专利名称：一种适用于edge系统的调制装置及调制实现方法
技术领域：
本发明涉及移动通信领域，尤其是涉及一种适用于EDGE(EnhancedData Rates For GSM Evolution，增强数据速率的GSM演进方案)系统的调制装置及调制实现方法。
背景技术：
GSM(全球移动通信系统)作为以话音业务为主的第二代数字移动蜂窝通信系统在全世界范围内已经得到了广泛的应用。但是随着移动通信技术的发展和业务的多样化，人们对移动数据业务的需求不断增加。为了满足人们对移动数据的需求，以支持话音业务为主的GSM系统在其Phase2和Phase2+规范(第2阶段规范)中提出了两种高速数据业务的模型，即基于高速数据比特率和电路交换的HSCSD(高速电路交换数据)和基于分组交换数据的GPRS(通用分组无线业务)。虽然HSCSD和GPRS采用了多时隙的操作模式，已在一定程度上提高了数据传输速率，然而它们仍然是采用了GMSK(高斯最小频移键控)的调制方式，与第三代移动通信系统在广域覆盖下的384kbit/s数据速率和在局域覆盖下的2Mbit/s数据速率还相去甚远，因此有必要采用更为高级的调制技术，以进一步扩大GSM系统的容量。为此，ETSI(欧洲电信标准协会)决定发展EDGE作为GSM未来的演进方向。
为了承载高速数据业务，EDGE系统中增加了8PSK(八相相移键控)的调制方式，使得在200KHz的信道带宽中可实现高达384Kbps的数据业务。EDGE系统的调制装置要求能够同时支持GMSK调制和8PSK调制，并要求能够支持两种调制方式之间的平滑切换。所以，一种高效灵活、性能优越的EDGE系统调制装置的实现成为EDGE系统实现的关键技术之一。
如图1所示，现有方案的EDGE系统调制装置包括基带数字调制部分1、数字上变频正交调制器2、高速数模转换器3等部分，其中基带数字调制部分包括有控制信号生成模块101、GMSK调制模块102、8PSK调制模块103和输出切换模块104，完成对输入待调制数据进行基带调制的功能；数字上变频正交调制器完成对基带调制后的数字信号进行上变频和正交调制的功能；高速数模转换器完成对数字上变频正交调制器输出的数模转换，以输出模拟中频调制信号。
但现有方案实现时，有如下的几个问题未能有效解决首先，集成的数字上变频正交调制器中只是简单地采用级联CIC滤波器(积分梳状滤波器)21和22来实现插值滤波，因此不能得到较好的调制谱；其次，在EDGE系统中，无论GMSK调制还是8PSK调制，一个BURST(突发脉冲)时隙中需要固定传输156.25Symbol(符号)，通常的处理方法是废弃这0.25个Symbol或把一帧8个BURST时隙数据合并成6个156Symbol时隙和2个157Symbol时隙，但这两种方法都会造成相邻时隙间的调制相位不连续，从而影响调制谱和切换谱等无线指标；此外，在GMSK调制和8PSK调制过程中都包括有成形滤波的步骤，一般是采用查表方法或采用一般结构的滤波器来实现，然而这两种方法均需要大量的资源，效率不高；最后，由于EDGE系统调制时，需要对GMSK调制和8PSK调制进行按时隙平滑切换，但现有装置一般只是简单地采用一个调制模块工作时钟使能，而另一个工作时钟不使能的方法来进行切换，这样会造成切换时数据不连贯，从而影响切换谱的指标。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种适用于EDGE系统的调制装置及调制实现方法，能够保证调制方式平滑地切换，使输出信号更加完整、正确，从而使基站系统达到较好调制谱、切换谱等无线指标。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种适用于EDGE系统的调制装置，包括基带数字调制部分、数字上变频正交调制器和高速数模转换器，所述基带数字调制部分包括有GMSK基带调制模块和8PSK基带调制模块，所述数字上变频正交调制器包括有CIC滤波器，所述基带数字调制部分还包括切换控制信号生成模块、调制输出切换开关和两个调制输入切换开关，其中所述切换控制信号生成模块生成一路输出切换控制信号和两路输入切换控制信号，分别连接调制输出切换开关和调制输入切换开关的控制端，其中，两路输入切换控制信号互为反相，而输出切换控制信号与一路输入切换控制信号的波形相同，只是延时一个时隙周期；所述调制输入切换开关均设置有两个数据输入端口，分别接入待调制数据和固定比特“1”，且该两个调制输入切换开关的输出端分别与GMSK基带调制模块和8PSK基带调制模块的输入端相连；所述GMSK基带调制模块和8PSK基带调制模块的输出端均与调制输出切换开关的输入端连接；所述数字上变频正交调制器还设置有低通FIR滤波器，其输入端接入基带数字调制部分输出的基带已调数据，输出端与CIC滤波器的输入端相连。
