調(diào)制并輸 出；D/A轉(zhuǎn)換器，連接所述I/Q調(diào)制器的輸出端，用以將I/Q調(diào)制器輸出的數(shù)字調(diào)制信號(hào)轉(zhuǎn) 變?yōu)槟M信號(hào)并輸出。
7.如權(quán)利要求6所述的發(fā)生器，其特征在于，所述基帶數(shù)字信號(hào)發(fā)生器還包括 生成二進(jìn)制序列的模塊；通過(guò)星座圖將二進(jìn)制序列映射為基帶符號(hào)的模塊； 將基帶符號(hào)的幅值乘以一能量控制常量的模塊；將經(jīng)過(guò)能量控制的基帶符號(hào)分離成IQ調(diào)制中的I通道數(shù)據(jù)和Q通道數(shù)據(jù)并輸出的模塊。
8.如權(quán)利要求7所述的發(fā)生器，其特征在于，所述脈沖成形濾波器還包括 獲取基帶符號(hào)流并建立一根升余弦濾波器和一移位寄存器的模塊； 在發(fā)送端通過(guò)所述根生余弦濾波器對(duì)基帶符號(hào)進(jìn)行成形濾波的模塊；在接收端通過(guò)所述移位寄存器對(duì)基帶符號(hào)進(jìn)行匹配濾波的模塊。
9.如權(quán)利要求8所述的發(fā)生器，其特征在于，所述I/Q調(diào)制器還包括 將濾波后的I通道數(shù)據(jù)通過(guò)cos (2 π f。t)載波進(jìn)行調(diào)制的模塊； 將濾波后的Q通道數(shù)據(jù)通過(guò)sin (2 π f。t)載波進(jìn)行調(diào)制的模塊；將上述兩模塊調(diào)制后的數(shù)據(jù)與I/Q通道的信號(hào)經(jīng)乘積調(diào)制并輸出的模塊。
10.如權(quán)利要求9所述的發(fā)生器，其特征在于，所述發(fā)生器還包括用戶界面模塊，用以 供用戶設(shè)置調(diào)制方法、每槽符號(hào)數(shù)、采樣頻率、載波頻率。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種矢量信號(hào)的發(fā)生方法及發(fā)生器，其通過(guò)LabVIEW語(yǔ)言進(jìn)行虛擬設(shè)計(jì)而實(shí)現(xiàn)，首先建立基帶數(shù)字信號(hào)發(fā)生器，產(chǎn)生I通道數(shù)據(jù)和Q通道數(shù)據(jù)的基帶信號(hào)并輸出；其次建立脈沖成形濾波器和I/Q調(diào)制器，對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行濾波和調(diào)制；最后建立D/A轉(zhuǎn)換器，將數(shù)字調(diào)制信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)槟M信號(hào)并輸出。本發(fā)明可以根據(jù)用戶需要產(chǎn)生基于不同調(diào)制方法的矢量信號(hào)、改變信號(hào)頻譜、模擬信道噪聲、傳輸模擬信號(hào)等。
文檔編號(hào)H04L27/34GK101997789SQ200910056720
公開(kāi)日2011年3月30日 申請(qǐng)日期2009年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月20日
發(fā)明者沙潔 申請(qǐng)人:上海杉達(dá)學(xué)院