【文章內(nèi)容簡介】 便做到自動(dòng)監(jiān)測。(5)編碼方案對(duì)發(fā)送消息類型不應(yīng)有任何限制，即能適用于信源變化。這種與信源的統(tǒng)計(jì)特性無關(guān)的性質(zhì)稱為對(duì)信源具有透明性。(6)低誤碼增殖。對(duì)于某些基帶傳輸碼型，信道中產(chǎn)生的單個(gè)誤碼會(huì)擾亂一段譯碼過程，從而導(dǎo)致譯碼輸出信息中出現(xiàn)多個(gè)錯(cuò)誤，這種現(xiàn)象稱為誤碼增殖。(7)高的編碼效率。(8)編譯碼設(shè)備應(yīng)盡量簡單。上述各項(xiàng)原則并不是任何基帶傳輸碼型均能完全滿足，往往是依照實(shí)際要求滿足其中若干項(xiàng)[16]。3 QPSK調(diào)制解調(diào)的原理 相移鍵控系統(tǒng)概述相移鍵控是目前擴(kuò)頻系統(tǒng)中大量使用的調(diào)制方式，也是和擴(kuò)頻技術(shù)結(jié)合最成熟的調(diào)制技術(shù)，原則上看是一種線性調(diào)制。從基帶變換到中頻以及射頻，中間的頻譜搬移和信號(hào)放大需要一個(gè)要求較高的線性信道，因而，設(shè)計(jì)要求較高。相移鍵控系統(tǒng)中，有待傳輸?shù)幕鶐?shù)字脈沖控制著載波相位的變化，從而形成振幅與頻率不變，而相位取離散值變化的已調(diào)波。 二進(jìn)制相移鍵控對(duì)于二進(jìn)制相移鍵控BPSK（Binary Phase Shift Keying）來說，就是二進(jìn)制的數(shù)字信號(hào)0和1分別用載波的0和π來表示。其表達(dá)式由公式()給出: ()式中，An為二進(jìn)制數(shù)字， () 四相相移鍵控四相相移鍵控QPSK是MPSK[17]的一種特殊情況。它是利用載波四個(gè)不同的相位來表征數(shù)字信息的調(diào)制方式。因此，對(duì)于輸入的二進(jìn)制數(shù)字序列應(yīng)該先進(jìn)行分組，將每兩個(gè)比特編為一組；然后用4種不同的載波相位去表征它們。例如，若輸入二進(jìn)制數(shù)字信息序列為lO1lOlOO，則可將它們分成10，1l，01，00，然后用4種不同的相位來分別表示它們。由于每一種載波相位代表2個(gè)比特信息。故每個(gè)四進(jìn)制碼元又被稱為雙比特碼元。由于四相絕對(duì)移相調(diào)制可以看作兩個(gè)正交的二相絕對(duì)移相調(diào)制的合成，故QPSK信號(hào)的產(chǎn)生方法采用相位選擇法，[18]。輸入 輸出 0176。 90176。 180176。 270176。 帶通濾波器 邏輯選相電路串/并轉(zhuǎn)換 四相載波發(fā)生器 相位選擇法的組成方框圖，四相載波發(fā)生器分別送出調(diào)相所需的4種不同相位的載波，即數(shù)字載波信號(hào)。按照串／并變換器輸出雙比特碼元的不同，邏輯選相電路輸出相應(yīng)相位的載波。雙比特碼元ab為00時(shí)，輸出相位為0176。的載波；ab為01時(shí)，輸出相位為90176。的載波；ab為10時(shí)，輸出相位為180176。的載波；ab為11時(shí)，輸出相位為270176。的載波。根據(jù)MPSK調(diào)制原理，[19]。電路主要由分頻器和四選開關(guān)等組成，分頻器對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行分頻和計(jì)數(shù)，并輸出4路頻率相同而相位不同的相干數(shù)字載波信號(hào)；四選一開關(guān)是在基帶信號(hào)的控制下，對(duì)4路載波信號(hào)進(jìn)行選通，輸出數(shù)字QPSK信號(hào)。但這還不是真正的QPSK信號(hào)，需要在FPGA器件外部加一個(gè)D／A變換器，將輸出轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)。CLK START 基帶信號(hào) 分 頻0176。90176。180176。270176。