专利名称：：一种相位调制方法、设备以及系统的制作方法
技术领域：
：本发明涉及通信领域，尤其涉及一种对信号的调制方法、设备以及系统。
背景技术：
：传统的电力线载波通信通常采用频带传输，也就是用载波调制的方法将携带信息的数字信号的频谱搬移到较高的载波频率上。其最基本的调制方式分为幅移键控(ASK)，频移键控(FSK)和相移键控(PSK)。幅移键控简称调幅，即载波的振幅对调制信号的大小成线性变化，载波振幅的这种变化携带着调制信号所反映的信息，调幅较其他调制，实现起来最简单，占用频带最窄；频移键控简称调频，即载波的瞬时频率随调制信号的大小线性变化；相移键控就是根据数字基带信号的两个电平使载波相位在两个不同的数值之间切换的一种相位调制方法。在数字通信的三种调制方式(ASK、FSK、PSK)中，就频带利用率和抗噪声性能(或功率利用率)两个方面来看，理论上都是PSK系统最佳。所以PSK在中、高速数据传输中得到了广泛的应用。二进制相移键控BPSK是用两个频率相同但是相位不同的载波信号来表示二进制的数字"1"和"0"。两个载波信号的相位相差为180度。BPSK用载波相位的取值来表示所传输的数字位，或者说已调信号的相位变化都是相对于一个固定的参考相位(未调载波相位)来取值的，具有严格的一一对应关系。虽然在传统的调制方式中，BPSK具有较强的抗噪声性能，但是由于BPSK中用固定长度的多个周期的载波信号来表示一个二进制的"0"和"1"，因此导致BPSK存在信号传送效率不高、信号保密性不强等缺点。本发明提出了一种码元占用载波长度不固定的相位调制方法，在抗噪能力不变的前提下，可以有效提高信号传送效率，并且能够增强信号的保密性。
发明内容本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种用于对信号进行调制方法，设备以及系统。可解决现有技术中编码效率不高的问题。为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种用于对信号进行调制的方法，包括确定起始码元占用的载波信号周期数；根据事先确定的规则计算下一码元占用的载波信号周期数。在前后码元发生变化时，生成相位变化标识；在多个相同连续码元出现时，选择所述相同连续码元占用的载波信号周期数。相应地，本发明实施例还提供了一种用于对信号进行调制的调制器，包括确定单元，用于确定起始码元占用的载波信号周期数；运算单元，用于根据事先确定的规则计算下一码元占用的载波信号周期数。生成单元，用于在前后码元发生变化时，生成相位变化标识；选择单元，用于在多个相同连续码元出现时，选择所述相同连续码元占用的载波信号周期数。相应地，本发明实施例还提供了一种用于对信号进行调制的通信系统，包括调制器，用于确定起始码元占用的载波信号周期数，并根据事先确定的规则计算下一码元占用的载波信号周期数；并在在前后码元发生变化时，生成相位变化标识，在多个相同连续码元出现时，选择所述相同连续码元占用的载波信号周期数。由于本发明采用码元长度不固定的编码方法，不同码型的编码格式都减少了码元对应载波周期个数，大大提高了编码效率，适用于恶劣电磁环境和强干扰情况；由于采用的编码方法码元占用载波周期数是不固定的，且前后码元具有很大相关性，截获部分调制后信号，很难解析出真正的码元序列，因此调制后的数据位具有加密功能；由于本发明实施例中数据帧为固定长度，传输过程中任意码元发生传输错误，都会增加相位变化标识个数，从而引起码元数增多，因此调制后的数据帧具有检错的功能。图1是本发明实施例的一种相位调制方法的流程图；图2是本发明实施例中一种调制器的结构图；图3是利用本发明实施例中一种调制方法的编码示例分析图；图4是利用本发明实施例中一种调制方法的另一编码示例分析图；图5是本发明实施例中码元长度不固定的调制方法的实现图；图6是利用本发明实施例中一种调制方法的又一编码示例分析图。具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。图l示出了本发明实施例的一种相位调制方法的流程图，如图1所示，本发明实施例提供了一种用于对信号进行调制方法，具体为步骤S101，确定起始码元占用的载波信号周期数。具体地，此处起始码元可用3或3.5个载波信号周期来表示。步骤S102，根据事先确定的规则计算下一码元占用的载波信号周期数。此处需要说明的是，所述码元占用的载波信号周期数可以不相同。也就是说，同"0"或"1"在不同的位置可以占用不相同的载波信号周期数。