【正文】 畢業(yè)設計， 也將為我充實的大學生涯畫上一個完滿的句號 。在我的論文撰寫過程中，謝 老師給了我很大的幫助。 QPSK 全數(shù)字解調算法 , 應用科學學報 ,199411 [2] 謝印慶，軟件無線電 GMSK與 QPSK 調制解調及其 TMS320C6711DSP 實現(xiàn)的研究，碩士學位論文 , [3] 楊小牛，皺少丞 等 ，軟件無線電技術與實現(xiàn)，電子工業(yè)出版社， [4] 張煥梅，陳西宏，第三代移動通信系統(tǒng)中的軟件無線電，通信技術， 20xx， [5] 姜宇柏，游思晴 ，軟件無線電原理與工程應用，機械工業(yè)出版社， [6] 劉敏 ， 基于軟件無線電的π /4QPSK 與 GMSK 調制系統(tǒng)實現(xiàn) [J].南京航空航天大學學報， [7] 黃智偉，王彥等編著 ， FPGA系統(tǒng)設計與實踐 ， 電子工業(yè)出版社 20xx [8] 劉漢，陳景新， QPSK 全數(shù)字解調算法，應用科學學報， [9] 劉會杰 ,張乃通 ,QPSK 信號相干載波提取的仿真研究 [J],系統(tǒng)工程與電子技術 , [10] 梁兵 .適用于數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)的幾種數(shù)字調制技術 [J].微波與衛(wèi)星通信， 1994. [11] 王際兵 ,趙明 ,姚彥 ,軟件無線電實現(xiàn)方案研究 [J]通信學報 , [12]李燕春 ,QPSK 調制解調器及用于圖象和數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)，碩士學位論文， [13] Peter Cook.” SDRF Request for Information: SDRF Wireless Security Overview” . [14] S. Kourtis, P. McAndrew, P. Tottle, Software radio 2G amp。具體的方法是用二進制 1 碼來替換 NRZ 碼的＋ 1 電平，用 0來替換 NRZ 碼的 1電平。在系統(tǒng)框圖上完成這個任務是通過積分器和檢測器完成的。 圖 4－ 11 QPSK 解調 接收到的信號通過串并轉換器變成 I 路分量和 Q 路分量，然后再分別利用與調制所使用的同頻同相的 ? ? cos (t)c? 和 ? ?sin (t)c? 相乘的方式來基于軟件無線電 QPSK 調制解調實現(xiàn)的研究 46 進行相干解調。 見圖 410。 為了便于比較，把 QPSK 信號的波形與帶有噪聲的 QPSK 信號的波形放在了一起，便于直觀的比較。產生的兩路載波信號具有相同的幅值和頻率。20 比特的二進制隨機序列轉化為雙極性 NRZ 碼如圖 45所示。 基于軟件無線電 QPSK 調制解調實現(xiàn)的研究 40 圖 4－ 3 產生 QPSK 信號 根據(jù) QPSK 調制的原理，在對 QPSK 調制進行 Matlab 仿真時，第一步要產生二進制隨機碼序列。因此，二進制信息必須完全按輸出信號相位編碼，這是鑒別 PSK 與 QAM 不同的最重要的特性。 (a) 雙路二相調制合成法 基于軟件無線電 QPSK 調制解調實現(xiàn)的研究 38 (b) 相位選擇法 圖 41 QPSK 調制的原理圖 雙路二相調制合成法，是將輸入的二進制信號，以 2bit 為一組，經(jīng)串 并變換，分成速率減半的兩路，每路經(jīng)過極性轉換變成雙極性信號后，分別對兩個相互正交的載波進行二進制調相，然后相加就得到了 QPSK 信號，為了表示方便，圖中載波和 信號電平幅度作了歸一化處理。每一雙比特碼產生 4 種可能輸出相位中的 1種。 QPSK 因為有 4種不同的輸出相位，所以必須有 4 種不同的輸入條件。同相載波指載波本身，正交載波指相位旋轉 90度的載波。如下 基于軟件無線電 QPSK 調制解調實現(xiàn)的研究 35 圖 35 QPSK 星座圖 上圖星座圖中， 1 0 00、 10 分別對應于己調信號相位π / 3π / 5π / 7π /4,初始載波相位通常設為 0。在誤碼率方面，和 QPSK相比，在無噪聲時π /4DQPSK 的誤碼率只比 QPSK 低約 。然而 OQPSK 需要采 用相干解調，在低波特率的應用場合，當多普勒延遲非常顯著時，不再適合采用相干解調。 相位調制中常采用的是四相和八相調制，均可看作是振幅相等而相位不同的調制，傳輸效率高，得到廣泛的應用。相對相移是依靠前后兩個接收碼元信號的相位差基于軟件無線電 QPSK 調制解調實現(xiàn)的研究 34 來恢復數(shù)字信號的，所以不存在相位模糊的問題。