可以生成自定義數(shù)據(jù)文件正交幅度調(diào)制信號的測量裝置及其調(diào)制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及測試測量領(lǐng)域，特別涉及一種可W生成自定義數(shù)據(jù)文件正交幅度調(diào)制 信號的測量裝置及其正交幅度調(diào)制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 正交帖度調(diào)制（如a化ature Ampl;Uude Mo化Iation,下面簡稱QAM)是一種高效的 數(shù)字調(diào)制解調(diào)方式，與其他調(diào)制技術(shù)相比，送種調(diào)制技術(shù)能充分利用帶寬，具有很高的頻率 利用率，且抗噪聲能力強。因而在中、大容量數(shù)字微波通信系統(tǒng)、有線電視網(wǎng)絡(luò)高速數(shù)據(jù)傳 輸、衛(wèi)星通信等領(lǐng)域得到廣泛應用。QAM是一種矢量調(diào)制，將待調(diào)制的基帶信號先映射到一 個復平面（星座圖）上，形成2路復數(shù)調(diào)制信號a、b (對應復平面的實部和虛部，也就是水 平和垂直方向），然后對a、b進行抑制載波的雙邊帶調(diào)制，分別對應調(diào)制在相互正交的兩個 載波（COSWt和Sinwt)上；然后將二者相加，形成QAM已調(diào)信號。
[0003] QAM常見的調(diào)制方式有MQAM (例如4QAM、8QAM、16QAM、64QAM等）和多進制PSK (例 如QPSK、8PSK、16PSK等），多進制PSK可看作QAM的特例，也用MQAM表示。每種調(diào)制方式都 有各自的星座圖。上述調(diào)制方式名稱的數(shù)字部分M表示的是星座圖上坐標點的數(shù)目，例如 256QAM、8PSK的坐標點的數(shù)目分別為256、8, QPSK即四相移鍵控，其坐標數(shù)目為4。將待調(diào) 制的基帶信號按照星座圖轉(zhuǎn)換為2路復數(shù)調(diào)制信號a、b的過程稱為"映射"。
[0004] 傳統(tǒng)的正交幅度調(diào)制采用模擬實現(xiàn)方式，由于模擬器件的一致性和穩(wěn)定性都不夠 理想，因此大大影響了系統(tǒng)的性能，且模擬系統(tǒng)的功能都較為單一。隨著數(shù)字技術(shù)的飛速發(fā) 展，采用數(shù)字方式、尤其是采用可編程邏輯陣列（FPGA)與CPU相結(jié)合的方式所實現(xiàn)的正交 幅度調(diào)制具有集成度高、靈活性好、功能豐富的優(yōu)點，可W方便的修改QAM調(diào)制方式。
[0005] 專利申請?zhí)枮?01110431543. 5,專利名稱為"正交幅度調(diào)制信號的產(chǎn)生方法、裝置 和數(shù)字信號發(fā)生器"的專利文獻中描述了一種正交幅度調(diào)制信號的產(chǎn)生方法。參考圖1，是 該專利文獻公開的QAM調(diào)制控制單元1的結(jié)構(gòu)示意圖，QAM調(diào)制控制單元1用于將調(diào)制源 映射為復數(shù)調(diào)制信號，其包括：控制模塊101、調(diào)制源選擇模塊102、基帶速率控制模塊103、 調(diào)制文件存儲器104、存儲控制器105、偽隨機序列產(chǎn)生模塊106和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊107。
[0006] 當調(diào)制源選擇為外部模擬源時，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊107用于將外部輸入的、已經(jīng)映射 好的2路復數(shù)調(diào)制信號的模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，然后發(fā)送給調(diào)制源選擇模塊102,調(diào)制源選 擇模塊102根據(jù)調(diào)制源，選擇將其輸出；