串/并轉(zhuǎn)換四選一開關(guān)調(diào)制信號(hào) MPSK調(diào)制方框圖 ，輸入時(shí)鐘信號(hào)clk及使能信號(hào)start，當(dāng)start為高電平時(shí)才進(jìn)行QPSK調(diào)制，輸入基帶信號(hào)X為0 1 0 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0進(jìn)行串／并變換?；鶐盘?hào)x由一路信號(hào)變?yōu)閮陕凡⑿行盘?hào)，變換后分別為a信號(hào)和b信號(hào)，則ab信號(hào)構(gòu)成兩位并行信號(hào)yy。 串／并變換 信號(hào) 碼元 a 1 1 0 0 1 1 1 0 0 b 0 1 0 1 0 1 0 0 0 ab=yy 10 11 00 01 10 11 10 00 00時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)入八分頻計(jì)數(shù)器q進(jìn)行分頻得到4種不同相位的載波。載波相位為0176。、90176。、180176。、270176。的4種載波。 調(diào)制信號(hào)說明 信號(hào)yy 載波相位 載波波形 載波符號(hào) 00 0176。 f3 01 90176。 f2 10 180176。 f1 11 270176。 f0四選一開關(guān)根據(jù)信號(hào)yy值，選擇載波對(duì)應(yīng)相位進(jìn)行輸出，可得到已調(diào)信號(hào)Y。如表32所示，當(dāng)yy值為“0”，選擇輸出對(duì)應(yīng)的載波f3；當(dāng)yy值為“1”，選擇輸出對(duì)應(yīng)的載波f2；當(dāng)yy值為“2”，選擇輸出3對(duì)應(yīng)的載波fl；當(dāng)yy值為“3”，選擇輸出對(duì)應(yīng)的載波f0，即最終選擇輸出的載波波形就構(gòu)成r調(diào)制信號(hào)Y。當(dāng)start為高電平時(shí)，進(jìn)行調(diào)制，仿真結(jié)果如圖3所示，選擇相位分別為0176。，180176。，180176。，270176。,0176。，90176。 QPSK信號(hào)可以表示為 ()式中，是載波的角頻率，是第k個(gè)碼元的載波相位取值，Ts是一個(gè)發(fā)送碼元的持續(xù)時(shí)間，它將取可能的四種相位之一，g(t)是發(fā)送碼元的波形函數(shù)。是可以取區(qū)間（0，2π）任何離散值的隨機(jī)變量，可取的個(gè)數(shù)由調(diào)制方式的進(jìn)制來決定。在QPSK調(diào)制系統(tǒng)中，發(fā)送端可取的相位值為四個(gè)。 將上式展開，得到： （） 令，則兩者的取值為隨機(jī)的離散值，和選定的相位有關(guān)，在星座圖的映射中對(duì)應(yīng)同相和正交分量，反映其在映射圖中的矢量位置。 對(duì)于四種相位的選擇，存在π/2體系和π/4體系。π/2體系對(duì)應(yīng)n=0，π/2，π，3π/2四個(gè)離散值。π/4體系對(duì)應(yīng)n=π/4，3π/4，5π/4，7π/4四個(gè)離散值。 從式()可以看出，四相調(diào)制的波形，可以看成是對(duì)兩個(gè)正交載波進(jìn)行二進(jìn)制幅度調(diào)制的信號(hào)之和。從Xn和Yn的取值，容易發(fā)現(xiàn)兩者具有一定的矢量約束關(guān)系，保證兩者合成的矢量點(diǎn)在落在同一圓周上。這個(gè)關(guān)系意味著，系統(tǒng)的非線形失真對(duì)QPSK系統(tǒng)的可靠性影響很小。 QPSK調(diào)制原理 QPSK信號(hào)有00、011四種狀態(tài)。所以．對(duì)輸人的二進(jìn)制序列，首先必須分組，每兩位碼元一組。然后根據(jù)組合情況，用載波的四種相位表征它們。QPSK信號(hào)實(shí)際上是兩路正交雙邊帶信號(hào)。QPSK調(diào)制器可以看成由兩個(gè)BPSK調(diào)制器構(gòu)成。輸入的串行二進(jìn)制序列經(jīng)過串并轉(zhuǎn)換后，分成兩路速率減半的序列，然后經(jīng)過極性轉(zhuǎn)換后變成兩路雙極性二電平信號(hào)I (t)和Q (t)，然后跟cos2πf t和sin 2πf t相乘進(jìn)行調(diào)制，相加后即得到QPSK信號(hào)。