【正文】 ble[m_TxShiftRegamp。 維特比譯碼的實(shí)現(xiàn)發(fā)送端的信道編碼器對(duì)信碼進(jìn)行卷積編碼后，接收端的信道譯碼器對(duì)其進(jìn)行譯碼，卷積碼的譯碼方式主要有兩大類(lèi)：代數(shù)譯碼和概率譯碼。而概率譯碼又可稱(chēng)其為最大似然譯碼，是利用信道的統(tǒng)計(jì)特性和卷積碼碼元特性進(jìn)行計(jì)算譯碼的。維特比譯碼是一種最大似然譯碼算法，即譯碼器的輸出總是選擇條件概率最大的碼字。維特比譯碼常采用網(wǎng)格圖描述卷積碼。即對(duì)于k=1的每個(gè)節(jié)點(diǎn)只有兩種走向，每次均可舍棄一條，也就是譯碼每次舍棄一半的可能序列，這樣一直到最后一級(jí)僅保留了一條路徑即為最終的譯碼輸出。②當(dāng)序列L增加1即l=m+1進(jìn)入下一時(shí)刻，將進(jìn)入的某狀態(tài)分支度量值與前一時(shí)段度量值進(jìn)行累加并計(jì)算進(jìn)入此狀態(tài)所有路徑的度量值，保存度量值最大的（漢明距最小的）一條路徑，刪除其它路徑。在進(jìn)行Viterbi譯碼時(shí)，理論上來(lái)說(shuō)必須接收完完整的數(shù)據(jù)塊后才能進(jìn)行判決輸出，但這需要很大的存儲(chǔ)空間并且也會(huì)造成比較大的延時(shí)，所以在實(shí)際運(yùn)用中需要對(duì)接收序列進(jìn)行截?cái)嗯袥Q法，截?cái)嚅L(zhǎng)度即為譯碼深度，越長(zhǎng)越深其誤碼判決概率越小但時(shí)延也越大，所以綜合考慮此次譯碼深度為約束長(zhǎng)度的4倍即收到20個(gè)符號(hào)之后判決輸出，之后一直這樣分段處理直至譯完整個(gè)序列。程序是根據(jù)接收端解調(diào)器計(jì)算的前后符號(hào)相位差angle進(jìn)行譯碼，其核心思想就是將所有可能的原始信息碼進(jìn)行編碼ConvolutionCodeTable[j]]得可能的相位差，再與收到的相位差相減即可以計(jì)算其度量，差值越大偏離越大，有點(diǎn)類(lèi)似于漢明距，不過(guò)更為精確，為軟解調(diào)。而調(diào)制又分?jǐn)?shù)字調(diào)制和模擬調(diào)制，數(shù)字調(diào)制相對(duì)模擬調(diào)制來(lái)說(shuō)具有更好的抗干擾性能，而常見(jiàn)的數(shù)字調(diào)制方式有幅值鍵控（ASK）、相移鍵控（PSK）和頻移鍵控（FSK）。MPSK信號(hào)均可用式（）表示： （）式中為基帶信號(hào)包絡(luò)波形，理論上來(lái)說(shuō)為矩形波，但由于頻帶較寬易產(chǎn)生碼間干擾等原因，常常需要進(jìn)行波束成型濾波，后面再具體進(jìn)行敘述。式()進(jìn)行展開(kāi)得到式()，這樣調(diào)制信號(hào)也可以表示為正交形式的兩I\Q支路。QPSK信號(hào)的單邊功率譜密度的主瓣比BPSK窄，其頻譜利用率也高，這也是選用QPSK進(jìn)行調(diào)制的原因。他們對(duì)相位的控制是按格雷（Gray）碼進(jìn)行排序的，這樣可以減小誤碼率，如果鄰近相位誤判那么最多也就錯(cuò)1比特。QPSK編碼表 abIQ1145o1101135 o1100225 o1110315 o11，其中的差分編碼器是為了讓QPSK變成DQPSK差分調(diào)制。差分相位鍵控即調(diào)制前后碼元的相位差，即使相干解調(diào)時(shí)載波初相出錯(cuò)也不影響后面的解碼，因?yàn)槭菣z測(cè)前后碼元的相位差來(lái)進(jìn)行解碼的。 DQPSK信號(hào)產(chǎn)生方法圖DQPSK編碼表ab000o0190 o11180 o10270 o 脈沖成型脈沖成型其實(shí)就是信道信號(hào)成型，在前面已經(jīng)提到過(guò)理論上來(lái)說(shuō)基帶信號(hào)波形一般為矩形波，但是它并不適合于信道傳輸。