基于查表法的cpm调制数字化实现方法及数字化cpm调制模块的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种基于查表法的CPM调制数字化实现方法及数字化CPM调制模块，属 于数字信号处理技术领域。
【背景技术】
[0002] CPM调制体制是一种包络恒定、相位连续的调制方式，具有较高的带宽和频谱利用 效率，而且由于其包络恒定，对接收机非线性功率放大器具有鲁棒性，应用前景十分广泛。
[0003] 根据CPM调制信号符号进制数、关联长度、调制指数及相位脉冲函数等调制参数的 不同，CPM调制具有多种不同的表现形式。譬如PCM/FM，GMSK，SOQPSK和多指数CPM等。
[0004] 目前，比较直接的实现方法是根据调制信号的表达式首先计算调制信号的相位信 息，然后通过查表或者使用Cordic算法得到CPM调制信号。对于采用单调制指数的CPM基带 调制信号，其相位计算式如下：
[0006] 式中ai代表第i个符号，aie{±l，±3，. ..，±(1-1)}，11为调制指数，1^为关联长度， 也称为记忆长度，q(t)为相位脉冲函数，它是频率脉冲函数g(t)的积分。按照此式计算CPM 基带调制信号相位，需要L个乘法器实现h与q(t-iT)的乘法运算及个加法器实现求和运 算，复杂度比较高。
[0007] 查找表法是一种复杂度比较低的CPM调制实现方式。通过预先计算调制信号的相 位信息并将其存储到相位表中，在实现时直接查相位表即可。曾湘文等在论文《一种CPM调 审IJ器的FPGA实现》(发表于战术通信研究，2010年9月，第7卷，第3期。49页-51页）中介绍了一 种基于DDS的二进制连续相位中频调制器，在CPM基带调制实现过程中用到4个S角函数查 找表，4个乘法器和2个加法器，复杂度相对较高，并且仅能够实现单调制指数的二进制全响 应CPM调制。
[000引论文《一种四进制CPM调制器的设计与FPGA实现》(发表于电讯技术，2006年第5期， 作者贾哲，郑翔）给出了一种基于FPGA的四进制CPM调制器设计方法，其中基带调制模块采 用查找表的方法实现。实现过程中用到了 2个=角函数查找表和1个相位查找表，相比前一 篇论文，节省了存储资源和乘法资源，实现复杂度相对较低，但该论文对多指数CPM和关联 长度较长的多进制CPM调制并未给出相应的实现方法，比如多指数CPM调制形式ARTM CPM， 关联长度L = S的SOQPSK-TG调制等，此外1个相位查找表可能无法容纳下调制信号的相位信 息，对此该论文也未作分析说明。
【发明内容】
[0009]本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种基于查表法的CPM调制数 字化实现方法，该方法实现简单，复杂度低，适用范围广，建立的相位表与采样时刻相关联， 保证了 CPM调制相位的连续性，而且具有较高的实现精度，利于接收机采用相干解调。
[0010] 本发明的另外一个目的在于提供一种基于查表法的数字化CPM调制模块。
[0011] 本发明的上述目的主要是通过如下技术方案予W实现的：
[0012] 基于查表法的CPM调制数字化实现方法，包括如下步骤：
[001引（1)根据CPM基带调制信号的数学表达式，建立相位表，所述相位表包括寻址地址 和寻址地址对应的相关相位；
[0014] (2)在采样时钟控制下，首先生成符号脉冲，然后在所述符号脉冲作用下，对当前 输入的符号an进行延迟，得SjL+1个连续符号an，an-l, . . .，an-L+l，an-L;
[001引（3)根据当前符号an对应的调制指数h(n)、L个连续符号an，an-l，. . .，an-L+拟及当前 采样时刻d所组成的寻址地址比(n)，an，an-l, . . .，an-L+l，d]对步骤（1)建立的相位表寻址，得 至时目关相位4n(t);
[0016] (4)根据符号an-L及符号an-L对应的调制指数h(n-L)，通过公式5 =地(n-L)an-L，计算累 积相位增量S;
[0017] (5)在所述步骤(2)生成的符号脉冲作用下，将累积相位增量S与上一个符号an-L-i 周期末的累积相位0n-L-l相加，得到符号an-L周期末的累积相位0n-L;
[0018] (6)将步骤（3)得到的相关相位(l)n(t)与步骤(5)得到的累积相位0n-L相加，得到 CPM基带调制信号的相位巧,(〇 ;
[0019] (7)根据相位巧,(/)查找正弦表和余弦表，得到正交信号COS巧i(〇和地!巧,(〇,即 完成了 CPM基带调制。
[0020] 在上述基于查表法的CPM调制数字化实现方法中，步骤（1)中根据CPM基带调制信 号的数学表达式，建立相位表的方法为：
[0021] CPM基带调制信号的数学表达式中的相关相位(K(t)的离散表达式如下：
[0023] 根据(K(t)的离散表达式得到比(n)，an，an-l，. . .，an-L+l，j]组合形式对应的相关相 位值4n(j)，将比(n)，an，an-l，. . .，an-L+l，j]作为寻址地址，(K(j)作为所述寻址地址对应的 相关相位值，建立相位表；
[0024] 其中：ai代表第i个M进制符号，ai e { ± 1，. . .，± (M-1)} ;h(i)为第i个符号ai对应的 调制指数，h(i)WR为周期循环在指数集化〇，hi，. . .，hR-i}中取值，下标（i)代表i对R取模运 算;qn-i(j)为相位脉冲函数q(t)的离散表达式;L为关联长度;j为采样点序号。