: QPSK調(diào)制過程,可以看出，QPSK是由兩路BPSK信一號(hào)構(gòu)成，且兩路信號(hào)相互正交的，即相位差相差90176。，兩路BPSK信號(hào)相加，即得到QPSK信號(hào)。 QPSK解調(diào)原理在QPSK解調(diào)中，常采用相干解調(diào)[18] [12] [21] [22]，其原理框圖見下圖所示： QPSK解調(diào)過程相干解調(diào)中，正交路和同相路分別設(shè)置兩個(gè)相關(guān)器(或匹配濾波器)，得到I(t)和Q(t)，經(jīng)電平判決和并一串變換后即可恢復(fù)原始信息。當(dāng)然，如果調(diào)制端是差分編碼的，那么解調(diào)中并串變換后還需一個(gè)差分解碼。假如已調(diào)信號(hào)為，、分別為同相路和正交路，為載波頻率。那么相干解調(diào)后，同相路相乘可得： = = （）正交路為： = = （）經(jīng)過低通濾波后，可得： （）經(jīng)過判決電路后，由上式，（同相路和正交路是經(jīng)過極性轉(zhuǎn)換的，1對(duì)應(yīng)于二進(jìn)制數(shù)據(jù)1，1對(duì)應(yīng)于二進(jìn)制數(shù)據(jù)0） I、Q路的判決I(t)輸入Q(t)輸入同相路濾波后Ii(t)同相路濾波后Qq(t)判決后I(t)判決后Q(t)111/21/20O111/21/201111/21/210111/21/211解調(diào)過程中涉及到信號(hào)的采樣、數(shù)字下變頻、載波同步、位同步等關(guān)鍵技術(shù)。信號(hào)的采樣是模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)之間的一個(gè)通道，是數(shù)字化解調(diào)過程中一個(gè)及其關(guān)鍵的步驟。數(shù)字下變頻DDC(Digital Down Converter)是隨著數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展而出現(xiàn)的，目前大量使用在數(shù)字中頻技術(shù)中，它的根本任務(wù)就是實(shí)現(xiàn)數(shù)字中頻到基帶信號(hào)的變換。數(shù)字下變頻的組成與模擬下變頻器類似，包括數(shù)字混頻器、數(shù)字控制振蕩器（NCO）和低通濾波器（LPF）三部分組成。影響數(shù)字下變頻器性能的主要因素有兩個(gè)：一是表示數(shù)字本振、輸入信號(hào)以及混頻乘法運(yùn)算的樣本數(shù)值的有限字長所引起的誤差；二是數(shù)字本振相位分辨率不夠而引起數(shù)字本振樣本數(shù)值的近似取值。也就是說，數(shù)字混頻器和數(shù)字本振的數(shù)據(jù)位數(shù)不夠?qū)?，存在尾?shù)截?cái)嗟那闆r；數(shù)字本振相位的樣本值存在近似的情況。它主要涉及數(shù)控振蕩器NCO，抽取濾波器（即積分清洗濾波器）等技術(shù)。 在數(shù)字通信系統(tǒng)中，解調(diào)器的任務(wù)是恢復(fù)出傳輸來的原始數(shù)據(jù)系列。解調(diào)器的構(gòu)成方案通?？梢苑譃閮深悾和浇庹{(diào)和異步解調(diào)。兩者的區(qū)別在于，同步解調(diào)需要一個(gè)相干同步的本地載波。一般地說，同步解調(diào)性能較為優(yōu)良。但是，對(duì)于抑制載波分量的調(diào)制信號(hào)來說，要從接收的信號(hào)中恢復(fù)出參考載波，必須進(jìn)行相應(yīng)的處理。 在數(shù)字通信中，除了載波同步外，還需要位同步。因?yàn)橄⑹且淮B續(xù)的碼元系列，解調(diào)時(shí)必須知道碼元的起止時(shí)刻，即碼同步。位同步可分為自同步和外同步兩種。自同步是直接從接收的信號(hào)中提取位同步信息，而外同步是在發(fā)射端專門發(fā)射導(dǎo)頻信號(hào)。例如，在基帶信號(hào)頻譜的零點(diǎn)，插入所需的導(dǎo)頻信號(hào)，在接收端，利用窄帶濾波器，就可以從解調(diào)后的基