进一步地，上述适用于EDGE系统的调制装置可具有以下特点所述GMSK基带调制模块包括有差分编码模块、FIFO及其控制部分、采样模块、高斯滤波模块、积分模块和查相位表模块，差分编码模块的输入端接入待调制数据，输出端与FIFO及其控制部分的输入端相连，FIFO及其控制部分的输出端连接采样模块的输入端，采样模块的输出端与高斯滤波模块的输入端相连，高斯滤波模块的输出端连接积分模块的输入端，积分模块的输出端与查相位表模块的输入端相连，查相位表模块输出端输出GMSK调制的I、Q分量。
进一步地，上述适用于EDGE系统的调制装置可具有以下特点所述8PSK基带调制模块包括符号映射模块、符号旋转模块、FIFO及其控制部分、查相位表模块、采样模块和脉冲成形滤波模块，符号映射模块的输入端接入待调制数据，输出端与符号旋转模块的输入端相连，符号旋转模块的输出端与FIFO及其控制部分的输入端相连，FIFO及其控制部分的输出端连接查相位表模块的输入端，查相位表模块的输出端与采样模块的输入端相连，采样模块的输出端连接脉冲成形滤波模块的输入端，脉冲成形滤波模块的输出端输出8PSK调制的I、Q分量。
进一步地，上述适用于EDGE系统的调制装置可具有以下特点所述采样模块的采样倍数为4的整数倍，一般为4倍或8倍。
进一步地，上述适用于EDGE系统的调制装置可具有以下特点所述FIFO及其控制部分包括有输入数据选择单元、输出数据选择单元和若干片FIFO，所述每片FIFO相互独立地分别连接所述输入数据选择单元和输出数据选择单元，所述输入数据选择单元和输出数据选择单元可相互配合按一定规律切换以实现调制数据速率适配。
进一步地，上述适用于EDGE系统的调制装置可具有以下特点所述高斯滤波模块和脉冲成形滤波模块均采用了分布式算法结构的FIR滤波器来实现。
进一步地，上述适用于EDGE系统的调制装置可具有以下特点所述数字上变频正交调制器中设置的低通FIR滤波器具有固定2倍插值。
为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种适用于EDGE系统的调制实现方法，包括如下步骤(a)基带数字调制部分接收输入的待调制数据和调制切换控制数据，并分析调制切换控制数据，判断调制方式，进行切换控制处理，完成一个时隙的基带数字调制；(b)数字上变频正交调制器接收基带数字调制部分输出的基带已调I、Q数据，进行数字上变频及正交调制处理；(c)高速DAC把由数字上变频正交调制器正交调制输出的数据进行数模转换，得到模拟已调信号，其中，所述步骤(a)进一步可分为如下步骤(a1)基带数字调制部分的切换控制信号生成模块根据输入的调制切换控制数据生成输入切换控制信号和输出切换控制信号，分别控制两个调制输入切换开关和一个调制输出切换开关，以实现调制方式的选择和切换；(a2)待调制的数据通过调制输入切换开关进入已选定方式的基带调制模块中完成数字调制，同时非选定方式的基带调制模块则完成对固定比特“1”输入的数字调制；(a3)调制输出切换开关根据输出切换控制信号，输出基带已完成调制的I、Q数据。
与现有技术相比，本发明适用于EDGE系统的调制装置及调制实现方法具有以下优点A，本发明采用一路输出切换控制信号、两路输入切换控制信号分别控制调制输出切换开关和调制输入切换开关，其中两路输入切换控制信号互为反相，而输出切换控制信号与一路输入切换控制信号的波形相同，只是延时一个时隙周期，并且GMSK/8PSK基带调制模块的输入是在待调制数据和固定的比特‘1’之间选择切换，使得在调制方式切换时更加平滑、完整，从而保证能得到较好的切换谱。
B，本发明中数字上变频正交调制器采用了低通FIR滤波器和CIC滤波器相结合的设计，使得整个上变频处理的滤波特性调节更加灵活，可以更好的满足系统的要求，最终得到较好的调制谱。
C，本发明对于一个BURST中最后0.25个Symbol的问题，采取了4倍或8倍采样的解决办法，使其变为1个或2个完整的Symbol，使得最终输出的调制相位保持了连续；D，本发明中高斯滤波模块和脉冲成形滤波模块均采用了分布式算法结构的FIR滤波器来实现，极大的节省了资源。
