专利名称：一种间接调制解调数传装置及其应用系统的制作方法
技术领域：
—种间接调制解调数传装置及其应用系统技术领域[0001]本实用新型涉及利用超短波通信设备进行数据传输的技术装置，尤其涉及一种间接调制解调数传装置及其应用系统。
背景技术：
[0002]当前的普通型超短波电台功能应用以话务呼叫、语音联络为主，例如海上作业舰船标配的船载台、各种用途飞机装备的机载台、地曲广泛使用的各类车载台及基地台等。单一功能的话务电台尽管存在使用及理解上的便利性，但语音信息传输容易表述或听辩错误，且无法传输较复杂的数字信息，效率低下。伴随各类终端设备数字化、自动化程度提高， 数据业务在超短波通信中的比重正在快速上升。目前市场上具有数/话双模功能的超短波电台采购成本大幅高于普通话务电台，导致采用新型数/话双模电台建设超短波数话网络的成本偏高；同时采用新电台方式实施建网或系统功能升级时，还会出现数量庞大的现役话务电台闲置、浪费的不利局面。[0003]目前在用的普通超短波话务电台的音频信号调制采用模拟中频调制，如调频FM、 调幅AM、单边带SSB等；具有数据/话务双模传输功能的超短波电台，其话务呼叫与数字信息调制分别采用了模拟中频及数字中频调制，如FSK、PSK等。上述话务电台和数/话两用电台均屈于直接调制类型，在技术实现上采用了内部集成中频调制方式，产品结构及功能模块固化，技术升级或功能升级实施困难，对于运行时间较长的旧型号电台尤其如此。实用新型内容[0004]本实用新型克服了现有技术的上述缺陷，提出了一种间接调制解调数传装置及其应用系统。本实用新型采用间接调制技术，将数字信息调制转换为类似话务音频波形的基带调制信号并导入话务电台的语音传输通道，经过超短波话务电台进行后续的中频调制、 射频变换处理后播发。此数字信息传输方式不改变原有话务电台结构及接口形式，通过外接本实用新型的间接调制解调数传装置实现了超短波话务电台的数据传输，扩展了原超短波话务电台的单一话务功能，在技术实施和工程应用方面均具有良好收效。[0005]本实用新型提出了一种间接调制解调数传装置，包括[0006]纠错编码模块；[0007]调制模块，其与所述纠错编码模块连接；[0008]发射滤波器模块，其与所述调制模块连接；[0009]波形幅度调整及发射开关控制模块；[0010]增益控制模块；[0011]接收滤波器模块，其与所述增益控制模块连接；[0012]解调模块，其与所述接收滤波器模块连接；[0013]纠错译码模块，其与所述解调模块连接。[0014]其中，所述纠错编码模块为RS码纠错编码模块。[0015]其中，所述纠错译码模块为RS码纠错译码模块。[0016]其中，所述调制模块为8-Level CPFSK调制模块、6MSK调制模块。[0017]其中，所述解调模块为8-Level CPFSK解调模块、6MSK解调模块。[0018]本实用新型还提出了一种超短波无线数传应用系统，包括超短波话务电台、间接调制解调数传装置、以及数据模块；[0019]所述超短波话务电台，其与所述间接调制解调数传装置连接；[0020]所述数据模块，其与所述间接调制解调数传装置连接。[0021]其中，所述超短波话务电台包括[0022]音频模块，其与所述间接调制解调数传装置连接；[0023]中频模块，其与所述音频模块连接；[0024]射频模块，其与所述中频模块连接。[0025]本实用新型间接调制解调数传装置可以在原有超短波话务电台的结构及其信息传输方式没有发生改变的情况下，通过间接调制实现数字信息传输。本实用新型应用系统对于原超短波话务电台具有包含关系，不改变原超短波话务电台结构、功能及信号处理过程，只是在其基础上新增了独立的间接调制解调装置，并通过原超短波话务电台外部线路音频接口实现了二者之间的信号适配连接，对于目前现存数量庞大的单一功能超短波话务电台提供了一种进行功能升级、应用拓展的有效途径，避免了此类超短波话务电台被闲置、 浪费的不利局面，有效保护了原有设备投资。[0026]本实用新型采用间接调制技术，能以音频基带调制信号的方式传输数字信号的信息。若没有使用本实用新型间接调制技术的电台无法解调出音频基带调制信号中的数字信号，具有较高的安全性。[0027]本实用新型可以升级调制解调模块、纠错编码译码模块中的数据处理方式进行改变，维护成本低。相对采用直接调制方式的新购数/话双模超短波电台进行应用系统构建， 本实用新型装置在建设成本、工程实施、运行维护、功能扩展/升级灵活性等方面具有明显比对优势。[0028]本实用新型的间接调制解调数传装置采用RS232/RS485串行接口与其他部件连接，具有良好的功能扩展性与兼容性。
