專利名稱：八電平無線窄帶調制解調器的制作方法
技術領域：
八電平無線窄帶調制解調器技術領域[0001]本實用新型涉及無線窄帶通信領域，尤其涉及一種八電平無線窄帶調制解調器。
技術背景[0002]數字調制方式在有線和無線數據傳輸中被廣泛使用，當傳輸速率較高時對帶寬的要求比較高，而且需要復雜的協議支持，會降低實際傳輸效率。例如現有技術中常用的數據傳輸系統，采用GMSK數據調制，相對2FSK和MSK已經少占用了不少帶寬，但是其占用的帶寬和速率相關，速率越高帶寬也越寬，當速率達到9. 6kbps和19. 2kbps時，其占用的音頻帶寬為4. 8kHz和9. 6kHz，已超出了普通通話帶寬。[0003]工業控制市場對數傳的需求是高實時性、高效、高速，而且數據量不會再是以前的幾十個字節，完全可能達到Ik級，這種數據量明顯比以前的大很多，用傳統的調制解調方式中的1. 2Kbps或2. 4Kbps的傳輸速率來傳輸，需要3 7秒，已經無法滿足實際應用的需求。實用新型內容[0004]本實用新型要解決的技術問題是提供一種八電平無線窄帶調制解調器，能夠在占用帶寬較小的前提下提高數據傳輸速率。[0005]為解決上述技術問題，本實用新型提供了一種八電平無線窄帶調制解調器，包括 接口模塊、邏輯及控制模塊、編解碼模塊、調制解調模塊和濾波放大模塊，[0006]所述接口模塊與外部數據源和所述邏輯及控制模塊雙向連接，進行所述外部數據源與邏輯及控制模塊的信號中轉，所述接口模塊與外部射頻模塊和所述濾波放大模塊雙向連接，進行所述外部射頻模塊與濾波放大模塊的信號中轉；[0007]所述邏輯及控制模塊還與所述編解碼模塊雙向連接，對來自所述接口模塊的發送數據信號進行防抖、整形后發送至所述編解碼模塊，對來自所述編解碼模塊的接收數據信號進行有效性判斷后轉發至所述接口模塊；[0008]所述編解碼模塊還與所述調制解調模塊雙向連接，對來自所述邏輯及控制模塊的發送數據信號進行編碼后產生待調制信號并發送至所述調制解調模塊，對來自所述調制解調模塊的解調信號進行解碼后產生所述接收數據信號并發送至所述邏輯及控制模塊；[0009]所述調制解調模塊還與所述濾波放大模塊雙向連接，對來自所述編解碼模塊的待調制信號進行八電平調制后產生調制信號并發送至所述濾波放大模塊，對來自所述濾波放大模塊的待解調信號進行八電平解調后產生解調信號并發送至所述編解碼模塊；[0010]所述濾波放大模塊對來自所述接口模塊的射頻信號進行濾波和放大后產生所述待解調信號，對來自所述調制解調模塊的調制信號進行濾波和放大后產生發送射頻信號并通過所述接口模塊傳輸至所述外部射頻模塊。[0011 ] 可選地，所述接口模塊包括數據接口和音頻接口，所述數據接口與所述外部數據源和邏輯及控制模塊雙向連接，實現所述外部數據源和邏輯及控制模塊的信號中轉，所述音頻接口與所述外部射頻模塊和濾波放大模塊雙向連接，實現所述外部射頻模塊和濾波放大模塊的信號中轉。[0012]可選地，所述接口模塊還包括控制信號接口，所述控制信號接口接收所述外部數據源的控制信號并將其轉發至所述邏輯及控制模塊，所述邏輯及控制模塊根據所述控制信號控制所述外部射頻模塊的開啟和關閉。[0013]可選地，所述邏輯及控制模塊還根據所述控制信號執行數話切換和/或控制所述音頻接口開啟和關閉。[0014]可選地，所述數據接口包括信號發送端、信號接收端和數據請求發送信號端；[0015]所述音頻接口包括信號發送端、調制信號接收端、話音信號端和麥克信號端；[0016]所述控制信號接口包括電臺接收控制信號端、電臺控發信號端、接收場強信號端和通話請求信號端。[0017]可選地，所述濾波放大電路包括第一濾波放大電路和第二濾波放大電路，所述第二濾波放大電路接收來自所述音頻接口的接收射頻信號并進行濾波和放大，所述第一濾波放大電路接收來自所述調制解調模塊的調制信號并進行濾波和放大。[0018]可選地，所述編解碼模塊還在來自所述邏輯及控制模塊的發送數據信號中加入冗余糾錯信息和/或進行交織擾碼，并對來自所述調制解調模塊的解調信號進行反向交織解碼和/或糾錯恢復。