基于dsp的可變孔徑編碼產生技術的制作方法

專利名稱：基于dsp的可變孔徑編碼產生技術的制作方法
技術領域：
本發明涉及用于為可變孔徑編碼(VAC)的信號調制產生可變孔徑編碼(信號)的技術。
背景技術：
某些射頻(RF)信號調制技術，例如正交調幅(QAM)和正交相移鍵控(QPSK)，在增大調制電平的情況下，會受到信號功率損失的不良影響。由于較低的信噪比，這種技術還產生誤差。補償這種誤差需要以一個近似等于功率增量的平方的量對帶寬進行壓縮。諸如移頻鍵控(FSK)、高斯最小頻移鍵控(GMSK)和QAM之類的調制技術傳送不歸零(NRZ)線路編碼，通過將帶寬集中在載波附近來實現節省帶寬。雙相編碼用于保持信息邊帶遠離所述載波。可以通過在單一邊帶上進行傳輸來進一步實現節省帶寬。
申請日為2000年9月8日、發明人為Chandra Mohan等人、申請人為Thomson Consumer Electronics，Inc.的美國專利申請第09/623776號(以引用的方式并入本文)介紹了一種擴頻傳輸中使用的可變孔徑編碼(VAC)系統，該系統制定了輸入NRZ位流的多相位編碼以提供經提高的帶寬壓縮。在Mohan等人的776申請中所披露的VAC編碼方案利用模擬電路來產生VAC信號，該VAC信號隨后經過由中頻(IF)級進行的帶通濾波。這種帶通濾波易于抹掉原始VAC信號的邊緣，從而導致過零點的失控。
因此，需要這樣一種產生VAC信號的技術，該技術不需要進行帶通濾波來轉換成載波頻率，從而能夠對過零點提供較好的控制。

發明內容
概括來講，根據本發明的優選實施例，提供一種用于產生可變孔徑編碼(VAC)信號的方法，其克服了前述的缺點。根據本發明的原理，一個數字信號處理器(DSP)產生具有正弦波形的離散時間VAC波形。該數字產生的VAC波形在正頻率區域將具有單一的頻譜波峰，然后典型的通過離散時間希爾伯特變換器將該頻譜波峰連同該頻譜的周圍部分一起隔離，以產生單邊帶(SSB)VAC信號。
以這種方式產生SSB VAC信號獲得了具有非常窄的帶寬的波形并且不需要進行帶通濾波。實際上，以這種方式產生的SSB VAC信號對過零點提供了良好的控制，從而避免了現有技術中出現的過零點托尾效應。


圖1表示根據本發明原理用于數字產生SSB VAC信號的裝置的示意方框圖；圖2表示通過圖1的裝置、作為SSB VAC產生基礎的典型馬爾可夫鏈的狀態圖；圖3表示由圖1的裝置產生的5T波形；圖4表示由圖1的裝置產生的8T波形；圖5表示由圖1的裝置產生的9T波形；圖6表示由圖1的裝置產生的10T波形；圖7表示由圖1的裝置產生的8-9-10波形；圖8表示圖7的8-9-10波形的一部分，其中頻譜峰值被放大；圖9表示由通過圖1的裝置產生的數字VAC信號的不同取樣頻譜的總體均值構成的8-9-10波形的一部分；圖10表示8-9-10波形的一部分，其中示出了通過正弦脈沖內插產生的信號的一放大段的頻譜；以及圖11表示8-9-10波形的一部分，其中示出了通過三符號截取脈沖內插產生的信號的一放大段的頻譜。
具體實施例方式
圖1表示根據本發明原理用于以數字方式產生單邊帶(SSB)VAC的裝置10。裝置10包括數字信號處理器(DSP)10，其典型的通過正弦函數以數字的方式合成內插的正弦波形以產生離散時間VAC信號，該信號呈現單一窄頻譜峰值。低階離散時間希爾伯特變換器12隔離VAC頻譜的正頻率部分以產生SSB VAC信號。
由圖1中的SP12裝置產生的SSB VAC信號采取三態信號的形式，其數學表達為Xvac=Σk=0N(-1)kρIk(t-Tk)---(1)]]>下標Ik為一個索引值，根據圖2的馬爾可夫鏈可將其設定為三個整數值k∈{-1，0，1}中的任何一個。因此，·如果Ik＝-1，那么ρ-1(t)具有額定持續時間(M-Δ)Tc，其中M為整數Tc為時鐘周期Δ通常為1或2；·如果Ik＝0，那么ρ0(t)具有額定持續時間MTc，或者·如果Ik＝1，那么ρ+1(t)具有額定持續時間(M+Δ)Tc。
時移Tk為根據下述關系產生的隨機變量Tk＝Tk+1+(M+IkΔ)Tc(2)且T0＝0。在實際應用中，Δ＝1，不過也可以是其它值。