[0007] 當調(diào)制源選擇為偽隨機序列時，偽隨機序列生成模塊106用于根據(jù)用戶設(shè)置的調(diào) 制方式，將偽隨機序列映射為復數(shù)調(diào)制信號給調(diào)制源選擇模塊102,調(diào)制方式不同，偽隨機 序列生成模塊106輸出數(shù)據(jù)的序列格式也隨之不同，比如：調(diào)制方式為16QAM時，偽隨機序 列生成模塊106是將偽隨機序列的前2比特作為復數(shù)調(diào)制信號的一路a,后2比特作為復數(shù) 調(diào)制信號的另一路b，依次循環(huán)；而當調(diào)制方式為64QAM時，偽隨機序列生成模塊106是將 偽隨機序列的前3比特作為曰，后3比特作為b，依次循環(huán)，最終生成的調(diào)制信號送給調(diào)制元 選擇模塊102,調(diào)制源選擇模塊102根據(jù)調(diào)制源，選擇將其輸出；
[000引當調(diào)制源選擇為自定義數(shù)據(jù)文件時，調(diào)制文件存儲器104和存儲控制器105用于 實現(xiàn)自定義數(shù)據(jù)文件的存儲和讀取。當開始QAM調(diào)制前，系統(tǒng)的中央處理單元（圖1中沒 有畫出）首先將用戶自定義數(shù)據(jù)文件寫入到存儲器中，然后再按照用戶設(shè)置的調(diào)制方式從 存儲器中讀取自定義數(shù)據(jù)文件，將其映射為2路復數(shù)調(diào)制信號，并通過控制模塊101和存儲 控制器105寫入到調(diào)制文件存儲器104中；當開始調(diào)制后，存儲控制器105將2路復數(shù)調(diào)制 信號從調(diào)制文件存儲器104中讀取到調(diào)制源選擇模塊102中，調(diào)制源選擇模塊102根據(jù)調(diào) 制源，選擇將其輸出。
[0009] 由上可見，現(xiàn)有技術(shù)中主要存在兩個技術(shù)問題：
[0010] 1、在調(diào)制源選擇為偽隨機序列時，偽隨機序列產(chǎn)生模塊106對其所產(chǎn)生的偽隨機 序列進行映射，其映射原理為：首先產(chǎn)生串行的偽隨機序列，然后根據(jù)不同的調(diào)制方式將串 行碼流（偽隨機序列）的前N/2個比特、后N/2個比特分別作為復數(shù)調(diào)制信號a和b。對 于4QAM、8QAM、16QAM、64QAM、256QAM、512QAM、QPSK、8PSK、16PSK，N值分別為2、3、4、6、8、9、 2、3、4, M = 2^。所W，采用現(xiàn)有技術(shù)送種調(diào)制信號產(chǎn)生送種方法只能實現(xiàn)N為偶數(shù)的調(diào)制 方式，而像8QAM、8PSK等N為奇數(shù)的調(diào)制方式是不能實現(xiàn)的。
[0011] 2、在調(diào)制源選擇為自定義數(shù)據(jù)文件時，自定義數(shù)據(jù)文件由中央處理單元進行映 射，好處是支持自定義的星座圖。但當用戶重新配置自定義數(shù)據(jù)文件或者用戶修改了調(diào)制 方式時，中央處理單元都需要重新從存儲器中取出自定義數(shù)據(jù)文件，并按照修改后的調(diào)制 方式對數(shù)據(jù)進行映射處理。中央處理單元讀取非易失存儲器（例如Flash存儲器）的速 度通常都比較慢，并且中央處理器單元需要對自定義數(shù)據(jù)文件的每個數(shù)值進行映射，然后 再寫入到調(diào)制文件存儲器104。所W上述處理流程帶來了 W下問題：中央處理單元讀取、映 射、寫入的處理時間比較長，使得在修改調(diào)制方式、或者修改自定義數(shù)據(jù)文件時的響應時間 慢，并且占用了大量的中央處理器單元的資源；并且，對自定義數(shù)據(jù)文件進行映射時，比如 8QAM，郝么3比特的自定義數(shù)據(jù)文件的數(shù)值要被映射為2路更高數(shù)據(jù)位寬的復數(shù)調(diào)制信號， 為了保證星座圖上坐標的精確性，通常復數(shù)調(diào)制信號的數(shù)據(jù)位寬要達到16比特，也就是3 比特要放大到2路16比特，放大了近10倍，也就是說，存儲2路復數(shù)調(diào)制信號的存儲器的 容量是自定義數(shù)據(jù)文件的10倍，顯然，造成了極大的資源浪費。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的第二個技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種可W減少中央處 理單元處理時間，并節(jié)約其資源的自定義數(shù)據(jù)文件正交幅度調(diào)制信號的測量裝置及其調(diào)制 方法。
