專利名稱：多調(diào)制方式兼容的無線電設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及調(diào)制技術(shù)，包括但并不限于恒定包絡(luò)調(diào)制技術(shù)和非恒定包絡(luò)調(diào)制技術(shù)，以及與其適用的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)。
眾所周知有多種支持無線電通信的調(diào)制技術(shù)，例如，頻率調(diào)制(FM)的恒定包絡(luò)調(diào)制技術(shù)是眾所周知的，諸如π/4差分QP-SK的非恒定包絡(luò)調(diào)制技術(shù)也廣為人知。
適合與各種調(diào)制方式一起使用的數(shù)字信令技術(shù)也廣為人知，例如與FM一起使用的π/4差分QPSK(如上所述)和4電平FSK。雖然兩種技術(shù)都為人們所了解，但目前的技術(shù)容易支持快速采用以4電平FSK FM為基礎(chǔ)的無線電設(shè)備，而以π/4差分QPSK為基礎(chǔ)的非恒定包絡(luò)無線電設(shè)備面臨著更大的挑戰(zhàn)。雖然要在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上支持這種信令和調(diào)制方式時(shí)各種障礙在不久的將來必然存在，但對(duì)要求數(shù)字信令的用戶一般更喜歡選用4電平FSK FM以便較快實(shí)施。
無線電系統(tǒng)的用戶非常需要立即可行的數(shù)字信令，部分原因是頻譜效率，部分原因是為了支持各種需要的操作性能。然而，對(duì)這些相同的用戶而言，在目前已有技術(shù)下，他們不愿意以排斥下一代產(chǎn)品進(jìn)步為代價(jià)，也不愿意熱衷于下一代產(chǎn)品而忽略目前已得到的數(shù)字信令系統(tǒng)的代價(jià)進(jìn)行投資。簡(jiǎn)而言之，在將來可能有π/4差分QPSK無線電設(shè)備的前提下，系統(tǒng)的用戶不希望用4電平FSK FM系統(tǒng)來滿足立即的要求。然而在同時(shí)，同樣這些用戶又想現(xiàn)在實(shí)現(xiàn)數(shù)字信令的效益。
因此，對(duì)某些通信手段需要它們能滿足數(shù)字信令的當(dāng)前需要，例如4電平FSK FM，而同時(shí)又要以合理的經(jīng)濟(jì)效益適應(yīng)未來技術(shù)，例如π/4差分QSPK。
上述要求以及其它的要求通過提供一臺(tái)無線電收發(fā)機(jī)可基本上滿足，該無線電收發(fā)機(jī)包括具有奈奎斯特濾波器(Nyquistfilter)的一臺(tái)發(fā)射機(jī)和相關(guān)的沒有奈奎斯特濾波器的一臺(tái)接收機(jī)。
在一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)設(shè)計(jì)人員的意圖，該發(fā)射機(jī)可構(gòu)造成既能發(fā)射恒定包絡(luò)信號(hào)，也能發(fā)射非恒定包絡(luò)信號(hào)。而接收機(jī)對(duì)恒定包絡(luò)信號(hào)或非恒定包絡(luò)信號(hào)進(jìn)行接收并適當(dāng)解調(diào)。因而，系統(tǒng)可以接納大量用戶，其中某些用戶發(fā)送恒定包絡(luò)信號(hào)，而另一些用戶發(fā)送非恒定包絡(luò)信號(hào)。然而，不管發(fā)送型式如何，所有無線電設(shè)備都能接收并解調(diào)所有的信號(hào)。
這樣，恒定包絡(luò)發(fā)射機(jī)可以藕合到上述接收機(jī)使得4電平FSK無線電設(shè)備能滿足近期的需要，當(dāng)以后經(jīng)濟(jì)問題得到解決后，具有π/4差分QPSK發(fā)射機(jī)的無線電設(shè)備可以在該系統(tǒng)中采用。因此，系統(tǒng)操作員配備的無線電設(shè)備滿足即刻的需要，同時(shí)又保持可兼容的發(fā)展道路，容易適應(yīng)下一代產(chǎn)品。