圖1的DSP10根據下述關系合成正弦波形ρ-1、ρ0(t)、ρ+1(t)ρIk=Σm=0M+IkΔ-1αIkmρbasis(t-Tc-mTc)---(3)]]>其中基函數ρbasis(t)為通過下述關系給出的正弦函數ρbasis(t)=sin(πtTc)πtTc---(4)]]>雖然基函數ρbasis(t)典型地采取如所述的正弦函數的形式，但對于基函數來說存在其它的可能性使其滿足ρbasis(nτc)＝δ[n]。例如，基函數ρbasis(t)可采取滿足關系ρbasis(nτc)＝δ[n]的升余弦函數的形式。滿足這樣一種關系的升余弦函數具有比正弦函數衰減更快的尾部。
對等式(3)中出現的系數aIk(m)的值進行選擇，使得Xvac盡可能的呈現為正弦，并且因此具有盡可能小的帶寬。在實際應用中，下列關系已經為系數aIk(m)產生了非常好的結果
αIk(m)=sin(2π12(M+IkΔ)Tct)|t=nTc---(6)]]>等式(6)可簡化為αIk(m)=sin(πnM+IkΔ)---(7)]]>n＝1，2，......M+IkΔ-1從圖3可以看出，由四個正弦函數得到的四個相應的正弦信號可被線性合成以產生一個“5T”的波形，其中所述每個正弦信號是通過等式(3)和(4)的關系由DSP12計算得到的，所述5T波形在0-5T的區間之外是非零的。圖4-6分別表示以類似方式產生的“8T”、“9T”和“10T”波形的例子。可以對各個8T、9T和10T波形進行合成，以產生一個圖7所顯示的“8-9-10”波形。圖8表示圖7的8-9-10波形中的一段的頻譜的放大圖，而圖9表示圖7的8-9-10波形中的不同取樣頻譜的總體均值。圖10表示使用正弦脈沖內插由圖7的8-9-10波形產生的編碼信號的頻譜的部分放大圖，而圖11表示使用三符號截取脈沖內插由圖7的8-9-10波形產生的編碼信號的頻譜的部分放大圖。
由使用上述的數學關系的裝置10產生SSB VAC波形提供了這樣的優點產生了具有非常窄的帶寬的VAC信號，從而不需要進行現有技術中所需的IF濾波。換句話說，由圖1的裝置產生的SSB VAC能直接轉換成載波頻率。
與現有技術中產生的VAC信號相比較，由圖1的裝置10產生的SSBVAC信號對過零點控制得較好。根據本發明原理的SSB VAC信號中的任何兩個過零點之間的時間正好是三種可能性中的一個，例如在圖7的8-9-10波形的情況下為8T、9T或10T。相反，現有技術的VAC信號需要IF濾波，如所討論的，其易于將信號的邊緣抹去。對于通過計算過零點之間的時間進行的精確解碼來說，保持VAC信號中的清楚的邊緣是重要的。由于根據本發明原理的SSB VAC信號具有恒定的包絡線，所以上述的調制方案對傳送SSB VAC信號的功率放大器(未示出)提供了更加有效的操作。另外，通過本發明原理的SSB VAC信號所承載的信息存在于過零點之間的時間間隔中，從而使得VAC調制方案能夠有力抵抗衰落。
如上所述，通過采用加權正弦函數的和以形成對應于VAC編碼周期的近似正弦半周波來產生VAC波形。然而，產生相應于VAC編碼周期的近似正弦半周波并不必需要采用正弦函數求和的方法(即，8、9或10正弦脈沖的和及加權總合)。而是，能夠使用窗函數來產生VAC波形，該窗函數采用類似VAC信號的方波并且對其進行整形。以這種方式，能夠使用其它類型的窗/平滑函數，其能在通過有限脈沖響應(FIR)濾波器(未示出)進行濾波之后產生近似正弦VAC信號。此處強調的是窗函數和在類似VAC信號的近似方波上進行FIR濾波。
盡管DSP10在基帶上進行處理，但DSP也能夠在中頻上進行處理，而不是在基帶上。在這種情況下，基帶信號采取正弦或濾波/開窗方波信號的和的形式，但單邊帶轉換在中頻上進行，所述中頻通過已知的方法上變頻為較高的RF頻率。
前面介紹了數字產生SSB VAC信號的技術，其對過零點提供了良好的控制。
權利要求
1.用于產生單邊帶(SSB)可變孔徑編碼(VAC)信號的裝置，包括一個數字信號處理器(12)，用于產生離散時間VAC信號，該VAC信號在正頻率范圍內具有正弦波形和頻譜波峰；和用于隔離由所述數字信號處理器產生的VAC信號中的正的頻譜波峰和一部分周圍頻譜的裝置(14)。
2.如權利要求1所述的裝置，其中所述隔離裝置包括一個離散時間希爾伯特變換器。