根据预先确定的规则计算下一码元占用的载波信号周期数具体是指，根据步骤S101中确定的起始码元占用的载波信号周期数以及预先确定的规则来计算下一码元占用的载波信号周期数。预先确定的规则包括相邻两个码元所占用的周期数之和小于某一确定值；在相邻两个码元所占用的周期数之和小于某一确定值的前提下，使得码元占用的载波周期尽量多；单码元的长度有一确定的限定范围；相位变化标识与下一单码元长度之和小于某一确定值。前述确定值可根据需要动态的自行调整，以便达到更好的技术效果。具体地，本发明实施例中预先确定的规则可实施为除起始码元外，单码元的最5大长度为3个载波周期，最小长度为1.5个载波周期。相邻两个码元所占用的载波周期数要小于或等于6。在前后码元周期和小于或等于6的前提下，码元长度尽量长。相位变化标识不计算在码元长度之内，但下一码元长度与相位变化标识所占长度之和应小于等于3.5个的周期。步骤S103，在前后码元发生变化时，生成相位变化标识。此处具体是指，当前后码元发生变化时，生成相位变化标识，所述相位变化标识是指利用相位变化180度来表示前后码元发生"0"到"1"或"1"到"0"变化，相位变化标识全部发生在正半周，或可选地全部发生在负半周。步骤S104，在多个相同连续码元出现时，选择所述相同连续码元占用的载波信号周期数。在多个相同连续码元出现时，选择所述相同连续码元占用的载波信号周期数具体是指多个相同连续码元占用的载波信号周期数的选择原则是多个连续码元所占用的载波信号周期数小于码元个数的确定倍数，例如，根据多个连续码元所使用的载波信号周期小于码元个数的3倍的原则来确定连续码元所占用的载波信号周期数，使得多个连续码元使用的周期数相对固定；多个连续码元所占用的载波信号周期数的选择要使周期完整。例如，连续2个"0"码元或"1"码元用4或4.5个载波周期表示；连续3个"0"码元或"1"码元用6或6.5个载波周期表示；连续4个"0"码元或"1"码元用7或7.5个载波周期表示；连续5个"0"码元或"1"码元用8或8.5个载波周期表示；连续6个"0"码元或"1"码元用9或9.5个载波周期表示；连续7个"0"码元或"1"码元用IO或10.5个载波周期表示；连续8个"0"码元或"1"码元用11或11.5个载波周期表示；连续9个"0"码元或"1"码元用12或12.5个载波周期表示；连续10个"0"码元或"1"码元用13或13.5个载波周期表示。为简明起见，利用下表展示<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>下面针对利用上述相位调制方法的进行调制的调制器进行说明，图2示出了本发明实施例中一种调制器的结构图，如图所示，所述调制器20包括确定单元201，用于确定起始码元占用的载波信号周期数。具体地，此处起始码元可用3或3.5个载波信号周期来表示。运算单元202，用于根据事先确定的规则计算下一码元占用的载波信号周期数。此处需要说明的是，所述码元占用的载波信号周期数可以不相同。也就是说，同"0"或"1"在不同的位置可以占用不相同的载波信号周期数。根据预先确定的规则计算下一码元占用的载波信号周期数具体是指，根据确定单元201确定的起始码元占用的载波信号周期数以及预先确定的规则来计算下一码元占用的载波信号周期数。预先确定的规则包括相邻两个码元所占用的周期数之和小于某一确定值；在相邻两个码元所占用的周期数之和小于某一确定值的前提下，使得码元长度尽量长；单码元的长度有一确定的限定范围；相位变化标识与下一单码元长度之和小于某一确定值。前述确定值可根据需要动态的自行调整，以便达到更好的技术效果。具体地，本发明实施例中预先确定的规则可实施为除起始码元外，单码元的最大长度为3个载波周期，最小长度为1.5个载波周期。相邻两个码元所占用的载波周期数要小于或等于6。在前后码元周期和小于或等于6的前提下，码元占用的载波数尽量多。相位变化标识不计算在码元长度之内，但下一码元长度与相位变化标识所占长度之和应小于等于3.5个的周期。例如，连续2个"0"码元或"1"码元用4或4.5个载波周期表示；连续3个"0"码元或"1"码元用6或6.5个载波周期表示；连续4个"0"码元或"1"码元用7或7.5个载波周期表示；连续5个"0"码元或"1"码元用8或8.5个载波周期表示；连续6个"0"码元或"1"码元用9或9.5个载波周期表示；连续7个"0"码元或"1"码元用IO或10.5个载波周期表示；连续8个"0"码元或"1"码元用11或11.5个载波周期表示；连续9个"0"码元或"1"码元用12或12.5个载波周期表示；连续10个"0"码元或"1"码元用13或13.5个载波周期表示。