為了解決這個(gè)問(wèn)題，奈奎斯特第一準(zhǔn)則指出，只要把通信系統(tǒng)（包括接收發(fā)機(jī)和信道）的整個(gè)相應(yīng)設(shè)計(jì)成在接收端的每個(gè)采樣時(shí)刻只對(duì)當(dāng)前的符號(hào)有相應(yīng)，而其它符號(hào)在此處的相應(yīng)均為零，碼間干擾就可以抵消。 ()而理想的低通濾波器雖然滿(mǎn)足此公式，但這種特性在物理上是不可實(shí)現(xiàn)的，為了解決這個(gè)問(wèn)題可以使理想低通濾波器的邊緣緩慢下降稱(chēng)為“滾降”。按照余弦滾降特性設(shè)計(jì)的脈沖成型設(shè)計(jì)的波形后可以明顯發(fā)現(xiàn)在載波相位跳變處幅度很小，也就是說(shuō)頻帶也確實(shí)變窄了。為此，采用了一種特殊的脈沖成型，其基本規(guī)則如果是發(fā)送連1或連0碼時(shí)，相位未變，脈沖成型輸出為+1或—1，只有 當(dāng)前后碼元不一樣發(fā)生跳變時(shí)，才從前一碼元的中間點(diǎn)開(kāi)始到后一碼元的中間點(diǎn)，用正弦或余弦函數(shù)來(lái)過(guò)度，其過(guò)度點(diǎn)幅值為0，而且在這過(guò)程中只能單調(diào)下降或上升一次。同時(shí)這樣的設(shè)計(jì)也使一個(gè)符號(hào)的波形限制在了一個(gè)符號(hào)周期內(nèi)，不會(huì)延展到其它符號(hào)周期內(nèi)，同樣也不會(huì)造成碼間串?dāng)_。，調(diào)制器的相關(guān)參數(shù)為：采樣速率8000采樣點(diǎn)/s,(根據(jù)常規(guī)打字速度確定的速度),載波頻率2002000Hz范圍（可自行設(shè)定），信號(hào)帶寬31Hz左右[11]。 DQPSK調(diào)制器的程序?qū)崿F(xiàn)框圖，由于信號(hào)采樣率為8K，因此每個(gè)符號(hào)共有8000/=256個(gè)采樣點(diǎn)，脈沖成型表共8個(gè)符號(hào)寬度即2048個(gè)采樣點(diǎn)。這樣設(shè)計(jì)有兩方面的作用，一是在完成波形成型的同時(shí)可以進(jìn)行差分編碼，其二是因?yàn)楸旧磉@種脈沖成型的設(shè)計(jì)就是當(dāng)前符號(hào)波形與前后符號(hào)波形相關(guān)的。 脈沖成型波形表具體在進(jìn)行脈沖成型查表時(shí)是根據(jù)脈沖地址生成函數(shù)進(jìn)行的，即是利用相位查詢(xún)表PSKphaseTable來(lái)查詢(xún)符號(hào)波形地址的，再用這個(gè)地址去PSKShapeTble中查詢(xún)波形輸出的。同時(shí)為了實(shí)現(xiàn)差分編碼，我們需要根據(jù)輸入信息計(jì)算出相位變化值，再根據(jù)前一相位狀態(tài)計(jì)算出現(xiàn)在相位狀態(tài)。這樣的話(huà)我們就用數(shù)組PSKphaseTable[6][5]來(lái)進(jìn)行查表實(shí)現(xiàn)脈沖波形成型地址生成。6組代表六種相對(duì)于前一相位狀態(tài)的相位變化量依次為：增加0o、增加90o，增加180o、增加270o、載波關(guān)閉、載波打開(kāi)。當(dāng)知道前一符號(hào)相位狀態(tài)和現(xiàn)在符號(hào)的相位變換量，就可以查表輸出一個(gè)整數(shù)結(jié)果。[1025]數(shù)組中，由這1/4周期的正弦表利用Sin_lookup(int phase)函數(shù)就可以組成完整的正弦或余弦波形并輸出一個(gè)周期內(nèi)任一位置的數(shù)據(jù)，這樣可以節(jié)省存儲(chǔ)空間。 1/4載波生成數(shù)據(jù)表對(duì)于的數(shù)字正弦載波信號(hào)，采用頻率，只要知道載波此時(shí)相位就可以算出相應(yīng)phase值了，推導(dǎo)如下式（）。