[0025] 在上述基于查表法的CPM调制数字化实现方法中，CPM基带调制信号的数学表达式 中的相关相位4 n( t)的离散表达式通过如下方法得到：
[00%] (I)CPM基带调制信号的数学表达式如下：
[0028]其中:E为符号能量，T为符号周期，科(/)为调制信号的相位信息，表达式如下：
[0032] 其中：0n-L代表累积相位；4 n(t)代表相关相位;t代表时间；
[0033] q(t)为相位脉冲函数，表达式如下：
[0035] 其中：g(t)为频率脉冲函数；
[0036] (2)确定相关相位(K(t)的最终离散表达式，具体方法如下：
[0037] (a)对0<t含LT区间内的q(t)进行离散化，假设一个符号周期包含2^个采样点，得 到q(t)的离散表达式如下：
[0039] 其中：Ts代表采样周期；
[0040] (b)对0<t < LT区间内的(K(t)进行离散化：
[0042] (C)由所述步骤(a)可知：q((n-i)T+化）= qn-i( j);
[0043] 将此表达式代入步骤(b)中公式，得到(K(t)的最终离散表达式：
[0045] 在上述基于查表法的CPM调制数字化实现方法中，当采用一个相位表无法包含CPM 基带调制信号的相关相位信息时，可将相关相位4。〇'）拆分成两项或者多项和的形式，建 立两个或多个相位表。进行CPM基带调制时，首先根据寻址地址对所述两个或多个相位表寻 址，然后对寻址结果求和，即可得到CPM基带调制信号的相关相位(1) n(t)。
[0046] 在上述基于查表法的CPM调制数字化实现方法中，将相关相位(l)n(j)拆分成两项 或者多项和的形式，相应地将寻址地址比(n)，an，an-l，. . .，an-L+l，j]拆分为两个或者多个，具 体拆分方式为:保持两个或者多个寻址地址中h(n)、j相同，将{an，an-l，. . .，an-L+l}序列拆分 成两段或多段，归入不同的寻址地址。
[0047]基于查表法的数字化CPM调制模块，包括脉冲生成器、延迟器、选择器、第一累加 器、加法器、寻址单元和=角函数存储器，其中：
[004引脉冲生成器:在采样时钟控制下生成符号脉冲，作为延迟器和第一累加器的控制 信号；
[0049] 延迟器：在脉冲生成器生成的符号脉冲控制下对当前输入的符号an进行延迟，得 至化+1个连续符号an，an-l，. . .，an-L+l，an-L，并将前L个连续符号an，an-l，. . .，an-L+l输出给寻址 单元，将最后一个符号an-L输出给选择器；
[0050] 寻址单元:根据CPM基带调制信号的数学表达式，建立相位表，所述相位表包括寻 址地址和寻址地址对应的相关相位;接收延迟器输出的L个连续符号an, an-1，...，an-L+l，根 据所述L个连续符号an，an-l，. . .，an-L+l、符号an对应的调制指数h(n)W及当前采样时刻d所组 成的寻址地址比(n)，an，an-l, . . .，an-L+l，d]对所述建立的相位表寻址，得到相关相位(KU)， 并将所述相关相位4 n( t)输出给加法器；
[0051] 选择器：接收延迟器输出的符号an-L，根据符号an-L及符号an-L对应的调制指数 h(n-L)，通过公式S=Jlh(n-L)an-L计算累积相位增量8,并将所述累积相位增量S输出给第一累 加器。
[0052] 第一累加器:接收选择器输出的累积相位增量5,在脉冲生成器生成的符号脉冲控 审Ij下，将所述累积相位增量5与上一个符号an-L-1周期末的累积相位目n-L-1相加，得到符号an-L 周期末的累积相位9n-L，并将所述累积相位0n-L输出给加法器；
[0053] 加法器:接收寻址单元输出的相关相位(K(t)和第一累加器输出的累积相位0n-L， 将4。(0与0n-L相加，得到CPM基带调制信号的相位0,(0,并将所述相位巧,(〇输出给立角 函数存储器；
[0化4]=角函数存储器:接收加法器输出的相位巧,(〇,查找正弦表和余弦表，得到正交 信号COS巧,(0和Sin巧,(0，即完成了 CPM基带调制。
[0055] 在上述基于查表法的数字化CPM调制模块中，寻址单元根据CPM基带调制信号的数 学表达式建立相位表的方法为：
[0056] CPM基带调制信号的数学表达式中的相关相位(K(t)的离散表达式如下：
[005引根据(K(t)的离散表达式得到比(n)，an，an-l，. . .，an-L+l，j]组合形式对应的相关相 位值4n(j)，将比(n)，an，an-l，. . .，an-L+l，j]作为寻址地址，(K(j)作为所述寻址地址对应的 相关相位值，建立相位表；
[0059] 其中：ai代表第i个M进制符号，ai e { ± 1，. . .，± (M-1)} ;h(i)为第i个符号ai对应的 调制指数，h(i)WR为周期循环在指数集化〇，hi，. . .，hR-i}中取值，下标（i)代表i对R取模运 算;qn-i(j)为相位脉冲函数q(t)的离散表达式;L为关联长度;j为采样点序号。
[0060] 在上述基于查表法的数字化CPM调制模块中，CPM基带调制信号的数学表达式中的 相关相位4 n(t)的离散表达式通过如下方法得到：