在一個(gè)實(shí)施例中，恒定包絡(luò)信號(hào)和非恒定包絡(luò)信號(hào)可占據(jù)不同的頻譜帶寬，盡管如此，接收機(jī)仍能接收并適當(dāng)解調(diào)這兩種信號(hào)。


圖1a-b包括表示現(xiàn)有技術(shù)的4電平FSK FM發(fā)射機(jī)和接收機(jī)結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖2a-b包括表示現(xiàn)有技術(shù)的π/4差分QSPK發(fā)射機(jī)和接收機(jī)結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖3a-c包括分別表示一個(gè)4電平發(fā)射機(jī)和一個(gè)π/4差分QPSK發(fā)射機(jī)及適用于這兩種發(fā)射機(jī)的接收機(jī)的方框圖。
圖4示出中頻(IF)濾波器設(shè)計(jì)的約束條件。
圖5a表示一個(gè)積分和清除濾波器(dump filter)的脈沖響應(yīng)。
圖5b表示該積分和清除濾波器的頻率響應(yīng)。
圖5c表示該積分和清除濾波器的頻帶限制頻率響應(yīng)。
在描述本發(fā)明的實(shí)施例之前，首先簡(jiǎn)單地描述一下目前所建議的4電平FSK和π/4差分QPSK收發(fā)機(jī)的結(jié)構(gòu)是有益的。
圖1a示出一個(gè)4電平FSK發(fā)射機(jī)(100)的相應(yīng)的組成部分，該發(fā)射機(jī)包括一個(gè)奈奎斯特濾波器(102)，它具有滾降(roll-off)系數(shù)0.2，該奈奎斯特濾波器處理4電平數(shù)據(jù)成為增長(zhǎng)余弦(raised cosine)的平方根的函數(shù)。
在奈奎斯特濾波器之后是一個(gè)調(diào)頻器(103)，它具有0.27的偏差指數(shù)，該調(diào)頻器能對(duì)前面濾波的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效積分，然后用預(yù)定的載頻對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行頻率調(diào)制，如以ej(φ+ωt)表示。為了簡(jiǎn)單起見，上述功能容易在DSP，諸如由莫托羅拉公司生產(chǎn)并銷售的DSP56000系列設(shè)備中實(shí)施。所描述的部件以及沒有描述但是一般包括在發(fā)射機(jī)中的其它部件(如功率放大器)是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所熟知的，因此在此沒有必要作進(jìn)一步的描述。
圖1b示出一個(gè)建議的4電平FSK接收機(jī)(125)的相應(yīng)的組成部件。一個(gè)IF濾波器(127)對(duì)所接收的調(diào)制信號(hào)(126)進(jìn)行濾波，該濾波的信號(hào)隨后進(jìn)行頻率解調(diào)。在該實(shí)施例中，頻率解調(diào)器包括一個(gè)反正切裝置(128)，它將其信號(hào)饋送到一個(gè)差分加法器(129)，其反向輸入耦合到一個(gè)單位取樣延時(shí)器(unit sample delay)(131)。(雖然描述成一個(gè)差分加法器，這個(gè)部件實(shí)際上是一個(gè)近似差分器。近似是在離散時(shí)間系統(tǒng)的第一差分基礎(chǔ)上向連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的真正差分器近似。)差分加法器(129)的輸出耦合到一個(gè)奈奎斯特濾波器(132)(同樣具有0.2的滾降系數(shù))，存在于奈奎斯特濾波和解調(diào)的信號(hào)中的結(jié)果數(shù)據(jù)由一個(gè)隨機(jī)變化比特恢復(fù)裝置(133)進(jìn)行恢復(fù)。