這樣每一個(gè)采樣點(diǎn)時(shí)刻均有相應(yīng)的載波值輸出，與前面脈沖成型后輸出的值進(jìn)行相乘，實(shí)現(xiàn)I/Q支路調(diào)制。 () DQPSK數(shù)字解調(diào)實(shí)現(xiàn)當(dāng)接收端接收到DQPSK信號(hào)時(shí)，需要對(duì)其解調(diào)將頻帶信號(hào)還原成基帶信號(hào)。最為常用的是第一種，即相干解調(diào)加逆碼變換，與第二種方法比在相同信噪比情況下，誤碼率更低。DQPSK可以看成是兩路正交的BDPSK的疊加，所以也可以用兩路相互正交的相干載波去解調(diào)，將解調(diào)出兩路正交的BDPSK信號(hào)。在程序中，輸入的AD采樣數(shù)據(jù)存入pInData[i]中，而數(shù)組cos(m_tRxPhase)和sin(m_tRxPhase)均是提取的載波生成表，輸入信號(hào)采樣數(shù)據(jù)分別與兩路載波數(shù)據(jù)相乘，、Q兩支路數(shù)據(jù)，進(jìn)過(guò)濾波后再進(jìn)行采樣判決、差分譯碼等。其中有一個(gè)自動(dòng)增益控制環(huán)路（AGC），其主要功能就是對(duì)信號(hào)進(jìn)行幅度控制，使其信號(hào)經(jīng)過(guò)AGC處理后，幅值基本達(dá)到1左右。 接收器原理圖實(shí)現(xiàn)差分譯碼首先得計(jì)算符號(hào)間的相位差angle，相位差的計(jì)算公式推導(dǎo)如下式（）。 （） 由于計(jì)算出相位差之后可以直接傳送給維特比譯碼器進(jìn)行軟判決譯碼，軟判決譯碼更為準(zhǔn)確，所以差分譯碼就只需計(jì)算出相位值即可不需將其譯碼成相應(yīng)二進(jìn)制碼。維特比譯碼后再進(jìn)行可變長(zhǎng)度譯碼之后，就可以解碼得到相應(yīng)字符并輸出了。當(dāng)采用相干解調(diào)時(shí)，接收端必須提供一個(gè)本地相干載波，此相干載波必須與發(fā)端的調(diào)制載波保持同頻同相。提取載波的方法一般可以分為兩大類(lèi)：插入導(dǎo)頻法和直接法。在接收端就可以利用窄帶濾波器將導(dǎo)頻提取出來(lái)，進(jìn)行輔助產(chǎn)生相干載波，但是這種方法需要額外插入導(dǎo)頻，就相應(yīng)增大了發(fā)射功率。直接法中較為常用的、經(jīng)典的是科斯塔斯環(huán)（Costas）。鎖相環(huán)路（PLL）是一個(gè)能自動(dòng)跟蹤輸入信號(hào)相位的，閉環(huán)相位自動(dòng)控制系統(tǒng)，利用鎖相環(huán)路的相位跟蹤作用迫使輸出信號(hào)跟蹤上輸入信號(hào)的相位變化[12]。鑒相器是一個(gè)相位比較裝置，用來(lái)檢測(cè)輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的相位誤差，并輸出相位誤差信號(hào)用于后面控制壓控震蕩電路。壓控震蕩器是一個(gè)電壓頻率變換裝置，它的頻率受輸入的誤差電壓信號(hào)線(xiàn)性控制變化，它有一個(gè)中心頻率和相位控制靈敏度K，當(dāng)相位誤差電壓信號(hào)為零時(shí)輸出為的正弦信號(hào)，K越大相位誤差信號(hào)控制靈敏度越大、反應(yīng)越快。載波跟蹤主要用于輸入信號(hào)的初相變化信號(hào)的變化速度較慢的時(shí)候。工作在載波跟蹤狀態(tài)的情況下的環(huán)路稱(chēng)為調(diào)制跟蹤環(huán)，這種常應(yīng)用于調(diào)頻信號(hào)的解調(diào)器。