[0013] 本發(fā)明提出了一種可W生成自定義數(shù)據(jù)文件正交幅度調(diào)制信號的測量裝置，包括 系統(tǒng)控制單元、正交幅度調(diào)制單元和正交幅度控制單元，系統(tǒng)控制單元根據(jù)用戶輸入設(shè)置， 生成正交幅度調(diào)制方式、正交幅度調(diào)制源、基帶速率值、星座圖數(shù)據(jù)、載波頻率、自定義數(shù)據(jù) 文件或序列階數(shù)；正交幅度控制單元根據(jù)正交幅度調(diào)制方式、正交幅度調(diào)制源、基帶速率 值、星座圖數(shù)據(jù)、序列階數(shù)或自定義數(shù)據(jù)文件，生成復數(shù)調(diào)制信號；正交幅度調(diào)制單元根據(jù) 復數(shù)調(diào)制信號和載波頻率，生成正交幅度已調(diào)信號；所述的正交幅度控制單元包括基帶速 率控制模塊、存儲控制模塊、位寬轉(zhuǎn)換模塊和映射模塊，當正交幅度調(diào)制源為自定義數(shù)據(jù)文 件時，基帶速率控制模塊根據(jù)基帶速率值和調(diào)制方式，生成原始文件基帶時鐘和原始文件 調(diào)制時鐘；存儲控制模塊根據(jù)原始文件基帶時鐘和自定義數(shù)據(jù)文件，生成原始文件基帶數(shù) 據(jù)；位寬轉(zhuǎn)換模塊根據(jù)調(diào)制方式和原始文件調(diào)制時鐘，對原始文件基帶數(shù)據(jù)進行位寬轉(zhuǎn)換， 生成原始文件待調(diào)數(shù)據(jù)；映射模塊根據(jù)原始文件待調(diào)數(shù)據(jù)和星座圖數(shù)據(jù)，生成自定義數(shù)據(jù) 文件復數(shù)調(diào)制信號。
[0014] 在本發(fā)明所述的測量裝置中，所述的正交幅度調(diào)制單元還可W包括偽隨機序列生 成模塊和串并轉(zhuǎn)換模塊，當正交幅度調(diào)制源為偽隨機序列時，基帶速率控制模塊根據(jù)基帶 速率值和調(diào)制方式，生成偽隨機序列基帶時鐘和偽隨機序列調(diào)制時鐘；偽隨機序列生成模 塊根據(jù)偽隨機序列基帶時鐘和序列階數(shù)，生成偽隨機序列串行數(shù)據(jù)；串并轉(zhuǎn)換模塊根據(jù)調(diào) 制方式和偽隨機序列調(diào)制時鐘，對偽隨機序列串行數(shù)據(jù)進行串并轉(zhuǎn)換，生成偽隨機序列待 調(diào)數(shù)據(jù)；映射模塊根據(jù)偽隨機序列待調(diào)數(shù)據(jù)和星座圖數(shù)據(jù)，生成偽隨機序列復數(shù)調(diào)制信號。
[0015] 在本發(fā)明所述的測量裝置中，所述的映射模塊還可W包括地址生成模塊、星座圖 數(shù)據(jù)存儲模塊和復數(shù)調(diào)制信號生成模塊，所述的地址生成模塊根據(jù)正交幅度調(diào)制源，生成 映射地址；所述的星座圖數(shù)據(jù)存儲模塊存儲所述的星座圖數(shù)據(jù)；所述的復數(shù)調(diào)制信號生成 模塊根據(jù)正交幅度調(diào)制源、映射地址和星座圖數(shù)據(jù)，生成所述的復數(shù)調(diào)制信號。
[0016] 在本發(fā)明所述的測量裝置中，還可W當正交幅度調(diào)制源是自定義數(shù)據(jù)文件時，所 述的地址生成模塊選擇原始文件待調(diào)數(shù)據(jù)作為映射地址；所述的復數(shù)調(diào)制信號生成模塊根 據(jù)所述的映射地址讀取星座存儲模塊中的星座圖數(shù)據(jù)，并根據(jù)讀取的數(shù)據(jù)得到所述的自定 義數(shù)據(jù)文件復數(shù)調(diào)制信號。
[0017] 在本發(fā)明所述的測量裝置中，還可W當正交幅度調(diào)制源是偽隨機序列時，所述的 地址生成模塊選擇偽隨機序列待調(diào)數(shù)據(jù)作為映射地址；所述的復數(shù)調(diào)制信號生成模塊根據(jù) 所述的映射地址讀取星座存儲模塊中的星座圖數(shù)據(jù)，并根據(jù)讀取的數(shù)據(jù)得到所述的偽