专利名称：一种矢量信号的发生方法及发生器的制作方法
技术领域：
本发明涉及数字通信测量领域，特别涉及一种矢量信号的发生方法及发生器。
背景技术：
一个通信系统，参见图1，通常包括三个要素发射器，信道和接收器。发射器的功能是把信息源产生的信号注入载波，然后通过改变载波的幅值、频率 或相位，调制成适合在信道中传输的信号。调制过程可以把源信号的频谱搬移到任意位置， 从而有利于信号的传送，并且可以借助多路复用的方法使得频谱资源得到充分利用。信道 是信号传输的媒介，在传输的过程中信号会有不同程度的衰减，其主要来源是可加性噪声。 因此，接收器需要用相应解调算法从载波中提取出原始的信号信息。实际解调的准确性取 决于解调算法的选择、信噪比等因素。对于信号发生器，特别是矢量信号发生器，可以通过LabVIEW语言进行虚拟仪器 的设计，从而实现所述矢量信号发生器的功能。LabVIEW是美国国家仪器公司开发的一种创新的图形化编程环境，相比基于文本 的编程语言，提出了基于块(Block)的系统设计方法。每一个LabVIEW程序都可以设计成 一个虚拟仪器(VI)，同时，一个VI还可以有多个子VI。LabVIEff的核心思想是结构化的数据流，每一个VI运行都必须遵循数据流的规 范，即一个节点只有当所有的输入都具备时才可运行，运行完成后的结果作为输入输出到 下一个节点。
发明内容
本发明的目的是提供一种矢量信号的发生方法及发生器，其能产生矢量信号供相 关测试使用。一方面，本发明提供一种矢量信号的发生方法，其通过LabVIEW语言实现，包括以 下步骤1.1、建立基带数字信号发生器，使其生成随机二进制序列，将二进制序列映射为 基带符号，将形成的基带符号进行能量控制，最后将基带符号分离成IQ调制中的I通道数 据和Q通道数据并输出；1. 2、建立脉冲成形滤波器，使其限制步骤1. 1输出的I通道和Q通道的基带符号 的信号带宽并通过满足内奎斯特条件的RC滤波器输出滤波后的信号；1. 3、建立I/Q调制器，使其将滤波后的I通道数据和Q通道数据通过相匹配的载 波进行调制，并将调制后的信号与I/Q通道的信号经乘积调制并输出；1.4、建立D/A转换器，使其将步骤1.3输出的数字调制信号转变为模拟信号并输 出ο所述步骤1. 1中基带数字信号发生器的工作步骤包括1. 1. 1、生成二进制序列；
1. 1. 2、通过星座图将二进制序列映射为基带符号；1. 1. 3、将基带符号的幅值乘以一能量控制常量；1. 1. 4、将经过能量控制的基带符号分离成IQ调制中的I通道数据和Q通道数据 并输出。所述步骤1. 2中的脉冲成形滤波器的工作步骤包括1. 2. 1、获取基带符号流，同时建立一根升余弦滤波器和一移位寄存器；1. 2. 2、在发送端通过所述根生余弦滤波器对基带符号进行成形滤波；1. 2. 3、在接收端通过所述移位寄存器对基带符号进行匹配滤波。所述步骤1. 3中的I/Q调制器的工作步骤包括1. 3. 1、将滤波后的I通道数据通过cos (2 π fct)载波进行调制；1. 3. 2、将滤波后的Q通道数据通过sin (2 π f。t)载波进行调制；1. 3. 3、将上述两步骤调制后的数据与I/Q通道的信号经乘积调制并输出。所述方法还包括提供用户界面供用户设置相关参数的步骤。另一方面，本发明还提供一种矢量信号发生器，其通过LabVIEW语言实现，包括基带数字信号发生器，用以生成随机二进制序列，将二进制序列映射为基带符号， 将形成的基带符号进行能量控制，最后将基带符号分离成IQ调制中的I通道数据和Q通道 数据输出；脉冲成形滤波器，连接所述基带数字信号发生器的输出端，用以限制所述I通道 和Q通道的基带符号的信号带宽并通过满足内奎斯特条件的RC滤波器输出滤波后的信 号；I/Q调制器，连接所述脉冲成形滤波器的输出端，用以将滤波后的I通道数据和Q 通道数据通过相匹配的载波进行调制，并将调制后的信号与I/Q通道的信号经乘积调制并 输出；D/A转换器，连接所述I/Q调制器的输出端，用以将I/Q调制器输出的数字调制信 号转变为模拟信号并输出。