[0029]图I是本实用新型超短波无线数传应用系统的示意图；[0030]图2是本实用新型间接调制解调数传装置的连接示意图；[0031]图3是本实用新型中超短波无线数传应用系统的硬件电路结构示意图；[0032]图4是使用本实用新型超短波无线数传应用系统的示意图；[0033]图5是本实用新型中RS纠错编码的生成流程示意图。[0034]图6是本实用新型间接调制解调装置的主视图。[0035]图7是本实用新型间接调制解调装置的俯视图。[0036]图8是本实用新型间接调制解调装置的后视图。[0037]图9是本实用新型连接接口的示意图。
具体实施方式
[0038]结合以下具体实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明。实施本实用新型的过程、条件、实验方法等，除以下专门提及的内容之外，均为本领域的普遍知识和公知常识，本实用新型没有特别限制内容。[0039]如图1-5所示，I-超短波话务电台，2-间接调制解调数传装置，3-数据模块。 11-音频模块，12-中频模块，13-射频模块，14-收发转换开关及天线，21-纠错编码模块， 22-调制模块，23-发射滤波器模块，24-波形幅度调整及发射开关控制模块，25-增益控制模块，26-接收滤波器模块，27-解调模块，28-纠错译码模块。[0040]本实用新型的间接调制解调数传装置2，如图2所示，包括[0041]纠错编码模块21，其对于输入的数据信息进行信道纠错编码处理；[0042]调制模块22，其与纠错编码模块21连接，将经过纠错编码处理后的数据信息进行符号映射处理，形成音频基带调制信号；[0043]发射滤波器模块23，其与调制模块22连接，对音频基带调制信号进行整形滤波处理；[0044]波形幅度调整及发射开关控制模块24，其与发射滤波器模块23连接，对经过整形滤波处理后的音频基带调制信号进行幅度调整并控制输出；[0045]增益控制模块25，其对于接收的音频基带调制信号进行信号幅度调整处理；[0046]接收滤波器模块26，其与增益控制模块25连接，将幅度调整后的音频基带调制信号进行滤波整形处理；[0047]解调模块27，其与接收滤波器模块26连接，对经过滤波整形处理的音频基带调制信号进行解调处理，得到数字信号；[0048]纠错译码模块28，其与解调模块27连接，将数字信号进行纠错译码处理，得到数据信息。[0049]本实用新型的，纠错编码模块21为RS码纠错编码模块。纠错译码模块28为RS 码纠错译码模块。调制模块22为8-Level CPFSK调制模块、GMSK调制模块。解调模块27 为8-Level CPFSK解调模块、GMSK解调模块。[0050]本实用新型的间接调制解调数传装置2在结构上独立于标准型号的电台，屈于第三方提供设备，与普通话务电台配合使用时可以将话务电台在功能上扩展为数/话双模电台。在超短波话务电台I功能扩展应用，或已建成的超短波话务网络功能升级等领域具有明显成本比对优势。[0051]本实用新型的间接调制解调数传装置2，其设置在数据终端3和超短波话务电台I 之间。间接调制解调数传装置2通过标准化的RS232/RS485串行接口规范与用户业务应用的数据终端连接。通过超短波话务电台I外部线路音频接口连接至超短波话务电台I的音频模块11，该接口采用多线缆连接方式，其中包含了音频信号接收线、音频信号发送线、GND 信号接地线、PTT发送控制线、VCC直流电源线、GND电源接地线，用于进行音频基带调制信号输入/输出、并提供本装置运行所需的直流电源供应。[0052]本实用新型的间接调制解调数传装置2的主要硬件电路平台包括，如图3所示[0053]高性能的16位定点DSP数字信号处理芯片，运算速度在80MIPS以上。[0054]8位AVR MCU微控制器，用于实现PTT发送控制、模块间各类通信协议。基于AVR高效率的C语言编译器，本装置具有良好的结构性和可维护性。AVR MCU支持在线程序更新，此特点支持本装置硬件系统程序的现场升级。[0055]本实用新型装置的硬件电路系统采用了通用型调制解调器硬件平台，全部调制解调均以模块的方式实现。基于此硬件系统平台，可在同一硬件平台上实现8-Level CPFSK、 GMSK或者其它类型数字调制解调方式，便于实现的系统升级或功能扩展。