图1是现有方案的EDGE系统的调制装置结构示意图。
图2是本发明中基带数字调制部分的内部结构示意图。
图3是图2中GMSK基带调制的实现框图。
图4是图2中8PSK基带调制的实现框图。
图5是图3、图4中FIFO及其控制部分的实现框图。
图6是本发明中数字上变频正交调制器的内部结构示意图。
图7是本发明适用于EDGE系统的调制装置应用于EDGE系统基站发射机的系统框图。
具体实施例方式
为深入了解本发明适用于EDGE系统的调制装置及调制实现方法，下面结合附图及具体实施例对本发明进行详细说明。
如图2所示，本发明的基带数字调制部分，包括有切换控制信号生成模块11、调制输入切换开关12和13、GMSK基带调制模块14、8PSK基带调制模块15和调制输出切换开关16。
所述的切换控制信号生成模块11根据输入的调制切换控制数据生成3路切换控制信号，其中，输入切换控制信号1控制调制输入切换开关12，输入切换控制信号2控制调制输入切换开关13，输出切换控制信号3控制调制输出切换开关16。输入切换控制信号1决定了GMSK基带调制模块14的输入，输入切换控制信号2决定8PSK基带调制模块15的输入，而输出切换控制信号3则决定了整个基带数字调制部分1的输出。这样，当选择GMSK调制方式时，GMSK基带调制模块14的输入为真正的待调制数据，而8PSK基带调制模块15的输入则是固定的比特“1”；同时，受切换控制信号3的控制，调制输出切换开关16输出的是GMSK基带调制模块14的输出。而当选择8PSK调制方式时，8PSK基带调制模块15的输入为真正的待调制数据，而GMSK基带调制模块14的输入则是固定的比特“1”；同时，受输出切换控制信号3的控制，调制输出切换开关16输出的是8PSK基带调制模块15的输出。
其中，为了支持EDGE系统中两种调制方式之间的按时隙平滑切换，输入切换控制信号1、2和输出切换控制信号3之间需要满足固定的时序关系，这个时序关系就是输入切换控制信号1和输入切换控制信号2是互为反相，输出切换控制信号3与输入切换控制信号1的波形相同，只是延时一个时隙周期，所以当处于两种调制方式切换的时隙，输入和输出并不同时切换。
由于GMSK/8PSK基带调制模块的输入是在待调制数据和固定的比特“1”之间选择切换的，且固定的比特“1”输入相当于给未被选择的调制模块一直输入保护符号，这样能够使得在调制方式切换时更加平滑，完整。
图3是GMSK基带调制模块的实现框图。所述GMSK基带调制模块14包括差分编码模块141、FIFO及其控制部分142、4/8倍采样模块143、高斯滤波模块144、积分模块145和查相位表模块146。待调制数据输入到差分编码模块141进行差分编码，输出到FIFO及其控制部分142进行缓存处理，再经过4/8倍采样模块143进行4或8倍的采样，使得输入到高斯滤波模块144的数据速率是原来的4或8倍，再对高斯滤波模块144的输出通过积分模块145进行积分处理，就得到了当前的相位，最后再经过查相位表模块146得到GMSK调制的I、Q分量。
因为下发下来的调制码流数据率和调制模块很可能是不相匹配的，包括8PSK和GMSK两种调制方式的调制数据率也是不一致，所以有必要进行缓存处理以实现速率适配。本发明采用了FIFO(先进先出寄存器)及其控制部分142来实现这一目的，其实现框图如图5所示。所述FIFO及其控制部分包括有输入数据选择单元1421、输出数据选择单元1424和两片FIFO，其中，FIFO1(1422)、FIFO2(1423)相互独立地分别连接所述输入数据选择单元和输出数据选择单元，输入数据选择单元1421和输出数据选择单元1424按一定规律(如按节拍)进行相互配合的切换，将经过缓冲的数据流没有时间停顿的送到下一处理模块进行处理，很好地实现了调制数据速率适配。
对于一个BURST中的最后0.25个Symbol的问题，本发明采取了4倍或8倍采样的解决办法，使其变为1个或2个完整的Symbol，使得最终输出的调制相位保持了连续。当然只要采取4的整数倍都可以达到目的，但更多倍的采样将大大增加了运算量，所以用4或8倍采样即可。
本发明中高斯滤波模块144采用了分布式算法(distributed arithmetic，DA)结构的FIR(有限脉冲响应)滤波器来实现的，极大的节省了资源。