[0019]可選地，所述調制解調模塊對來自所述編解碼模塊的待調制信號進行八電平調制包括將所述待調制信號轉換為具有幅度變化頻率調制的八電平的調制信號。[0020]可選地，所述八電平無線窄帶調制解調器還包括為所述接口模塊、邏輯及控制模塊、編解碼模塊、調制解調模塊和濾波放大模塊供電的電源模塊。[0021]可選地，所述電源模塊包括線性降壓調整管以及連接于該線性降壓調整管輸入輸出端的濾波電容。[0022]與現有技術相比，本實用新型具有以下優點[0023]本實用新型實施例的八電平無線窄帶調制解調器采用八電平的調制和解調方式， 即采用幅度為信息載體的調頻模式，有效地降低了帶寬的占用，提高了數據傳輸速率，整個方案具有高可靠性和低成本的特點，并且實施方式方便簡潔，有利于大量部署。[0024]此外，采用本實施例的技術方案，可以使用簡明的數據幀結構，增加少量冗余碼進行前向糾錯編碼和腳趾編碼降低傳輸中的誤碼，提高了數據傳輸的正確度和安全性。
[0025]圖1是本實用新型實施例的八電平無線窄帶調制解調器的結構框圖；[0026]圖2是本實用新型實施例的八電平無線窄帶調制解調器的詳細結構示意圖；[0027]圖3是本實行新型實施例的八電平無線窄帶調制解調器所采用的幀結構圖；[0028]圖4是本實行新型實施例的八電平無線窄帶調制解調器所采用的位同步頭結構圖；[0029]圖5是本實行新型實施例的校驗碼生成過程圖；[0030]圖6是本實行新型實施例的八電平調制解調過程的信號波形示意圖。
具體實施方式
[0031]本實用新型實施例的八電平無線窄帶調制解調器采用八電平的調制和解調方式， 即采用幅度為信息載體的調頻模式，有效地降低了帶寬的占用，提高了數據傳輸速率，整個方案具有高可靠性和低成本的特點，并且實施方式方便簡潔，有利于大量部署。[0032]此外，采用本實施例的技術方案，可以使用簡明的數據幀結構，增加少量冗余碼進行前向糾錯編碼和腳趾編碼降低傳輸中的誤碼，提高了數據傳輸的正確度和安全性。[0033]下面結合具體實施例和附圖對本發明作進一步說明，但不應以此限制本發明的保護范圍。[0034]圖1示出了本實施例的八電平無線窄帶調制解調器300的結構示意圖，包括接口模塊1、邏輯及控制模塊2、編解碼模塊3、調制解調模塊4和濾波放大模塊5。此外，還可以包括電源模塊6。[0035]其中，接口模塊1與外部數據源100和邏輯及控制模塊2雙向連接，進行外部數據源100與邏輯及控制模塊2的信號中轉，接口模塊1與外部射頻模塊200和濾波放大模塊 5雙向連接，進行外部射頻模塊200與濾波放大模塊5的信號中轉。[0036]邏輯及控制模塊2還與編解碼模塊3雙向連接，對來自接口模塊1的發送數據信號進行防抖、整形后發送至編解碼模塊3，對來自編解碼模塊3的接收數據信號進行有效性判斷后轉發至接口模塊1[0037]編解碼模塊3還與調制解調模塊4雙向連接，對來自邏輯及控制模塊2的發送數據信號進行編碼后產生待調制信號并發送至調制解調模塊4，對來自調制解調模塊4的解調信號進行解碼后產生接收數據信號并發送至邏輯及控制模塊2。[0038]調制解調模塊4還與濾波放大模塊5雙向連接，對來自編解碼模塊3的待調制信號進行八電平調制后產生調制信號并發送至濾波放大模塊5，對來自濾波放大模塊5的待解調信號進行八電平解調后產生解調信號并發送至編解碼模塊3。[0039]濾波放大模塊5對來自接口模塊1的射頻信號進行濾波和放大后產生待解調信號，對來自調制解調模塊4的調制信號進行濾波和放大后產生發送射頻信號并通過接口模塊1傳輸至外部射頻模塊200。[0040]電源模塊6為接口模塊1、邏輯及控制模塊2、編解碼模塊3、調制解調模塊4和濾波放大模塊6供電。在一具體實施例中，電源模塊6總可以包括一線性降壓調整管以及與該線性降壓調整管的輸入輸出端的濾波電容。[0041]圖2示出了圖1的詳細結構，其中，接口模塊1包括數據接口 11、音頻接口 12、控制信號接口 13和電源接口 14 ；濾波放大模塊5包括第一濾波放大電路51和第二濾波放大電路52。