其優(yōu)點在于抗干擾能力強，缺點是占用頻帶較寬，尤其是 多進制調頻系統(tǒng)，頻帶利用率低。 振幅調制是最早應用的數(shù)字調制方式，它是一種線性調制系統(tǒng)。為了減少π /4QPSK 在快衰落移動信道中時延擴散對系統(tǒng)性能的影響，采用這種調制方式的數(shù)字移動通信系統(tǒng)都使用突發(fā)模式如 TDMA、 FHMA 來進行數(shù)據(jù)傳輸。由于載波中不存在177。 為了解決這些問題，人們采用了基帶濾波、相位交錯、差分編碼等方法，由貝 爾電話實驗室的貝克爾（ Baker）于 1962 年首先提出了π/4QPSK 這種調制方式。經(jīng)過非線性放大后系統(tǒng)的誤碼性能也會下降。而從圖中我們可以看到， QPSK 信號頻譜的滾降速度很慢，遠遠達不到要求。 由圖 31得到的 QPSK 信號是一個抑制載波的單邊帶信號，即在已調基于軟件無線電 QPSK 調制解調實現(xiàn)的研究 32 射頻信號中不存在載波分量和下邊帶分量。 它可以看成由兩個 BPSK 調制器構成，這在上一節(jié)中我們已經(jīng)講述過了。因此，其帶寬與 MASK 信號帶寬相同，帶寬的產生也可按類似于產生雙邊帶正 交調制信號的方式實現(xiàn)。如果載波有 2k 個相位，它可以代表 k 位二進制碼元的不同碼組。 FSK 解調同樣要先對信號進行正交分解，得同相和正交分量： 同相分量為： 0( ) ( ) s i n ( )QmmX n A g n m a n???? ? ?? ? ?? （ 2－ 22） 正交分量為： 0( ) ( ) s i n ( )QmmX n A g n m a n???? ? ?? ? ?? （ 2－ 23） 瞬時頻率 f(n)可以表示為 ： ( ) ( 1 )()( ) ( 1 )()IImmX n X nf n a r c tg a r c tgX n X ng n m a ???? ? ?? ? ? ????? ? ? ??? ? ? ?? ? ?? （ 2－ 24） 在計算出瞬時頻率 f(n)后，對 f(n)經(jīng)抽樣門限判決，即可恢復出傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。 基于軟件無線電 QPSK 調制解調實現(xiàn)的研究 26 下面就幾種典型的數(shù)字解調 方式作一介紹。載波可以是正弦波或脈沖序列，以正弦型信號作為載波的調制叫做連續(xù)波調制。例如，在移動通信中，接收到的信號受到嚴重衰落時，提取出來的載波質量往往達不到要求，特別是在多譜勒效應等引起的頻偏環(huán)境下更是如此。 軟件 無線電中由于大部分功能用用軟件實現(xiàn)，硬件的總體成本降低。相對碼就是按相鄰符號不變表示原信息 0，相鄰符號改變表示原信息 1 的規(guī)律變換成的。 2DPSK 和 2PSK 只是對信源數(shù)據(jù)的編碼不同。如果參考相位發(fā)生變化，則接收端恢復的信息就會出錯。 PSK 調制實現(xiàn)的研究 2PSK方式是鍵控的載波相位按基帶脈沖序列的規(guī)律而改變的數(shù)字調制方式。如果令 （ 24） 那么 （ 25） 因此，要實現(xiàn)正交調 制，只要令 I(t)=0 （ 26） Q(t)=m(t) （ 27） 就可以實現(xiàn) 2ASK 調制。在對調制信號和載波頻率進行數(shù)字化時，其采樣頻率可能 不一樣。 S(t)=I(t)cos(ω ct)+Q(t)sin(ω ct) （ 21） 其中，ω c為載波頻率。 在當代通信中，通信信號的種類很多，下面僅就 PSK 信號的實現(xiàn)方法加以討論。 軟件無線電中的各種調制信號是以一個通用的數(shù)字信號處理平臺為支撐，利用各種軟件來產生的。 數(shù)字信號可以看成是模擬信號的特殊情況，在這種意義上可以把連續(xù)波數(shù)字調制看成是連續(xù)波模擬調制的特殊情況。 基于軟件的增強可以與開放體系結構軟件接口標準一致，于是可以通過空中接口分發(fā)到其它軟件無線電節(jié)點。 離線軟件支持 離線工具包括實現(xiàn)系統(tǒng)分析、增強信號處理等的軟件平臺。 環(huán)境管理流 環(huán)境管理包 括無線電環(huán)境識別與高級控制，屬于近實時信息流。理想的軟件無線電如下圖 2一 1 所示 圖 21 理想軟件無線電 由于天線與 ADC 器件帶寬等因素限制，上述的理想軟件無線電 ( SWR ) 目前無法實現(xiàn)，工程上實現(xiàn)的稱為軟件定義的無線電 (Software 基于軟件無線電 QPSK 調制解調實現(xiàn)的研究 19 defined radio )?？