對(duì)于上面描述的發(fā)射機(jī)(100)，上面一般涉及的功能可以很容易在DSP上得到實(shí)施，并且為本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所熟知，因而在此不需作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
圖2a示出建議的π/4差分QPSK發(fā)射機(jī)(200)。這里再假定有一個(gè)4電平數(shù)據(jù)源(201)，一個(gè)加法器(202)將該數(shù)據(jù)與經(jīng)單位取樣延時(shí)器(203)處理的反饋信號(hào)相加，加法器與單位取樣延時(shí)器合作構(gòu)成一個(gè)差分譯碼器，然后相位調(diào)制器(204)處理譯碼信號(hào)為ejφ的函數(shù)，從而獲得本實(shí)施例的每個(gè)符號(hào)(symbol)一個(gè)樣值的同相與正交分量的復(fù)合物，同相和正交分量隨后進(jìn)行奈奎斯特濾波(206)(其中滾降系數(shù)＝0.2)，并與適當(dāng)?shù)妮d頻(208)混合(207)以獲得所要求的調(diào)制。
圖2b示出一個(gè)適于接收并解調(diào)上述發(fā)射機(jī)(200)發(fā)出的信號(hào)的建議的π/4差分QPSK接收機(jī)。該接收機(jī)(225)接收該調(diào)制(226)并將接收的信號(hào)進(jìn)行奈奎斯特濾波(227)，奈奎斯特濾波器(227)的滾降系數(shù)為0.2。相位解調(diào)器(228)處理奈奎斯特濾波的信號(hào)成為反正切的函數(shù)，隨后將相位解調(diào)的信號(hào)提供給差分加法器(231)，它接收相位解調(diào)信號(hào)和經(jīng)過單位取樣延時(shí)器(232)處理的相位解調(diào)信號(hào)。隨后結(jié)果的信號(hào)在積分和清除濾波器(233)中進(jìn)行處理。然后，隨機(jī)變化比特恢復(fù)器(234)對(duì)譯碼的信號(hào)進(jìn)行處理，從而獲得一個(gè)4電平數(shù)據(jù)輸出，如上面參照?qǐng)D1b所提到的。
上面對(duì)π/4差分QPSK調(diào)制的發(fā)射機(jī)(200)和接收機(jī)(225)所描述的部件以及適用于構(gòu)成接收機(jī)和發(fā)射機(jī)的其它部件，例如功率放大器，傳輸元件等等，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說都是熟知的。因此，在此不必作進(jìn)一步的描述。
上面描述的恒定包絡(luò)和非恒定包絡(luò)接收機(jī)與發(fā)射機(jī)相互間基本上不兼容。例如，由第一個(gè)描述的發(fā)射機(jī)(100)提供的4電平FSK FM調(diào)制不能用第二個(gè)描述的接收機(jī)(225)進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕邮蘸妥g碼。因此，一旦在一個(gè)特定的系統(tǒng)中選用了某種發(fā)射機(jī)/接收機(jī)(100/125或200/225)，就排除與以后選擇的原先沒有設(shè)計(jì)的發(fā)射機(jī)/接收機(jī)的兼容能力。
現(xiàn)在參見圖3a-c，這里提出一種解決上述困難的方法。