具體的，數據接口 11與外部數據源100和邏輯及控制模塊2雙向連接，實現外部數據源100和邏輯及控制模塊2的信號中轉；音頻接口 12與外部射頻模塊200和濾波放大模塊5雙向連接，實現外部射頻模塊200和濾波放大模塊5的信號中轉；控制信號接口 13 接收外部數據源100的控制信號并將其轉發至邏輯及控制模塊2，邏輯及控制模塊2根據該控制信號控制外部射頻200模塊的開啟和關閉，此外，邏輯及控制模塊2還根據該控制信號執行數話切換和/或控制上述音頻接口 12開啟和關閉；電源接口 14接收電源模塊6的供電信號。[0042]更具體的，數據接口 11包括一信號發送端(TD)、一信號接收端(RD)和一數據請求發送端(RTQ，該數據請求發送端主要用于接收上述控制信號中的數據請求信號，并進行相應的控制操作。[0043]音頻接口 12包括一調制信號發送端(TFSK)、一解調信號接收端(RFSK)、一語音信號端(SPK)和一麥克信號端(MIC)。[0044]控制信號接口 13包括一電臺接收控制信號端(CD)、一電臺控發信號端(TX)、一接收場強信號端(SM)和一通話請求信號(PTT)。[0045]電源接口 14包括一正電源端(VCC)和一信號地端(GND)。[0046]濾波放大電路5中的第一濾波放大電路51接收來自調制解調模塊4的調制信號并進行濾波和放大，并將濾波和放大后的調制信號經由音頻接口 12發送至外部射頻模塊 200進行發射；第二濾波放大電路52接收來自音頻接口 12的接收射頻信號并進行濾波和放大，并將濾波放大后的接收射頻信號發送至調制解調模塊4進行八電平解調。[0047]作為一個優選的實施例，編解碼模塊3還在來自邏輯及控制模塊2的發送數據信號中加入冗余糾錯信息和/或進行交織擾碼，并對來自調制解調模塊4的解調信號進行反向交織解碼和/或糾錯恢復。調制解調模塊4還將來自第二濾波放大電路52的待調制信號轉換為具有幅度變化頻率調制的八電平的調制信號。[0048]下面對本實施例的八電平無線窄帶調制解調器的工作過程進行進一步的描述。圖 3示出了本實施例的幀結構圖，圖4示出了本實施例的位同步頭結構圖。[0049]結合圖2至圖4.，發送過程中，編解碼模塊3在發送數據信號中加入冗余信號并進行編碼、擾碼(包括糾錯編碼、交織編碼等)，以提高數據傳輸時的正確性和安全性，之后產生待調制信號；在接收過程中，將來自調制解調模塊4的解調信號進行解碼，剔除冗余信息，恢復成原始的接收數據信號。本實施例中的編解碼模塊3在編碼時采用一種相當簡潔的數據幀結構，如圖3所示，在幀起始位置有位同步頭、幀同步頭，后面數個跟隨數據包，理論上數據包的個數不限，最后一個幀結束標志；所有數據均剔除了異步傳輸的冗余碼，采用同步模式，除了幀頭的幾個字節的同步信息和幀尾的結束標志外傳輸的是純數據，使傳輸效率進一步提高，具體的位同步頭結構請參考圖4。[0050]本實施例的糾錯技術采用Reed-Solomon碼(簡稱RS碼)，RS碼最大的特點是既能糾離散誤碼，又能糾強突發干擾引起的成串誤碼，有效地改善了數據傳輸的誤碼性能，采用縮短的Reed-Solomon碼，即RS (16，12，2)碼。它在12個信息byte加入4個糾錯byte， 構成16byte的碼組。可以糾正2個byte的錯碼。RS(16，12)就是RSQ55，251)的縮短碼。[0051]圖5示出了本實施例的編解碼模塊的編碼過程中校驗碼的生成過程用信息碼組的相應多項式dS(X)除以生成多項式g(x)所獲得的余式rem(X)就是校驗碼對應的多項式。多項式的除法可以用移位寄存器來實現，對于RS(16，12)，其校驗碼的生成過程見圖5。 以 RS(16，12，2)為例，其生成多項式為g(x) =x4+α 75X3+α 249X2+α 7V Q60[0052]調制解調模塊4將編碼過的數字信號轉換成調制信號，以及將解調信號恢復成編碼過的數字信號；其中在調制時，將8bit的數據格式打散，按新的碼元格式重新組合編排， 在固定載頻上根據碼元-幅度的對應關系產生正負共八個幅度的變化，具體請參見圖6 ；解調時進行逆向操作，根據不同的幅度變化找到對應的碼元，再按照8bit的格式恢復。[0053]本實施例中，數據流被映射成八電平的符號，每三個比特對應一個符號，其映射關系如下[0054]