图4是8PSK基带调制模块的实现框图。所述的8PSK基带调制模块15包括符号映射模块151、符号旋转模块152、FIFO及其控制部分153、查相位表模块154、4/8倍采样模块155、脉冲成形滤波模块156。待调制数据首先经过符号映射模块151和符号旋转模块152完成符号映射和符号旋转，得到当前相位数据，通过FIFO及其控制部分153实现缓存处理(其作用和目的和上段所述的FIFO及其控制部分142一致)，再经过查相位表模块154得到I、Q数据，再对查相位表模块154的输出进行4或8倍采样处理，得到4或8倍数据率的I、Q数据，最后通过脉冲成形滤波模块156进行成形滤波得到8PSK调制的I、Q分量。这里的脉冲成形滤波模块156也是采用DA结构的FIR滤波器来实现的；4/8倍采样模块155也是为解决最后0.25个Symbol的问题而设置的。
图6为本发明的数字上变频正交调制器的内部结构示意图。所述的数字上变频正交调制器2包括具有固定2倍插值的低通FIR滤波器201和202、具有插值和低通滤波功能的CIC滤波器203和204、高速乘法器205和206、直接数字频率合成器(DDS)207和高速加法器208。基带数字调制部分1输出的已调I、Q数据，输入到数字上变频正交调制器2中，首先经过FIR滤波器201和202以及CIC滤波器203和204进行插值滤波，以实现上变频，再经过由高速乘法器205和206、直接数字频率合成器207和高速加法器208组成的正交调制器实现正交调制。
本发明的上变频处理中，采用了低通FIR滤波器201、202和CIC滤波器203、204相结合的设计，低通FIR滤波器201、202为线性相位低通滤波器，使得整个上变频处理的滤波特性调节更加灵活，可以更好的满足系统的要求，最终得到较好的调制谱。
本发明还提供一种适用于EDGE系统的调制实现方法，包括以下步骤第一步，基带数字调制部分的切换控制信号生成模块根据输入的调制切换控制数据生成输入切换控制信号和输出切换控制信号，分别控制两个调制输入切换开关和一个调制输出切换开关，以实现调制方式的选择和切换；第二步，待调制的数据通过调制输入切换开关进入已选定方式的基带调制模块中完成数字调制，同时非选定方式的基带调制模块则完成对固定比特“1”输入的数字调制；第三步，调制输出切换开关根据输出切换控制信号，输出基带已完成调制的I、Q数据。
第四步，数字上变频正交调制器接收基带数字调制部分输出的基带已调I、Q数据，进行数字上变频及正交调制处理；
第五步，高速DAC把由数字上变频正交调制器正交调制输出的数据进行数模转换，得到模拟已调信号。
采用本发明所述的方法和装置，较好地解决了现有技术中存在的几个问题，可以更好地满足EDGE系统调制的要求，能够保证调制方式平滑的切换，使输出信号更加完整、正确，从而使基站系统达到较好调制谱、切换谱等无线指标。
图7给出了本发明的一个实施例——本发明的EDGE系统调制装置应用于EDGE系统基站发射机的系统框图。图中编码部分处理模块5完成信源编码、信道编码以及控制数据生成等基带处理，输出的二进制待调数据以及控制数据输入到本发明的EDGE系统调制装置6中；调制装置6根据输入的控制数据确定调制方式，并控制完成整个调制过程，输出模拟中频已调信号，调制结果输出的制式可以按时隙平滑切换；最后再经过射频部分处理模块7完成射频混频和调制的功能。
本实施例可以很好地支持EDGE系统基站发射机，使EDGE系统基站发射机的设计更加简单、灵活，同时也降低了系统的成本。
权利要求
1.一种适用于EDGE系统的调制装置，包括基带数字调制部分、数字上变频正交调制器和高速数模转换器，所述基带数字调制部分包括有GMSK基带调制模块和8PSK基带调制模块，所述数字上变频正交调制器包括有CIC滤波器，其特征在于所述基带数字调制部分还包括切换控制信号生成模块、调制输出切换开关和两个调制输入切换开关，其中所述切换控制信号生成模块生成一路输出切换控制信号和两路输入切换控制信号，分别连接调制输出切换开关和调制输入切换开关的控制端，其中，两路输入切换控制信号互为反相，而输出切换控制信号与一路输入切换控制信号的波形相同，只是延时一个时隙周期；所述调制输入切换开关均设置有两个数据输入端口，分别接入待调制数据和固定比特“1”，且该两个调制输入切换开关的输出端分别与GMSK基带调制模块和8PSK基带调制模块的输入端相连；所述GMSK基带调制模块和8PSK基带调制模块的输出端均与调制输出切换开关的输入端连接；所述数字上变频正交调制器还设置有低通FIR滤波器，其输入端接入基带数字调制部分输出的基带已调数据，输出端与CIC滤波器的输入端相连。