首先，在圖3a中，適用在12.5KHz信道傳輸4電平FSK FM調(diào)制的恒定包絡(luò)發(fā)射機(jī)如標(biāo)號(hào)300所示。該恒定包絡(luò)發(fā)射機(jī)(300)通過一個(gè)增長(zhǎng)余弦奈奎斯特濾波器(302)(具有0.2的滾降系數(shù))對(duì)輸入的4電平數(shù)據(jù)(301)進(jìn)行處理，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員會(huì)注意到，前面描述中所建議的發(fā)射機(jī)包括的奈奎斯特濾波器，其中增長(zhǎng)余弦函數(shù)在發(fā)射機(jī)和接收機(jī)中都以平方根函數(shù)出現(xiàn)，而在這里的增長(zhǎng)余弦函數(shù)則不受這種約束。在這一實(shí)施例中，奈奎斯特濾波不是分布在發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間，所有的奈奎斯特濾波都出現(xiàn)在傳輸端。
在奈奎斯特濾波之后，差分譯碼器(303)把在頻帶有限濾波器(304)中的奈奎斯特濾波的信號(hào)處理為 (πfT)/(sin(πfT)) 。在本實(shí)施例中，一個(gè)特別的設(shè)計(jì)問題是要計(jì)算該濾波器(304)的脈沖響應(yīng)。假定H(ω)＝理想的奈奎斯特增長(zhǎng)余弦濾波器的頻率響應(yīng)。
標(biāo)稱角頻率為1弧度/秒。
標(biāo)稱符號(hào)時(shí)間(以T表示)為π秒。
H(ω)＝1 當(dāng)｜ω｜≤1-αH(ω)＝ 1/2 + 1/2 cos[ (π(｜ω｜-1+α))/(2α) ] 當(dāng)1-α＜｜ω｜≤1+αH(ω)＝0 當(dāng)1+α＜｜ω｜使用付立葉反變換可得出濾波器的脈沖響應(yīng)為h(t)＝ 1/(2π) ∫∞-∞H(ω)ejωtdω＝ 1/(π) ∫∞0H(ω)cos(ωt)dω 因?yàn)镠(ω)是偶函數(shù)=1π∫01-αcos(ωt)dω+12π∫1-α1+αcos(ωt)dω]]>+12π∫1-α1+αcos[π(ω-1+α)2α]cos(ωt)dω]]>利用乘法規(guī)則，cos(x)cos(y)＝0.5cos(x+y)+0.5cos(x-y)，可進(jìn)行積分運(yùn)算。
h(t)=sin((1-α)t)πt+sin((1+α)t)2πt]]>+sin(π+(1+α)t)-sin((1-α)t)4π[π2α+t]]]>
+sin(π-(1+α)t)+sin((1-α)t)4π[π2α-t]]]>然后，利用sin(π+x)＝-sin(x)，并且利用代數(shù)同類項(xiàng)合并，得到下面的結(jié)果。
h(t)=π8α2tsin((1+α)t)+sin((1-α)t)(π2α)2-t2]]>最后，利用sin(x+y)+sin(x-y)＝2sin(x)cos(y)得出h(t)=πsin(t)cos(αt)t(π2-4α2t2)]]>濾波函數(shù)h(t)現(xiàn)在可以在離散時(shí)間間隔內(nèi)進(jìn)行取樣，從而在DSP設(shè)備中實(shí)現(xiàn)奈奎斯特增長(zhǎng)余弦有限脈沖響應(yīng)(FIR)濾波器。
現(xiàn)在考慮整形濾波器f(t)。假定F(ω)等于該整形濾波器(304)的頻率響應(yīng)，T是符號(hào)時(shí)間，對(duì)于9600b/s，T等于208.333微秒，而對(duì)于用于上述H中的標(biāo)稱系統(tǒng)而言，T等于π秒，因而F(ω)=ωT2sin(ωT2)]]>上式對(duì)所有的頻率都成立。對(duì)奈奎斯特濾波器H(ω)，滾降系數(shù)為0.2時(shí)，-1.2π＜ωT＜1.2π成為F(ω)最有意義的頻率范圍。這樣一個(gè)濾波器函數(shù)不能用基本微積分直接進(jìn)行積分，雖然可以用數(shù)字方法來計(jì)算反付立葉積分，但是很困難?？