[0056]本实用新型首先将数字信息调制成音频基带信号，再将此音频基带调制信号导入超短波话务电台I的语音通道进行播发，使超短波话务电台I扩展为具有数/话双模通信能力的本实用新型的超短波无线数传应用系统。超短波无线数传应用系统对于原话务电台具有包含关系，不改变原电台结构、功能及信号处理过程，只是在其基础上新增了独立的间接调制解调数传装置2，并通过原电台外部线路音频接口实现了二者之间的信号适配连接。 本实用新型提供了一种使用超短波话务电台I实现数据/话音双模传输的技术实现方法， 对于目前现存数量庞大的单一功能超短波话务电台I提供了一种进行功能升级、应用拓展的有效途径，避免了此类电台被闲置、浪费的不利局面，有效保护了原有设备投资。相对采用直接调制方式的新购数/话双模超短波话务电台进行应用系统构建，本实用新型装置在建设成本、工程实施、运行维护、功能扩展/升级灵活性等方曲具有明显比对优势。[0057]本实用新型的超短波无线数传应用系统，如图I所示，包括超短波话务电台I、间接调制解调数传装置2以及数据模块3。[0058]超短波话务电台1，其与间接调制解调数传装置2连接，用于调制并发送射频信号以及接收超短波信号；超短波话务电台I为现有技术中常用的标准型电台，例如无线电台。[0059]数据模块3，其与间接调制解调数传装置2连接，作为用户业务数据终端实现数据处理。[0060]本实用新型的，超短波话务电台I包括[0061]音频模块11，其与间接调制解调数传装置2连接，对音频基带调制信号进行音频信号滤波及幅度放大处理，以及实现外部线路音频和电台话筒音频的选路切换、PTT控制信号逻辑处理和生成电台整机发射键控信号；[0062]中频模块12，其与音频模块11连接，对音频基带调制信号进行中频调制生成中频调制信号，以及对接收的超短波信号进行解调，得到音频基带调制信号；[0063]射频模块13，其与中频模块12连接，用于混频与激励中频调制信号，得到射频信号;[0064]收发转换开关与天线14，其与射频模块13连接，用于调节超短波话务电台I的收发状态，实现发送射频信号或接收超短波信号。[0065]本实用新型的间接调制方式是相对直接调制而言的。一般情况下，超短波话务电台I的模拟或数字通信业务一般采用中频调制(即直接调制)，以中频正弦波作为载波，调制信号直接对中频正弦波进行调制，已调中频信号经混频后变换成射频信号发射，该过程中仪涉及一次调制过程。普通超短波话务电台I的音频信号调制采用模拟中频调制制式， 如调频FM、调幅AM、单边带SSB等；新型标准超短波数/话两用电台的数据信息调制采用数字制式中频调制，如FSK、PSK等，上述普通话务电台和数/话两用电台均屈于直接调制类型。[0066]本实用新型采用间接调制方式时，首先以较低基带频率的正弦波作为载波，调制模块22对基带正弦波进行调制，生成基带调信号；由基带已调信号作为调制信号，再由中频模块12对中频频率的正弦波进行中频调制，得到中频调制信号，中频调制信号经混频变换后形成射频信号发射，在此过程中涉及了两次调制过程，因此间接调制又称二次调制。[0067]本实用新型的间接调制解调数传装置2，根据功能和信号处理流程不同可以分为二次调制和二次解调。本实用新型在实现二次调制与二次解调时采用相同DSP数字信号处理和MCU微控制器集成电路IC平台，通过不同的模块实现了相应信号处理功能。[0068]本实用新型间接调制解调数传装置2的外壳呈119 100 36mm的长方体，设置在149 * IOOmm的底座上。底座上设置有四个安装固定点，用于固定间接调制解调数传装置2,如图7所示。[0069]如图8所示，本实用新型间接调制解调数传装置2的后外壳面板具有标准型 EIARS-232C异步串行通信接口(也可选RS485接口)，接口器件为DB-9F，以及标准型RJ45 插座，用以实现与超短波电台I外接线路音频接口连接。标准型RJ45插座位于间接调制解调数传装置2的后面板上，信道线采用标准的网络线。网络线接口中接口线的颜色与定义从左向右依次如下1.白色GND地线；2.灰色VCC(DC 9V 24V) ；3.黑色GND信号地； 4.红色=RXAUD+音频接收(从电台到本装置)；6.黄色=TXAUD+音频发送(从本装置到电台)；8.棕色PTT+电台控发，如图9所示。[0070]本实用新型超短波无线数传应用系统的信号发送流程为[0071]数据终端3将待发送的数据业务数字信息流通过RS232/RS485串行接口输送至本装置的Reed-Solomon码(简称RS码)纠错编码模块21。