2.根据权利要求1所述的适用于EDGE系统的调制装置，其特征在于所述GMSK基带调制模块包括有差分编码模块、FIFO及其控制部分、采样模块、高斯滤波模块、积分模块和查相位表模块，差分编码模块的输入端接入待调制数据，输出端与FIFO及其控制部分的输入端相连，FIFO及其控制部分的输出端连接采样模块的输入端，采样模块的输出端与高斯滤波模块的输入端相连，高斯滤波模块的输出端连接积分模块的输入端，积分模块的输出端与查相位表模块的输入端相连，查相位表模块输出端输出GMSK调制的I、Q分量。
3.根据权利要求1所述的适用于EDGE系统的调制装置，其特征在于所述8PSK基带调制模块包括符号映射模块、符号旋转模块、FIFO及其控制部分、查相位表模块、采样模块和脉冲成形滤波模块，符号映射模块的输入端接入待调制数据，输出端与符号旋转模块的输入端相连，符号旋转模块的输出端与FIFO及其控制部分的输入端相连，FIFO及其控制部分的输出端连接查相位表模块的输入端，查相位表模块的输出端与采样模块的输入端相连，采样模块的输出端连接脉冲成形滤波模块的输入端，脉冲成形滤波模块的输出端输出8PSK调制的I、Q分量。
4.根据权利要求2或3所述的适用于EDGE系统的调制装置，其特征在于所述采样模块的采样倍数为4的整数倍。
5.根据权利要求4所述的适用于EDGE系统的调制装置，其特征在于所述采样模块的采样倍数为4或8。
6.根据权利要求2或3所述的适用于EDGE系统的调制装置，其特征在于所述FIFO及其控制部分包括有输入数据选择单元、输出数据选择单元和若干片FIFO，所述每片FIFO相互独立地分别连接所述输入数据选择单元和输出数据选择单元，所述输入数据选择单元和输出数据选择单元可相互配合按一定规律切换以实现调制数据速率适配。
7.根据权利要求2所述的适用于EDGE系统的调制装置，其特征在于所述高斯滤波模块采用了分布式算法结构的FIR滤波器来实现。
8.根据权利要求3所述的适用于EDGE系统的调制装置，其特征在于所述脉冲成形滤波模块采用了分布式算法结构的FIR滤波器来实现。
9.根据权利要求1所述的适用于EDGE系统的调制装置，其特征在于所述低通FIR滤波器具有固定2倍插值。
10.一种适用于EDGE系统的调制实现方法，包括如下步骤(a)基带数字调制部分接收输入的待调制数据和调制切换控制数据，并分析调制切换控制数据，判断调制方式，进行切换控制处理，完成一个时隙的基带数字调制；(b)数字上变频正交调制器接收基带数字调制部分输出的基带已调I、Q数据，进行数字上变频及正交调制处理；(c)高速DAC把由数字上变频正交调制器正交调制输出的数据进行数模转换，得到模拟已调信号，其特征在于所述步骤(a)进一步可分为如下步骤(a1)基带数字调制部分的切换控制信号生成模块根据输入的调制切换控制数据生成输入切换控制信号和输出切换控制信号，分别控制两个调制输入切换开关和一个调制输出切换开关，以实现调制方式的选择和切换；(a2)待调制的数据通过调制输入切换开关进入已选定方式的基带调制模块中完成数字调制，同时非选定方式的基带调制模块则完成对固定比特“1”输入的数字调制；(a3)调制输出切换开关根据输出切换控制信号，输出基带已完成调制的I、Q数据。
全文摘要
本发明公开一种适用于EDGE系统的调制装置及调制实现方法，该装置包括基带数字调制部分、数字上变频正交调制器和高速数模转换器，该基带数字调制部分包括有切换控制信号生成模块、调制输出切换开关、两个调制输入切换开关、GMSK基带调制模块和8PSK基带调制模块，切换控制信号生成模块生成一路输出切换控制信号和两路输入切换控制信号，两路输入切换控制信号互为反相，输出切换控制信号与一路输入切换控制信号只延时一个时隙周期，调制输入切换开关分别接入待调制数据和固定比特“1”；数字上变频正交调制器包括CIC滤波器和低通FIR滤波器。本发明能够保证调制方式平滑切换，使输出信号更加完整正确，从而使基站系统达到较好调制谱、切换谱等无线指标。
文档编号H04L27/32GK1761251SQ200410083989
公开日2006年4月19日 申请日期2004年10月15日 优先权日2004年10月15日
发明者陶俊, 王志刚, 徐大河 申请人:中兴通讯股份有限公司