生成单元203，用于在前后码元发生变化时，生成相位变化标识。此处具体是指，当前后码元发生变化时，生成相位变化标识，所述相位变化标识是指利用相位变化180度来表示前后码元发生"0"到"1"或"1"到"0"变化，相位变化标识全部发生在正半周，或可选地全部发生在负半周。选择单元204，用于在多个相同连续码元出现时，选择所述相同连续码元占用的载波信号周期数。在多个相同连续码元出现时，选择所述相同连续码元占用的载波信号周期数具体是指多个相同连续码元占用的载波信号周期数的选择原则是多个连续码元所占用的载波信号周期数小于码元个数的确定倍数，例如，根据多个连续码元所使用的载波信号周期小于码元个数的3倍的原则来确定连续码元所占用的载波信号周期数，使得多个连续码元使用的周期数相对固定；多个连续码元所占用的载波信号周期数的选择要使周期完整。例如，连续2个"0"码元或"1"码元用4或4.5个载波周期表示；连续3个"0"码元或"1"码元用6或6.5个载波周期表示；连续4个"0"码元或"1"码元用7或7.5个载波周期表示；连续5个"0"码元或"1"码元用8或8.5个载波周期表示；连续6个"0"码元或"1"码元用9或9.5个载波周期表示；连续7个"0"码元或"1"码元用10或10.5个载波周期表示；连续8个"0"码元或"1"码元用11或11.5个载波周期表示；连续9个"0"码元或"1"码元用12或12.5个载波周期表示；连续10个"0"码元或"1"码元用13或13.5个载波周期表示。针对利用上述相位调制方法的进行调制的调制器还可以构成一个通信系统。该系统用于确定起始码元占用的载波信号周期数，并根据事先确定的规则计算下一码元占用的载波信号周期数；并且在前后码元发生变化时，生成相位变化标识，在多个相同连续码元出现时，选择所述相同连续码元占用的载波信号周期数。下面举具体实例来详细描述本发明实施方式。以下举例，码元变化全部发生在正半周，且整个过程中只取上半周变化这一种情况，发生在负半周的情况类似。码元周期数为N(N为整数)或N+0.5的主要原因若码元位于数据帧的起始位或中间位，是由于码元变化全部发生在正半周；若码元位于数据帧的最后，是由于码元载波个数的选择要使一个周期完整。单独的"0"码元和"1"码元有5种可能的方式来表示，分别是1.5、2、2.5、3或3.5个周期来表示；2、3或3.5个周期基本在帧的开头或者是结尾出现，1.5或2.5个周期基本在帧的中间出现。如图3所示，为利用本发明实施例中一种调制方法的编码示例分析图，如图3所示，载波信号为余弦信号，帧起始位为O，且码元变化发生在上半周期，因此选择3.5个载波周期；第2个码元为1，则以l个相位变化标识开始，按照前后两个码元含相位变化标识的长度小于或等于6个且码元变化发生在上半周期原则，采用1.5个周期表示，3.5+1+1.5=6;第N个码元1，若N为最后一个码元，则N的周期数为2，若还有下一个码元，按照且码元变化发生在上半周期的原则，N的周期数为2.5。如图4所示，为利用本发明实施例中一种调制方法的编码示例分析图，如图4所示，载波信号为余弦信号，帧起始位为O，且码元变化发生在上半周期，选择3个周期；第2个码元为1，则以1个相位变化标识开始，按照前后两个码元长度小于或等于6个和码元变化发生在上半周期原则，我们采用1.5个周期表示，3+1+1.5=5.5<6;第N个码元l，根据码元长度最大为3.5且码元长度尽量长的编码规则，以及码元变化发生在上半周期的原则，选择2.5个载波周期。按照图5实施本发明，首先产生一个载波信号，用来承载所要传输的数字基带信号；然后将载波信号移相180度，与原始载波信号结合，共同用于数字基带信号的调制；然后将根据原始码元序列依照编码规则确定的载波周期个数和初始相位产生控制信8号S(t);最后，用控制信号S(t)调制载波信号，并得到系统的最终输出。如图6所示，为利用本发明实施例中一种调制方法的编码示例分析图，如图6所示，首先产生一个载波信号a(t)，例如a(t)=Asin(t);然后对载波信号进行180度调相，则a"t)=Acos(t);其次就是对原始码元序列进行编码，产生与当前码元序列所需载波周期个数相对应的码元序列b(t)，b(t)产生过程如下起始位"0"码，占用3个载波周期，加上相位变化标识的前半个周期，则需要3.5个载波正弦周期；第二个码元"1"为1.5个载波周期，加上前一个相位变化标识的后半周和后一个相位变化标志的前半周，则需要2.5个周期，由于经过了相位变化标识，此码元为余弦周期；依此类推，第3、4码元"00"为5.5个正弦周期，第5-7个码元"111"为7.5个余弦周期，第8-9个码元"00"为5.5个正弦周期，第10个码元为3个余弦周期。