刹捎秒x散付立葉變換方法或該變換的FFT形式來加速計(jì)算過程，假定有足夠的處理能力，這種方法是適用的。然而在本實(shí)施例中將介紹另一種方法。此時(shí)，函數(shù)F用余弦項(xiàng)的付立葉級(jí)數(shù)來近似，然后將其轉(zhuǎn)換到時(shí)域。首先，選擇一個(gè)近似F的適當(dāng)?shù)臅r(shí)間間隔。它必須大于等于正或負(fù)1.2π，而小于正或負(fù)2π，因?yàn)樵贔中ωT處的一個(gè)奇異點(diǎn)等于π，正或負(fù)1.3333π組成了一個(gè)有用的間隔，因?yàn)檫@使得當(dāng)用因子8對(duì)H取樣時(shí)，允許各樣值相隔六個(gè)樣值。
基于上面的分析，F(xiàn)(x)＝ (πx)/(sin(πx)) 這里x＝標(biāo)稱頻率＝fT＝ (ωT)/(2π)=fo+ΣK=1∞fKcos[2πkx1.33333]]]>這是付立葉級(jí)數(shù)展開式。
f0＝0.75∫2/3-2/3F(x)dxfK＝1.5∫2/3-2/3F(x)cos〔 (2πkx)/1.33333 〕dx K＞0上述積分很容易進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，下面列出計(jì)算出的前12項(xiàng)。
表1K fK0 1.356971 -0.48392 0.1890433 -0.09821024 0.0594481
5 -0.03960596 0.02817917 -0.02103048 0.01627469 -0.012957110 0.010554111 -0.00875928通過畫出函數(shù)F(x)及其付立葉級(jí)數(shù)近似，可發(fā)現(xiàn)它們之間極其緊密的聯(lián)系。雖然在奈奎斯特濾波器截止之前靠近頻帶邊緣處的誤差近似為2%，但在其通帶中的大部分位置的級(jí)數(shù)為所需值的1%之內(nèi)。
然后可對(duì)級(jí)數(shù)進(jìn)行下面的付立葉逆變換f(t)＝ 1/(2π) ∫∞-∞F(ω)ejωtdω=12π∫-∞∞[fo+ΣK=1∞fKcos[KωT1.33333]]ejωtdω]]>=12π[foδ(t)+ΣK=1∞fK2δ(t+0.75KT)+ΣK=1∞fK2δ(t-0.75KT)]]]>其中狄拉克三角(Dirac delta)函數(shù)以δ(t)表示。
當(dāng)每一符號(hào)取樣8樣值時(shí)，在0.75×8＝6樣值間隔內(nèi)不會(huì)得到零樣值，中間的或第0個(gè)樣值的幅值為fo，對(duì)K＝±1，±2，±3等等，其樣值的幅度為fk/2。然后將其與上面所計(jì)算的h(t)函數(shù)級(jí)聯(lián)就能得到該濾波器所需要的濾波器。
濾波之后，積分函數(shù)(306)完成差分譯碼過程。然后，該信號(hào)可進(jìn)行頻率調(diào)制為ej(φ+ωt)的函數(shù)，并保持偏移指數(shù)為0.25。最后，根據(jù)特定的用途，調(diào)制結(jié)果可進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆糯蠛桶l(fā)送。
圖3b示出一個(gè)適用于傳送具有6.25KHz帶寬的π/4差分QPSK信號(hào)的非恒定包絡(luò)發(fā)射機(jī)，加法器(327)接收4電平數(shù)據(jù)輸入(326)并將其與反饋信號(hào)(328)相加。這提供一個(gè)差分譯碼過程，如上面參照?qǐng)D2a所述。也和圖2a所示的一樣，相位調(diào)制器(329)對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，并提供每個(gè)符號(hào)一個(gè)樣值的同相和正交分量。這些分量隨后在增長(zhǎng)余弦奈奎斯特濾波器(331)中進(jìn)行濾波。與前面描述的恒定包絡(luò)發(fā)射機(jī)(300)一樣，該增長(zhǎng)余弦奈奎斯特濾波器(331)的滾降系數(shù)是0.2，并且把信號(hào)處理為增長(zhǎng)余弦的平方根函數(shù)。相反，從源至目的的所有的奈奎斯特處理過程都出現(xiàn)在發(fā)射機(jī)(325)中。在奈奎斯特濾波之后，混合器(332)將信息信號(hào)與適當(dāng)?shù)妮d波頻率(333)混合，得到所需的π/4差分QPSK調(diào)制結(jié)果。