這種常應(yīng)用于相干解調(diào)的載波提取中，由多普勒效應(yīng)等導(dǎo)致的載波頻率漂移相位變化緩慢的，環(huán)路能跟蹤上相位變化；而由信號(hào)調(diào)制引起的相位變化較快，環(huán)路不能跟蹤上相位變化，最后就提取出了載波，并且環(huán)路的濾波器作用相當(dāng)一個(gè)性能很好的載帶濾波器，能有效過(guò)濾噪聲信號(hào)，將環(huán)路濾波器設(shè)計(jì)成窄帶濾波器也是常見(jiàn)應(yīng)用之一。 載波提取科斯塔斯環(huán)科斯塔斯環(huán)的關(guān)鍵是計(jì)算出本地載波（即壓控振蕩器的中心頻率）與接收信號(hào)載波的相位差，但是接收信號(hào)是相位調(diào)制信號(hào)即每個(gè)符號(hào)的相位都與調(diào)制信息息息相關(guān)，為了提取準(zhǔn)確的載波必須消除調(diào)制信息的干擾，使鎖相環(huán)不能跟蹤調(diào)制相位但卻能跟蹤上多普勒效應(yīng)引起的頻移和相移。 載波恢復(fù)流程圖所以現(xiàn)在就需要估計(jì)頻差，用來(lái)控制壓控振蕩器的輸出信號(hào)的頻率,，頻差計(jì)算推導(dǎo)公式如式（）。而解調(diào)器的AGC處理讓信號(hào)的平均幅度接近1即I2+Q21，但當(dāng)幅度小于1時(shí)又未作處理，這時(shí)誤差就會(huì)比較大了，而且信號(hào)幅度小的時(shí)候正是絕對(duì)相位不同的相鄰符號(hào)切換的時(shí)候，此時(shí)頻差也很大。所以式（）簡(jiǎn)化成了（），并轉(zhuǎn)換成了相應(yīng)數(shù)字信號(hào)計(jì)算方法。 （）最終我們就可以根據(jù)計(jì)算的頻差來(lái)控制壓控振蕩器輸出相應(yīng)頻率信號(hào)。比例系數(shù)k可根據(jù)需要仔細(xì)選擇，如果k比較大的話(huà)調(diào)整幅度也大，那么同步時(shí)間就會(huì)變短，但是也會(huì)令本地載波信號(hào)在接收信號(hào)的載波附近大幅度波動(dòng)，從而導(dǎo)致系統(tǒng)載波不穩(wěn)定。所以可以采用合作同步，初始同步k選取較大值，快速捕捉同步，等接收到16個(gè)符號(hào)之后采用較小系數(shù)，令系統(tǒng)能夠穩(wěn)定跟蹤接收信號(hào)的載波變化。 （） （） 位同步位同步又稱(chēng)碼元同步，在數(shù)字通信系統(tǒng)中與載波同步同等重要。在接收端產(chǎn)生和發(fā)端的碼元頻率和相位一致的定時(shí)脈沖序列的過(guò)程，稱(chēng)為位同步或者說(shuō)碼元同步。針對(duì)前面設(shè)計(jì)的調(diào)制解調(diào)器，位同步的同頻功能可以省掉，因?yàn)橄到y(tǒng)不會(huì)進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的持續(xù)發(fā)或接狀態(tài)，再進(jìn)行相位同步即可。前面經(jīng)過(guò)抽取濾波器之后信號(hào)采樣頻率已經(jīng)變?yōu)榱?00采樣點(diǎn)/s，也就是每個(gè)符號(hào)期間內(nèi)有16個(gè)采樣點(diǎn)，只要在這一組采樣點(diǎn)找到信號(hào)能量最大的那個(gè)采樣點(diǎn)就是位同步脈沖所在點(diǎn)，這樣位同步就比較簡(jiǎn)潔、迅速了。在每個(gè)濾波器的輸出端進(jìn)行峰值檢測(cè)，輸出值最大點(diǎn)的位置即定位解調(diào)器的判決點(diǎn)。 位同步程序原理圖重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 通信仿真驗(yàn)證平臺(tái)4 通信仿真驗(yàn)證平臺(tái) 聲卡的編程控制聲卡最為本質(zhì)的功能就進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，而且具有多種優(yōu)勢(shì)，如價(jià)格便宜，PC普及率高而聲卡一般無(wú)需另外購(gòu)置，靈活性也比較大，可以同時(shí)進(jìn)行AD和DA并有左