由于超短波通信采用开放型无线信道，信号传输过程中会引入各类干扰及噪声，易导致对端接收信号发生错误，系统需要采用信道编码技术以降低特定信噪比情况下的误码率指标，提升信息传输质量。本装置采用缩短型RS (16，12，2)码，它在12个信息bit加入4个纠错bit，构成16bits码组，可以纠正 2个bit的误码。本实用新型采用的RS (16，12)为RS (255，251)缩短码，RS (255，251)为定义在有限域GF(28)上的RS码，其生成多项式为g(x) = X4+Q75X3+Q 249X2+α78χ+Q60对应 RS(16，12)，其校验码的生成过程如图5所示。[0072]经RS纠错编码处理后的数字信息流下一步送往调制模块22，完成数字信息至音频基带调制信号的符号映射过程。连续相位频移键控CPFSK可以避免因相位的不连续引起的高频分量，对带宽受限信道有良好的适应能力，在数字通信领域被广泛采用。8-Level CPFSK数字调制是一种高阶调制方式，每一个符号波形包含了 3bit的数据内容，可以支持本装置实现高达19. 2kbps的超短波数据传输速率。[0073]经过调制模块22符号映射处理后的基带调制波形含有大量高次谐波分量，而超短波话务电台I允许输入音频信号的带宽一般在IOk以下，发射滤波器模块23首先对基带调制波形进行成型滤波，将其基带波形带宽控制在超短波话务电台I的允许范围。本实用新型采用的发射滤波器模块23为升余弦低通滤波器，其定义见以下公式(I)所示[0074]
权利要求1.一种间接调制解调数传装置，其特征在于，包括 纠错编码模块(21)； 调制模块(22)，其与所述纠错编码模块(21)连接； 发射滤波器模块(23)，其与所述调制模块(22)连接； 波形幅度调整及发射开关控制模块(24)，其与所述发射滤波器模块(23)连接； 增益控制模块(25); 接收滤波器模块(26)，其与所述增益控制模块(25)连接； 解调模块(27 )，其与所述接收滤波器模块(26 )连接； 纠错译码模块(28 )，其与所述解调模块(27)连接。
2.如权利要求I所述间接调制解调数传装置，其特征在于，所述纠错编码模块(21)为RS纠错编码模块。
3.如权利要求I所述间接调制解调数传装置，其特征在于，所述纠错译码模块(28)为RS纠错译码模块。
4.如权利要求I所述间接调制解调数传装置，其特征在于，所述调制模块(22)为8-Level CPFSK调制模块、GMSK调制模块。
5.如权利要求I所述间接调制解调数传装置，其特征在于，所述解调模块(27)为8-Level CPFSK解调模块、GMSK解调模块。
6.一种间接调制解调数传装置的应用系统，其特征在于，包括超短波话务电台(I)、如权利要求1-5之任一项所述的间接调制解调数传装置(2)、以及数据模块(3)； 所述超短波话务电台(1)，其与所述间接调制解调数传装置(2)连接； 所述数据模块(3)，其与所述间接调制解调数传装置(2)连接。
7.如权利要求6所述间接调制解调数传装置的应用系统，其特征在于，所述超短波话务电台(I)包括 音频模块(11)，其与所述间接调制解调数传装置连接，对所述音频基带调制信号进行音频信号滤波及幅度放大处理，以及实现外部线路音频和电台话筒音频的选路切换、PTT控制信号逻辑处理和生成电台整机发射键控信号； 中频模块(12)，其与所述音频模块(11)连接； 射频模块(13)，其与所述中频模块(12)连接； 收发转换开关与天线(14)，其与射频模块(13)连接。
专利摘要本实用新型公开了一种间接调制解调数传装置及其应用系统，该装置包括纠错编码模块；调制模块，其与纠错编码模块连接；发射滤波器模块，其与调制模块连接；波形幅度调整及发射开关控制模块，其与发射滤波器模块连接；增益控制模块；接收滤波器模块，其与增益控制模块连接；解调模块，其与接收滤波器模块连接；纠错译码模块，其与解调模块连接。本实用新型将数字信息调制为音频频带内的基带调制信号，实现超短波话务电台的数字信息传输功能。本实用新型实施成本低、通用性强、不改变原有电台结构，便于规模化推广。
文档编号H04L1/00GK202818322SQ20122042305
公开日2013年3月20日 申请日期2012年8月23日 优先权日2012年8月23日
发明者徐文超, 彭伟军, 杨艳琴 申请人:华东师范大学, 上海博彭电子科技有限公司