圖3c示出適用于接收并譯碼上述任一發(fā)射機(jī)(300和325)來的調(diào)制的一個(gè)接收機(jī)。所接收的調(diào)制(351)耦合到松馳IFF/濾波器(352)。嚴(yán)格設(shè)計(jì)該IF濾波器使得接收機(jī)(350)既能接收寬頻調(diào)制信號(hào)(存在于12.5KHz信道中)，又能接收窄線性調(diào)制信號(hào)(存在于6.25KHz信道中)。特別是，該IF的設(shè)計(jì)必須具有足夠?qū)捛易銐蚱降耐◣挾?，以避免符?hào)間的干擾，同時(shí)具有足夠窄的阻帶寬度，以允許6.25KHz信道間隔。對(duì)在6.25KHz信道內(nèi)通過速度為9600比特/秒的系統(tǒng)，濾波器的設(shè)計(jì)約束條件示于圖4。如上所述，在發(fā)射機(jī)中有滾降系數(shù)為0.2的奈奎斯特增長(zhǎng)余弦濾波器。阻帶寬度限制是6.25KHz，而通帶寬度的限制要超過
(1+α) 9600/2 ＝5.76KHz因?yàn)樗璧霓D(zhuǎn)換比率r＝ (阻帶寬度)/(通帶寬度) ＜ 6.25/5.76 ＝1.085所以在一個(gè)單一有限脈沖響應(yīng)結(jié)構(gòu)中實(shí)施這樣的濾波器時(shí)所需要的濾波系數(shù)的數(shù)目大約為350。由于計(jì)算的復(fù)雜性與濾波系數(shù)數(shù)目成正比，因此，這是一個(gè)明顯的不足之處。在本實(shí)施例中，松馳IF濾波器(352)在DSP設(shè)備中使用兩個(gè)FIR濾波器。特別是，一個(gè)十中取一濾波器首先將帶寬變得足夠窄以減小提供給后面濾波器的取樣率，后面的濾波器提供快速濾波器滾降。在本實(shí)施例中的兩個(gè)FIR濾波器都是等脈動(dòng)設(shè)計(jì)。第一個(gè)FIR濾波器獲得80dB的阻帶抑制，其抑制頻率為4.68KHz，通過頻率為3KHz。第二個(gè)FIR濾波器的阻止頻率為3.00KHz，通過頻率為2.88KHz。兩個(gè)FIR濾波器的參數(shù)如表2所示表2參數(shù) FIR1 FIR2fs＝取樣頻率 38.4KHz 7.68KHzf1＝通帶角頻率 3.00KHz 2.88KHzf2＝阻帶角頻率 4.68KHz 3.00KHzr＝轉(zhuǎn)換率＝f1/f21.56 1.04165阻帶抑制 100dB 57.5dB
通帶脈動(dòng) 0.0012dB 0.4dB濾波系數(shù)數(shù)目 128 128雖然與6.25KHz信道的特定要求相比，第二個(gè)FIR濾波器具有較緊密的轉(zhuǎn)換率，但它與前面所述的方式相比要具有較小的濾波器系數(shù)。
緊接IF濾波之后，頻率解調(diào)器(353)解調(diào)恒定包絡(luò)信息。在此程度上，頻率解調(diào)器包括一個(gè)反正切單元(354)，一個(gè)差分加法器(356)和一個(gè)單位取樣延遲通路(357)，如在前面參照建議的4電平FSK接收機(jī)(125)所描述的。