梢哉f，功能的軟件化是軟件無線電的最大優(yōu)勢之一。 基于軟件無線電 QPSK 調制解調實現(xiàn)的研究 17 目前，在我國第三代移動通信已全面鋪開，用戶可以通過手機終端、筆記本終端無線高速上網(wǎng) ，收看電視節(jié)目。他們對軟件無線電體系結構進行了研究，提出了基于交換網(wǎng)絡的硬件平臺。1999 年 2 月的 IEEE 通信雜志以軟件無線電全球化為主題，刊載了關于軟件無線電特性的系列文章。1996 年 3 月美國政府邀請工業(yè)部門組建了模塊化多功能信息傳輸系統(tǒng)(MMITS)論壇，借以促進政府與工業(yè)部門之間的對話，重點討論民用產品、民用業(yè)務與軍用無線通信裝備。 Spectrum Ware 的處理平臺為采用 Linux 操作系統(tǒng)的 DEC Alpha 工 作站 ，寬帶中頻采樣數(shù)據(jù)通過 PCI插卡進入系統(tǒng)，大部分的后續(xù)數(shù)據(jù)處理由四片 INTELMMX200 完成。 FIRST 電臺能夠提供多媒體服務，特別是實時視頻服務，以及 inter 接入服務。 FIRST 項 目 1998 年完成，建成了 4個樣機 (demonstrator)，每一個都可配置為基站 (base)或移動臺(mobile)。 I/O 接口包括 RS23 RS42MILSTD155 Ether 等等。目前該技術正被應用于 JTRS、地空數(shù)據(jù)調制解調器 (GADM)和其他項目。演示語音、數(shù)據(jù)和圖像的傳輸。 SPEAKeasyⅠ 在 1994 年完成，當年八月進行了樣機演示。 因此在國內外都成為了研究的熱點。 基于軟件無線電 QPSK 調制解調實現(xiàn)的研究 14 在我國自行提出的 TDSCDMA 第三代移動通信 技術標準中，自豪地提出了利用軟件無線電技術完成設計的任務。在移動通信系統(tǒng)中利用通用 CPU 和操作系統(tǒng)，來進行無線通信的信號處理，并不能充分利用通用 CPU 和通用操作系統(tǒng)的性能。針對這種情況，可以在第三代移動通信發(fā)展中引入軟件無線電，充分利用軟件無線電技術帶來的系統(tǒng)靈活性和通 用性，實現(xiàn)第三代移動通信中多種空中接口的并存，以及第三代與 GSM 系統(tǒng)的兼容，并對將來新的通信標準的引入和升級帶來非常大的便利，保護了運營商和用戶的利益。 第三代移動通信中存在著多模操作，在 ETSI(歐洲電信標準學會 )確定的通用移動通信標準 UMTS 中包含了 WCDMA 和 TDSCDMA 標準。 軟件無線電還可以 可提高野戰(zhàn)通信的抗毀能力。 在軍用通信系統(tǒng)中，不同兵種和不同指揮級別使用的頻段、波形調制方式、語音編碼方法及保密算法都不同，軟件無線電特別適合軍用通信系統(tǒng)，它可以集成各種通信頻段，如 HF、 VHF、 UHF、 SHF 等及其調制方式，軟件無線電的內置通用可編程加密模塊也可方便地實現(xiàn)各種保密算法，實現(xiàn)各軍兵種協(xié)同通信。當單片處理能力不足時，可采用多片 DSP并行處理提高運算能力。因此，一般都將 DDC 這部分工作交給專用的可編程芯片完成。在無線通信中，信噪比（ SNR）與無寄生動態(tài)范圍（ SFDR）等技術指標也非常重要。 (3) A/D 部分 軟件無線電對這部分要求很高，是軟件無線電關鍵部分之一?，F(xiàn)有的軟 件無線電研究和實驗系統(tǒng)中一般采用雙總線結構。 (2) 開放性：軟件無線電由于采用標準化、模塊化的結構，其硬件可以隨著器件和技術的發(fā)展而更新和擴展，軟件也可以隨需要而不斷升級。它們的結構框圖如圖 12所示。圖 11 給出了軟件無線電系統(tǒng)的結構框圖。 軟件定義的無線電（ SDR）是指在目前技術條件下可實現(xiàn)的軟件無線電。 ““ 軟軟 件件 無無 線線 電電 ”” 的的 基基 本本 概概 念念 包包 含含 以以 下下 三三 層層 含含 義義 第一是 “ 全數(shù)字化 ” ，將寬帶 A/D 和 D/A 向射頻 (RF)端靠近，不僅在基帶數(shù)字化，而且要在中頻甚至射頻數(shù)字化 。功能的軟件化勢必要求減少功能單一，靈活性差的硬件電路，尤其減少模擬環(huán)節(jié)。這一技術是無線通信技術從模擬到數(shù)字，從固定到移動這兩次革命后的第三次革命，也成為了無線通信技術在 21 世紀初的發(fā)展方向。在我國