權利要求1.一種八電平無線窄帶調制解調器，其特征在于，包括接口模塊、邏輯及控制模塊、 編解碼模塊、調制解調模塊和濾波放大模塊，所述接口模塊與外部數據源和所述邏輯及控制模塊雙向連接，進行所述外部數據源與邏輯及控制模塊的信號中轉，所述接口模塊與外部射頻模塊和所述濾波放大模塊雙向連接，進行所述外部射頻模塊與濾波放大模塊的信號中轉；所述邏輯及控制模塊還與所述編解碼模塊雙向連接，對來自所述接口模塊的發送數據信號進行防抖、整形后發送至所述編解碼模塊，對來自所述編解碼模塊的接收數據信號進行有效性判斷后轉發至所述接口模塊；所述編解碼模塊還與所述調制解調模塊雙向連接，對來自所述邏輯及控制模塊的發送數據信號進行編碼后產生待調制信號并發送至所述調制解調模塊，對來自所述調制解調模塊的解調信號進行解碼后產生所述接收數據信號并發送至所述邏輯及控制模塊；所述調制解調模塊還與所述濾波放大模塊雙向連接，對來自所述編解碼模塊的待調制信號進行八電平調制后產生調制信號并發送至所述濾波放大模塊，對來自所述濾波放大模塊的待解調信號進行八電平解調后產生解調信號并發送至所述編解碼模塊；所述濾波放大模塊對來自所述接口模塊的射頻信號進行濾波和放大后產生所述待解調信號，對來自所述調制解調模塊的調制信號進行濾波和放大后產生發送射頻信號并通過所述接口模塊傳輸至所述外部射頻模塊。
2.根據權利要求1所述的八電平無線窄帶調制解調器，其特征在于，所述接口模塊包括數據接口和音頻接口，所述數據接口與所述外部數據源和邏輯及控制模塊雙向連接，實現所述外部數據源和邏輯及控制模塊的信號中轉，所述音頻接口與所述外部射頻模塊和濾波放大模塊雙向連接，實現所述外部射頻模塊和濾波放大模塊的信號中轉。
3.根據權利要求2所述的八電平無線窄帶調制解調器，其特征在于，所述接口模塊還包括控制信號接口，所述控制信號接口接收所述外部數據源的控制信號并將其轉發至所述邏輯及控制模塊，所述邏輯及控制模塊根據所述控制信號控制所述外部射頻模塊的開啟和關閉。
4.根據權利要求3所述的八電平無線窄帶調制解調器，其特征在于，所述邏輯及控制模塊還根據所述控制信號執行數話切換和/或控制所述音頻接口開啟和關閉。
5.根據權利要求3所述的八電平無線窄帶調制解調器，其特征在于，所述數據接口包括信號發送端、信號接收端和數據請求發送信號端；所述音頻接口包括信號發送端、調制信號接收端、話音信號端和麥克信號端；所述控制信號接口包括電臺接收控制信號端、電臺控發信號端、接收場強信號端和通話請求信號端。
6.根據權利要求2所述的八電平無線窄帶調制解調器，其特征在于，所述濾波放大電路包括第一濾波放大電路和第二濾波放大電路，所述第二濾波放大電路接收來自所述音頻接口的接收射頻信號并進行濾波和放大，所述第一濾波放大電路接收來自所述調制解調模塊的調制信號并進行濾波和放大。
7.根據權利要求1所述的八電平無線窄帶調制解調器，其特征在于，所述編解碼模塊還在來自所述邏輯及控制模塊的發送數據信號中加入冗余糾錯信息和/或進行交織擾碼， 并對來自所述調制解調模塊的解調信號進行反向交織解碼和/或糾錯恢復。
8.根據權利要求1所述的八電平無線窄帶調制解調器，其特征在于，所述調制解調模塊對來自所述編解碼模塊的待調制信號進行八電平調制包括將所述待調制信號轉換為具有幅度變化頻率調制的八電平的調制信號。
9.根據權利要求1所述的八電平無線窄帶調制解調器，其特征在于，還包括為所述接口模塊、邏輯及控制模塊、編解碼模塊、調制解調模塊和濾波放大模塊供電的電源模塊。
10.根據權利要求9所述的八電平無線窄帶調制解調器，其特征在于，所述電源模塊包括線性降壓調整管以及連接于該線性降壓調整管輸入輸出端的濾波電容。
專利摘要本實用新型提供了一種八電平無線窄帶調制解調器，包括接口模塊、邏輯及控制模塊、編解碼模塊、調制解調模塊和濾波放大模塊，其中，調制解調模塊進行八電平調制和解調。本實用新型能夠在占用帶寬較小的前提下提高數據傳輸速率。
文檔編號H04L27/00GK202261512SQ20112030006
公開日2012年5月30日 申請日期2011年8月17日 優先權日2011年8月17日
發明者何琪, 巢獻忠, 蔡冰昊 申請人:上海協同科技股份有限公司