所述基带数字信号发生器还包括生成二进制序列的模块；通过星座图将二进制序列映射为基带符号的模块；将基带符号的幅值乘以一能量控制常量的模块；将经过能量控制的基带符号分离成IQ调制中的I通道数据和Q通道数据并输出 的模块。所述脉冲成形滤波器还包括获取基带符号流并建立一根升余弦滤波器和一移位寄存器的模块；在发送端通过所述根生余弦滤波器对基带符号进行成形滤波的模块；在接收端通过所述移位寄存器对基带符号进行匹配滤波的模块。所述I/Q调制器还包括将滤波后的I通道数据通过cos (2 π f。t)载波进行调制的模块；将滤波后的Q通道数据通过sin (2 π f。t)载波进行调制的模块；将上述两模块调制后的数据与I/Q通道的信号经乘积调制并输出的模块。
所述发生器还包括用户界面模块，用以供用户设置调制方法、每槽符号数、采样频 率、载波频率。采用本发明所述的一种矢量信号的发生方法及发生器，其通过LabVIEW语言进行 虚拟设计而实现，首先建立基带数字信号发生器，产生I通道数据和Q通道数据的基带信号 并输出；其次建立脉冲成形滤波器和I/Q调制器，对基带信号进行滤波和调制；最后建立D/ A转换器，将数字调制信号转变为模拟信号并输出。本发明可以根据用户需要产生基于不同 调制方法的矢量信号、改变信号频谱、模拟信道噪声、传输模拟信号等。
图1为目前通信系统的构成元素示意图；图2为所述方法的流程图；图3为所述发生器的原理框图；图4为所述基带数字信号发生器的工作流程图；图5为所述脉冲成形滤波器的工作流程图；图6为所述I/Q调制器的工作流程图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。参照图2，本发明提供一种矢量信号的发生方法100，其通过LabVIEW语言实现，包 括步骤101、102、103、104，通过所述方法100可以建立图3中的矢量信号发生器200，下面 对这些步骤进行介绍101、建立基带数字信号发生器，用以产生基带符号并分离成I通道数据和Q通道 数据输出。建立基带数字信号发生器，使其生成随机二进制序列，将二进制序列映射为基带 符号，将形成的基带符号进行能量控制，最后将基带符号分离成IQ调制中的I通道数据和 Q通道数据并输出。现代通信系统需要更大的信息吞吐量、更高的信号质量、更好的安全和数字信号 兼容性。数字信号的优点是设计者可以对数字化的信号做任何的处理可以在任意时间发 送信号；可以与其他信息混合发送；可以使用各种数字调制机制来降低传输数据量、提高 效率。在众多数字调制算法中，IQ正交调制是一种在不增加带宽的情况下提高有效传输速 率且抗信号干扰的一种调制机制。数字信号发生器生成随机的二进制数据、映射二进制比特为符号并把符号分离成 IQ调制中的in-phase和quadrature分量。映射的方法根据不同的调制方法而有所不同，最 直观的方法就是通过信号的星座图(constellation diagram)。星座图在二维的复平面上 显示了不同调制方法所有可能的符号值。为了最小化传输过程中的突发错误，这里所有的 符号映射都采用格雷编码(Gray Code)。基带调制后的符号在复平面上可以表示为4^〃", An和θ η的值如表2-1所示表2-1调制符号表
权利要求
一种矢量信号的发生方法，其通过LabVIEW语言实现，其特征在于，包括以下步骤1.1、建立基带数字信号发生器，使其生成随机二进制序列，将二进制序列映射为基带符号，将形成的基带符号进行能量控制，最后将基带符号分离成IQ调制中的I通道数据和Q通道数据并输出；1.2、建立脉冲成形滤波器，使其限制步骤1.1输出的I通道和Q通道的基带符号的信号带宽并通过满足内奎斯特条件的RC滤波器输出滤波后的信号；1.3、建立I/Q调制器，使其将滤波后的I通道数据和Q通道数据通过相匹配的载波进行调制，并将调制后的信号与I/Q通道的信号经乘积调制并输出；1.4、建立D/A转换器，使其将步骤1.3输出的数字调制信号转变为模拟信号并输出。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1.1中基带数字信号发生器的工作 步骤包括1.1.1、生成二进制序列；1. 1. 2、通过星座图将二进制序列映射为基带符号； 1. 1. 3、将基带符号的幅值乘以一能量控制常量；1. 1. 4、将经过能量控制的基带符号分离成IQ调制中的I通道数据和Q通道数据并输出ο