接收機(jī)(350)還包括基本上如前面對(duì)π/4差分QPSK接收機(jī)(255)所描述的差分譯碼器(358)，它包括單位取樣延遲通路(357)和差分加法器(356)，并與積分和清除濾波器(359)相連。該積分和清除濾波器主要包括一個(gè)線性濾波器，它在預(yù)定的取樣周期內(nèi)進(jìn)行積分，然后將過去的數(shù)據(jù)進(jìn)行清除，準(zhǔn)備新的積分窗口。該積分和清除濾波器的脈沖響應(yīng)于示圖5a，其中縱坐標(biāo)表示標(biāo)稱幅度，而橫坐標(biāo)表示T＝1秒以秒為單位的標(biāo)稱時(shí)間。相應(yīng)的頻率響應(yīng)(公知的 (sin(πft))/(πfT) 濾波器響應(yīng)的反射)示于圖5b，其中仍以縱坐標(biāo)表示標(biāo)稱幅值，橫坐標(biāo)表示T＝1秒以赫茲為單位的標(biāo)稱頻率。在該積分和清除濾波器(359)中，某些旁瓣部分被從該頻率響應(yīng)濾除掉，而得到一個(gè)帶寬有限濾波器。為了取得好的符號(hào)恢復(fù)，必須獲得在 (-(1+α))/(2T) Hz到 (1+α)/(2T) Hz范圍內(nèi)的頻率響應(yīng)。利用在1/T Hz處的頻譜零點(diǎn)，該響應(yīng)被限定為在1/THz的處截止的一個(gè)低通濾波器。所獲得的頻率響應(yīng)示于圖5c，其中縱坐標(biāo)與橫坐標(biāo)的表示與前面的圖5b的描述一致。
該濾波器(359)的脈沖響應(yīng)可利用付立葉反變換直接計(jì)算。精確解可用正弦積分函數(shù)表示如下。
假定H(x)＝帶寬有限濾波器的頻率響應(yīng)＝ (sin(πx))/(πx) ｜X｜＜1＝0 ｜X｜≥1h(x)＝H(x)的付立葉反變換 假定ω＝2πx＝ 1/(π) ∫2π02/(ω) sin〔 (ω)/2 〕cos(ωt)dω 因?yàn)镠(ω)是偶函數(shù)＝ 1/(π) ∫2π01/(ω) 〔sin〔〔t+ 1/2 〕ω〕-sin〔〔t- 1/2 〕ω〕〕dω 利用三角定理=1π[∫02π(t+1/2)sin(Y)dyy-∫02π(t-12)sin(y)dyy]]]>變量替換＝ 1/(π) 〔sin〔2π〔t+ 1/2 〕〕-sin〔2π〔t- 1/2 〕〕〕其中sin(x)＝∫π0(sin(t))/(t) dt在此之后還提供一個(gè)隨機(jī)變化比特恢復(fù)器(361)，并恢復(fù)所得到的4電平數(shù)據(jù)。
根據(jù)上面所述的結(jié)構(gòu)，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員會(huì)明確認(rèn)識(shí)到下述要點(diǎn)。首先，接收機(jī)中沒有奈奎斯特濾波。所有的奈奎斯特濾波都出現(xiàn)在發(fā)射機(jī)中(滾降率是在奈奎斯特濾波器中進(jìn)行控制的一個(gè)重要變量。在利用奈奎斯特濾波器的現(xiàn)有技術(shù)的無線電收發(fā)機(jī)中，發(fā)射機(jī)濾波器與接收機(jī)濾波器的這個(gè)滾降率必須是相同的。而在本發(fā)明中，接收機(jī)與該變量無關(guān)，因此可以從使用不同滾降率值的不同發(fā)射機(jī)接收信號(hào));第二，該接收機(jī)能夠有效地解調(diào)并恢復(fù)恒定包絡(luò)信號(hào)或非恒定包絡(luò)信號(hào)，如4電平FSK FM或π/4差分QPSK線性調(diào)制;第三，該接收機(jī)能適應(yīng)這些不同的調(diào)制型式，而不必顧及其不同的信道寬度，本案中分別分12.5KHz和6.25KHz。
根據(jù)上面所描述的結(jié)構(gòu)，通過4電平FSK FM發(fā)射機(jī)與所描述的兼容接收機(jī)相耦合，系統(tǒng)操作人員可選擇實(shí)現(xiàn)數(shù)字信令的優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)線性傳輸技術(shù)使得π/4差分QPSK發(fā)射機(jī)變得經(jīng)濟(jì)時(shí)，操作人員可將此發(fā)射機(jī)應(yīng)用于系統(tǒng)中與同一可兼容的接收機(jī)相耦合，如用于恒定包絡(luò)收發(fā)機(jī)。不管調(diào)劑型式和帶寬要求如何不同，同一接收機(jī)可在這些不同的單元中實(shí)現(xiàn)兼容通信。