自此产生了此帧经过编码的码元序列b(t)。产生b(t)之后，用b(t)调制载波信号与经过180度相移的载波信号，若b(t)为正，则将开关拨至K1，若b(t)为负，则将开关拨至K2，自此产生完整的输出信号S。ut。以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。权利要求一种相位调制方法，其特征在于，包括确定起始码元占用的载波信号周期数；根据事先确定的规则计算下一码元占用的载波信号周期数；在前后码元发生变化时，生成相位变化标识；在多个相同连续码元出现时，选择所述相同连续码元占用的载波信号周期数。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述码元占用的载波信号周期数可以不相同。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预先确定的规则包括相邻两个码元所占用的载波信号周期数之和小于某一确定值。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预先确定的规则还包括在相邻两个码元所占用的载波信号周期数之和小于某一确定值的前提下，使得码元占用载波信号周期个数尽量多。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预先确定的规则还包括单码元的长度有一确定的限定范围。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预先确定的规则包括相位变化标识与下一单码元占用载波信号周期数之和小于某一确定值。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在多个相同连续码元出现时，选择所述相同连续码元占用的载波信号周期数具体是指选择遵照以下原则多个连续码元所占用的载波信号周期数小于码元个数的确定倍数；多个连续码元所占用的载波信号周期数的选择要使周期完整。8.—种调制器，其特征在于，包括确定单元，用于确定起始码元占用的载波信号周期数；运算单元，用于根据事先确定的规则计算下一码元占用的载波信号周期数；生成单元，用于在前后码元发生变化时，生成相位变化标识；选择单元，用于在多个相同连续码元出现时，选择所述相同连续码元占用的载波信号周期数。9.根据权利要求8所述的调制器，其特征在于，所述码元占用的载波信号周期数可以不相同。10.根据权利要求8所述的调制器，其特征在于，所述预先确定的规则包括相邻两个码元所占用的载波信号周期数之和小于某一确定值。11.根据权利要求8所述的调制器，其特征在于，所述预先确定的规则还包括在相邻两个码元所占用的载波信号周期数之和小于某一确定值的前提下，使得码元占用载波个数尽量多。12.根据权利要求8所述的调制器，其特征在于，所述预先确定的规则还包括单码元的长度有一确定的限定范围。13.根据权利要求8所述的调制器，其特征在于，所述预先确定的规则包括相位变化标识与下一单码元长度之和小于某一确定值。14.根据权利要求8所述的调制器，其特征在于，所述选择单元对所述多个相同连续码元占用的载波信号周期数的选择原则是多个连续码元所占用的载波信号周期数小于码元个数的确定倍数；多个连续码元所占用的载波信号周期数的选择要使周期完整。15.—种通信系统，其特征在于，包括调制器，用于确定起始码元占用的载波信号周期数，并根据事先确定的规则计算下一码元占用的载波信号周期数；并在在前后码元发生变化时，生成相位变化标识，在多个相同连续码元出现时，选择所述相同连续码元占用的载波信号周期数。全文摘要本发明公开了一种相位调制方法，包括确定起始码元占用的载波信号周期数，根据事先确定的规则计算下一码元占用的载波信号周期数，在前后码元发生变化时，生成相位变化标识，在多个相同连续码元出现时，选择所述相同连续码元占用的载波信号周期数；相应地，本发明还公开了一种调制器，包括确定单元，运算单元，生成单元和选择单元。由于本发明采用码元占用载波长度不固定的调制方法，减少了码元平均占用载波周期，提高了传送效率，进而具有适用于恶劣电磁环境和强干扰环境等优点。本发明还涉及一种相位调制的设备及系统。文档编号H04L27/20GK101692662SQ200910018618公开日2010年4月7日申请日期2009年9月3日优先权日2009年9月3日发明者曹文生,李世宝,洪利,陈仲钱申请人:中国石油大学(华东);深圳超越星科技有限公司