3.如權利要求1所述的裝置，其中所述數字信號處理器根據下列關系產生離散時間VAC信號Xvac=Σk=0N(1-k)kρIk(t-Tk)]]>其中下標Ik當作一個索引值，其可設定為三個整數值k∈{-1，0，1}中的任何一個，使得·如果Ik＝-1，那么ρ-1(t)具有額定持續時間(M-Δ)Tc，其中M為整數Tc為時鐘周期Δ為1或2；·如果Ik＝0，那么ρ0(t)具有額定持續時間MTc，或者·如果Ik＝1，那么ρ+1(t)具有額定持續時間(M+Δ)Tc。
4.如權利要求3所述的裝置，其中所述時移Tk為根據下述關系產生的隨機變量Tk＝Tk+1+(M+IkΔ)Tc且T0＝0和Δ＝1。
5.如權利要求3所述的裝置，其中正弦波形ρ-1、ρ0(t)、ρ+1(t)是根據下列關系獲得的ρIk=Σm=0M+IkΔ-1αIkmρbasis(t-Tc-mTC)]]>
6.如權利要求5所述的裝置，其中基函數ρbasis(t)為通過下述關系給出的正弦函數ρbasis(t)=sin(πtTc)πtTc]]>
7.如權利要求5所述的裝置，其中基函數ρbasis(t)包括升余弦函數，其滿足關系ρbasis(nτc)＝δ[n]。
8.如權利要求5所述的裝置，其中系數alk(m)由下列關系給出aIk(m)=sin(πnM+IkΔ)]]>n＝1，2，......M+IkΔ-1。
9.一種用于產生單邊帶(SSB)可變孔徑編碼(VAC)信號的方法，包括步驟以數字方式產生離散時間VAC信號，該VAC信號在正頻率范圍內具有正弦波形和頻譜波峰；和隔離以數字方式產生的VAC信號中的正頻譜波峰和一部分周圍頻譜。
10.如權利要求9所述的裝置，其中根據下列關系合成所述數字產生的VAC信號Xvac=Σk=0N(-1)kρIk(t-Tk)]]>其中下標Ik當作一個索引值用，其可設定為三個整數值k∈{-1，0，1}中的任何一個，使得·如果Ik＝-1，那么ρ-1(t)具有額定持續時間(M-Δ)Tc，其中M為整數Tc為時鐘周期Δ為1或2；·如果Ik＝0，那么ρ0(t)具有額定持續時間MTc，或者·如果Ik＝1，那么ρ+1(t)具有額定持續時間(M+Δ)Tc。
11.如權利要求10所述的方法，其中所述時移Tk為根據下述關系產生的隨機變量Tk＝Tk+1+(M+IkΔ)Tc且T0＝0和Δ＝1。
12.如權利要求10所述的方法，其中正弦波形ρ-1、ρ0(t)、ρ+1(t)是根據下列關系獲得的ρIk=Σm=0M+IkΔ-1aIkmρbasis(t-Tc-mTC).]]>
13.如權利要求12所述的方法，其中基函數ρbasis(t)為通過下述關系給出的正弦函數ρbasis(t)=sin(πtTc)πtTc.]]>
14.如權利要求12所述的方法，其中基函數ρbasis(t)包括升余弦函數，其滿足關系ρbasis(nτc)＝δ[n]。
15.如權利要求12所述的裝置，其中系數alk(m)由下列關系給出aIk(m)=sin(πnM+IkΔ)]]>n＝1，2，......M+IkΔ-1。
16.如權利要求9所述的方法，其中通過首先產生一個數字產生的方波信號，然后應用對該方波信號進行整形的窗函數來產生所述VAC信號。
17.根據權利要求16所述的方法，進一步包括通過有限脈沖響應濾波器對整形后的方波進行濾波的步驟。
18.如權利要求9所述的方法，其中正弦函數的數字產生過程是在基帶上進行的。
19.如權利要求9所述的方法，其中在基帶上以數字方式產生一個中間正弦信號并在中頻上將該中間信號轉換成單邊帶信號。
20.如權利要求19所述的方法，其中所述單邊帶信號被上變頻為較高的RF頻率。
全文摘要
通過一數字信號處理器(12)可有利地產生用于VAC調制的可變孔徑編碼(VAC)信號，所述數字信號處理器在正頻率區域產生一具有單一窄帶的VAC信號。一離散時間希爾伯特變換器(12)僅分離正的頻譜峰值，由此產生一VAC信號，該信號對過零點提供良好的控制。
文檔編號H04L27/02GK1636368SQ03804330
公開日2005年7月6日 申請日期2003年2月14日 優先權日2002年2月20日
發明者邁克爾·戴維·佐爾托斯基, 錢德拉·莫漢, 張志明, G·J·托梅扎克, J·V·克羅梅爾 申請人:湯姆森許可公司