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤1.2中的脉冲成形滤波器的工作步 骤包括1. 2. 1、获取基带符号流，同时建立一根升余弦滤波器和一移位寄存器； 1. 2. 2、在发送端通过所述根生余弦滤波器对基带符号进行成形滤波； 1. 2. 3、在接收端通过所述移位寄存器对基带符号进行匹配滤波。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤1.3中的I/Q调制器的工作步骤包括1. 3. 1、将滤波后的I通道数据通过cos (2 π fct)载波进行调制； 1. 3. 2、将滤波后的Q通道数据通过sin (2 π fct)载波进行调制； 1. 3. 3、将上述两步骤调制后的数据与I/Q通道的信号经乘积调制并输出。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括提供用户界面供用户设置 相关参数的步骤。
6.一种矢量信号发生器，其通过LabVIEW语言实现，其特征在于，包括基带数字信号发生器，用以生成随机二进制序列，将二进制序列映射为基带符号，将形 成的基带符号进行能量控制，最后将基带符号分离成IQ调制中的I通道数据和Q通道数据 输出；脉冲成形滤波器，连接所述基带数字信号发生器的输出端，用以限制所述I通道和Q通 道的基带符号的信号带宽并通过满足内奎斯特条件的RC滤波器输出滤波后的信号；I/Q调制器，连接所述脉冲成形滤波器的输出端，用以将滤波后的I通道数据和Q通 道数据通过相匹配的载波进行调制，并将调制后的信号与I/Q通道的信号经乘积调制并输 出；D/A转换器，连接所述I/Q调制器的输出端，用以将I/Q调制器输出的数字调制信号转 变为模拟信号并输出。
7.如权利要求6所述的发生器，其特征在于，所述基带数字信号发生器还包括 生成二进制序列的模块；通过星座图将二进制序列映射为基带符号的模块； 将基带符号的幅值乘以一能量控制常量的模块；将经过能量控制的基带符号分离成IQ调制中的I通道数据和Q通道数据并输出的模块。
8.如权利要求7所述的发生器，其特征在于，所述脉冲成形滤波器还包括 获取基带符号流并建立一根升余弦滤波器和一移位寄存器的模块； 在发送端通过所述根生余弦滤波器对基带符号进行成形滤波的模块；在接收端通过所述移位寄存器对基带符号进行匹配滤波的模块。
9.如权利要求8所述的发生器，其特征在于，所述I/Q调制器还包括 将滤波后的I通道数据通过cos (2 π f。t)载波进行调制的模块； 将滤波后的Q通道数据通过sin (2 π f。t)载波进行调制的模块；将上述两模块调制后的数据与I/Q通道的信号经乘积调制并输出的模块。
10.如权利要求9所述的发生器，其特征在于，所述发生器还包括用户界面模块，用以 供用户设置调制方法、每槽符号数、采样频率、载波频率。
全文摘要
本发明揭示了一种矢量信号的发生方法及发生器，其通过LabVIEW语言进行虚拟设计而实现，首先建立基带数字信号发生器，产生I通道数据和Q通道数据的基带信号并输出；其次建立脉冲成形滤波器和I/Q调制器，对基带信号进行滤波和调制；最后建立D/A转换器，将数字调制信号转变为模拟信号并输出。本发明可以根据用户需要产生基于不同调制方法的矢量信号、改变信号频谱、模拟信道噪声、传输模拟信号等。
文档编号H04L27/34GK101997789SQ200910056720
公开日2011年3月30日 申请日期2009年8月20日 优先权日2009年8月20日
发明者沙洁 申请人:上海杉达学院