本发明涉及了一种用微机实现MSK调制解调与卷积码相结合的方法,它能纠正码元中的单个差错而不占用信息冗余度。 在IEEE TRANSACTONS ON COMMUNICATIONS,VOL.COM-27,NO.6,JUNE 1979中公开了一种“具有无冗余纠错的MSK差分检测”的方法,其解调数据和监督位都是通过硬件实现的相干解调获得,实现起来相当复杂,成本高。此外,MSK专用集成电路(如MN6127)属巴黎统筹委员会控制之列,价格高昂,很难购到,且无纠错功能。
本发明的目的在于避免上述现有技术中的不足之处而提供一种用微机实现MSK调制解调与卷积码相结合的方法。
本发明的目的可以通过以下措施来达到:MSK的数据信号和纠错用的监督位都是由微机抽样,计算和判决获得,再用软件执行(2、1、1)卷积码的译码来实现码元纠错,其获得解调数据和监督位的原理和方法都与硬件法不同。下面结合实施例详述本发明实现的方法。
附图的图面说明如下:图1是本发明的硬件电路方框图,图中,[1]是微机,调制部分包括D/A转换器[2]和低通滤波器[3],解调部分包括带通滤波器[4]和比较器[5]。
本发明实现MSK调制的方法如下:将余弦表存入微机[1]的ROM中,以不同的间隔查表,查表值经过D/A转换器[2]和低通滤波器[3],就得到MSK波形。
为了说明MSK解调与卷积码纠错原理,假定MSK的传输速率为1200波特,1800Hz的波形代表数据“1”,1200Hz地波形代表数据“0”,故对于图2(a)所示的发送数据01001110,相应的MSK波形示于图2(b),接收的MSK波形经过带通滤波器[4]和比较器[5],设比较器的输出判决规则为:以图2(b)的中线为零电平,当该波形大于0时,比较器输出为高电平“1”;当它小于0时,比较器输出为低电平“0”,因此,对于图2(b)的波形,比较器输出示于图2(c)。
本发明实现MSK解调的方法:
对比较器输出的对每一码元的波形,微机在相应码元周期T内,等间隔τ抽样N次,以T/2为整个抽样区域的中点,T/2以前的N/2个抽样值记为S(nτ),T/2以后的N/2个抽样值记为S[(N-n)τ]。做运算:
这里表示模2加(以下同)。
在没有噪声的情况下,若发送数据为“0”,则由式(1)计算出的S等于N/2;若发送数据为“1”,则S等于0。所以对S做如下判决:
就能解调出MSK信号。这里,Di为解调出来的发送数据,其波形示于图2(d)。
本发明实现卷积码纠错的方法如下:
对比较器输出的对应每一码元的波形,微机在相应码元周期内的0到T/3的时间区域内,等间隔抽样M次,抽样的大数判决值记为S(iT+△t),这里0<△t<T/3做如下模2加运算:
Pi=S(iT+△t)S[(i-2)T+△t](3)
对图2(c)的波形做式(3)的运算,输出序列示于图2(e)。比较图2(d)和(e),可发现(e)的每一比特都是(d)对应的两个连续数据比特的模2加,所以称之为监督比特,记为Pi。故有如下关系:
Pi=DiDi-1(4)
式(4)表明,这两个输出序列与图3所示的(2、1、1)卷积码的数据与监督位相当。该卷积码的译码器示于图4,它能纠正约束长度内的单个差错,所以,我们把(2、1、1)卷积码的译码器作为MSK解调部分的差错纠正电路。由于MSK波形中没有监督位,故这种纠错不占用信息冗余度。
此外,监督位Pi还可通过在码元周期的2T/3到T范围内抽样计算得到,这时的计算公式为:
Pi=S(iT-△t)S[(i-2)T-△t](5)
这里△t仍满足0<△t<T/3.
上述求监督位Pi的两种方法中,都是先求出每个码元内抽样的大数判决值,再做式(3)或(5)的运算,若换成与求数据位Di类似的方法,即先求出相间隔2个码元的对应抽样值的模2加之和,再对这个和进行判决,判决门限为抽样数的一半,这样也能求得监督位Pi,用这种方法,当两个抽样区域所在的码元相同时,抽样区域可以为整个码元周期。
本发明采取同步的方法如下:对比较器的输出,微机在码元周期的5T/6到11T/12范围内等间隔抽样,抽样结果的大数判决记为S(iT-△t),这里,T/12<△t<T/6,微机在t>11T/12时刻以后对比较器的输出不断地进行抽样监视,当发现波形值与S(iT-△t)相反时,便认为首先发现的时刻为码元的起始时刻,通常最多经4个码元周期即可达到位同步目的。
综上述,本发明用微机和少量电路实现了MSK与卷积码纠错两重功能,实现较MSK与卷积码硬件法简单,性能比MN6127专用MSK集成电路优良,误码率小,同步快速,成本低廉,且稍许改动软件即可满足不同传输速率(如600,1200,1800和2400波特等)的要求,可适用于数据通信。