基于软件无线电QPSK调制解调实现的研究毕业论文

耗费的资源(IO带宽、时间延迟、处理容量等)。

基于软件的增强可以与开放体系结构软件接口标准一致，于是可以通过空中接口分发到其它软件无线电节点。这样，软件无线电通信网就可以提供新的业务。

2.2 软件无线电中的调制实现的研究

连续波数字调制是以正弦信号(可以是高频正弦信号，也可以是音频正弦信号)为载波，调制信号为数字信号的调制方式。

数字信号的载波传输，就是指以正弦信号为载波传输或运载数字信息的信息传输方式。

数字信号可以看成是模拟信号的特殊情况，在这种意义上可以把连续波数字调制看成是连续波模拟调制的特殊情况。

数字调制的基本类型主要有振幅键控(ASK)，频移键控(FKS)和相移键控(PSK)等等。如果按照常规的方法，产生每一种信号就需要一个硬件电路，甚至一个模块，那么要使一部通信机中产生几种、十几种通信信号，其电路就会极其复杂，体积重量都会很大。如果要增加一种新的调制方式就非常困难。

软件无线电中的各种调制信号是以一个通用的数字信号处理平台为支撑，利用各种软件来产生的。每一种调制算法都做成软件模块形式，要产生某种调制信号只需调用相应的模块即可。由于各种调制用软件来实现，因此在软件无线电中，可以不断地更新调制模块的软件来适应不断发展的调制体制，具有相当大的灵活性和开放性。软件无线电的各种调制完全可以基于数字信号处理技术来实现。

在当代通信中，通信信号的种类很多，下面仅就PSK信号的实现方法加以讨论。从理论上来说，各种通信信号都可以用正交调制的方法加以实现。

具体的方法是把信号分成同相分量(I路)和正交分量Q(路)，然后再分别调制。

可以写出它的时域表达式。

S(t)=I(t)cos(ωct)+Q(t)sin(ωct) （2-1）

17 其中，ωc为载波频率。调制信号的信息包含在I(t)和Q(t)内。由于各种调制信号都是数字域实现的，因此，在数字域实现时要对式(2一1)进行数字化。

S(n)=I(n)cos (nωcωs)+Q(n)sin(nωcωs) （2-2）

ωs为采样频率的角频率。在对调制信号和载波频率进行数字化时，其采样频率可能不一样。我们可以采用多相滤波器来提高数据源的采样速率，使得调制信号的采样速率和载波的采样速率一致。

下面就几种典型的数字调制方式作一介绍。

2.2.1软件无线电中的ASK调制实现的研究

一个二进制振幅键控信号可以表示为一个单极性脉冲与一个正弦波相乘，即

（2-3）

式（2-3）中，g(t)是持续时间为T的矩形脉冲，an为信源给出的二进制符号0,1。如果令

（2-4）

那么

（2-5）

因此，要实现正交调制，只要令

I(t)=0 （2-6） Q(t)=m(t) （2-7） 就可以实现2ASK调制。

2.2.2软件无线电中的FSK调制实现的研究

2FSK信号是符号O对应载波角频率为，符号1对应载波角频率为的己调波形。它可以用一个矩形脉冲对一个载波进行调频实现，其表达式为

（2-8）

18 式中，的取值为0，1，g(t)为矩形脉冲,为an的反码，T为码元周期。因此，只要把调制数据序列形成矩形脉冲，并把2FSK看成两个ASK信号

相加就可以了，并令

（2-9） （2-10）

然后再利用式(2－6)，式(2－7)就可以实现正交调制。

2.2.3软件无线电中的PSK调制实现的研究

2PSK方式是键控的载波相位按基带脉冲序列的规律而改变的数字调制方式。2PSK的信号形式一般表示为:

（2-11）

式中，的取值为-1，+1，即发送二进制符号0时取1，发送二进制符号1时取-1。这种调制方式的正交实现与2ASK信号十分类似。

在用2PSK调制方式时由于发送端以某个相位作为基准，因而在接收端也必须有这样一个固定的基准相位作参考。如果参考相位发生变化，则接收端恢复的信息就会出错。即存在“倒π”现象。为此在实际中一般采用养分相移键控(2DPSK)。2DPSK是利用前后相邻码元的相对载波相位去表示数字信息的一种表示方法。2DPSK和2PSK只是对信源数据的编码不同。在实现2DPSK调制时，只须把2PSK码序列变成2DPSK码，其他的操作和2PSK完全相同。假设在2PSK调制时，数字信息0用相位0，数字信息1用相位π表示，在2DPSK调制时数字信息0用相位变化0,数字信息1用相位变化π表示，则2PSK和2DPSK调制举例如下。

数字信息: 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 2PSK相位: 0 0 π π π 0 0 π 0 π 2DPSK相位: 0 0 π 0 π π π 0 0 π

在实现2DPSK调制时，只要先把原信息序列(绝对码)变换成相对码，然后进行2PSK调制就可以了。相对码就是按相邻符号不变表示原信息0，相邻符号改变表示原信息1的规律变换成的。上述信息码的相对码为:

19 2DPSK编码 0 0 1 0 1 1 1 0 0 1

2.3 软件无线电中的解调实现的研究

为了便于信号发射，提高信道利用率、发射功率以及改善通信质量，人们研制出各种通信信号的调制样式，相对于调制的逆过程――解调也因调制样式的不同而不一样，解调方法大致有相干解调和非相干解调二类。一般而言相干解调性能比非相干解调好，在某些场合利用非相干解调的主要原因是其解调电路简单，硬件成本低。在解调需要用硬件电路实现的时代，当然有其存在的理由，但其不足也是显而易见的，如非相干解调过程中通常存在的“门限效应”。

软件无线电中由于大部分功能用用软件实现，硬件的总体成本降低。在软件无线电中解调一般采用数字相干解调的方法。数字相干解调从原理上讲与模拟相干解调法一样。常见用于模拟解调电路的一般相干解调法（指用一个同频同相的本地载波去相干解调），当同频同相不满足时，解调就会严重失真。例如，在移动通信中，接收到的信号受到严重衰落时，提取出来的载波质量往往达不到要求，特别是在多谱勒效应等引起的频偏环境下更是如此。由于正交解调法在一定程度上能克服以上这些弱点，因此，软件无线电的解调一般采用数字正交解调法。一般调制都能用正交调制法进行，也就是说，正交解调法从理论上说可以对几乎所有的调制样式进行解调。

尽管调制样式多种多样，但实质上调制不外乎用调制信号去控制载波的一个（或几个）参数，使这个参数按照调制信号的规律而变化的过程。载波可以是正弦波或脉冲序列，以正弦型信号作为载波的调制叫做连续波调制。

对于连续波调制，已调信号的数字表达式为：

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