權(quán)利要求
1.一種無線電收發(fā)機(jī)，其特征在于A)、一個(gè)發(fā)射機(jī)，包括一個(gè)奈奎斯特濾波器；B)、一個(gè)接收機(jī)，不包括奈奎斯特濾波器。
2.如權(quán)利要求1所述的無線電收發(fā)機(jī)，其特征在于A)、該發(fā)射機(jī)至少發(fā)射下列信號(hào)之一ⅰ)、恒定包絡(luò)信號(hào);和ⅱ)、非恒定包絡(luò)信號(hào);以及B)、該接收機(jī)接收并適當(dāng)解調(diào)下列信號(hào)ⅰ)、恒定包絡(luò)信號(hào);和ⅱ)、非恒定包絡(luò)信號(hào)。
3.如權(quán)利要求2所述的無線電收發(fā)機(jī)，其進(jìn)一步的特征在于A)、發(fā)射的恒定包絡(luò)信號(hào)占據(jù)第一頻譜帶寬;B)、發(fā)射的非恒定包絡(luò)信號(hào)占據(jù)第二頻譜帶寬，第二頻譜帶寬與第一頻譜帶寬不同;C)、接收的恒定包絡(luò)信號(hào)占據(jù)第一頻譜帶寬;D)、接收的非恒定包絡(luò)信號(hào)占據(jù)第二頻譜帶寬。
4.如權(quán)利要求3所述的無線電收發(fā)機(jī)，其進(jìn)一步特征在于所述的發(fā)射機(jī)進(jìn)一步包括A)、差分編碼裝置，耦合到對(duì)輸入信息信號(hào)進(jìn)行濾波的奈奎斯特濾波器，使調(diào)制信號(hào)的相位值有選擇地轉(zhuǎn)動(dòng)某一預(yù)定值;B)、頻率調(diào)制裝置，耦合到差分編碼裝置，用于輸出調(diào)制的信號(hào)。
5.一種無線電通信系統(tǒng)，其特征在于A)、第一組收發(fā)機(jī)，每一收發(fā)機(jī)包括ⅰ)、一個(gè)發(fā)射機(jī)，包括至少一個(gè)奈奎斯特濾波器，發(fā)射占據(jù)第一頻譜帶寬的恒定包絡(luò)信號(hào);ⅱ)、接收機(jī)裝置，它沒有奈奎斯特濾波器，用于接收并適當(dāng)解調(diào)下面兩種信號(hào)a)、占據(jù)第一頻譜帶寬的恒定包絡(luò)信號(hào);和b)、占據(jù)第二頻譜帶寬的非恒定包絡(luò)信號(hào)，第二頻譜帶寬與第一頻譜帶寬不同;B)、第二組收發(fā)機(jī)，每個(gè)包括ⅰ)、一個(gè)發(fā)射機(jī)，它包括至少一個(gè)奈奎斯特濾波器，發(fā)射占據(jù)第二頻譜帶寬的非恒定包絡(luò)信號(hào);ⅱ)、接收裝置，它沒有奈奎斯特濾波器，用于接收并適當(dāng)解調(diào)下面的信號(hào)a)、占據(jù)第一頻譜帶寬的恒定包絡(luò)信號(hào);b)、占據(jù)第二頻譜帶寬的非恒定包絡(luò)信號(hào);以便第一組收發(fā)機(jī)中的收發(fā)機(jī)可與第二組中的收發(fā)機(jī)進(jìn)行兼容通信。
全文摘要
與寬信道恒定包絡(luò)4電平FSK FM調(diào)制和窄信道π/4差分QPSK線性調(diào)制都兼容的一個(gè)接收機(jī)(350)能在改進(jìn)的恒定包絡(luò)和非恒定包絡(luò)發(fā)射機(jī)之間實(shí)現(xiàn)兼容交互作用。所有的奈奎斯特濾波都發(fā)生在發(fā)射機(jī)中，在接收機(jī)中沒有奈奎斯特濾波。
文檔編號(hào)H04L27/18GK1064380SQ9111274
公開日1992年9月9日 申請(qǐng)日期1991年12月19日 優(yōu)先權(quán)日1990年12月19日
發(fā)明者阿蘭·L·威爾森, 馬克·C·庫達(dá)克, 布來德雷·M·希本, 誒利克·F·祖澳爾科, 斯蒂文·C·雅斯皮 申請(qǐng)人:莫托羅拉公司