軟件無線電中基于相位旋轉(zhuǎn)的正交解調(diào)算法

2006年2月February2006171JournaloftheAcademyofEquipmentCommand&TechnologyVol.17No11112)11014162天津代表室,天津300131關(guān)鍵詞:軟件無線電;正交解調(diào);相位旋轉(zhuǎn)中圖分類號(hào):TN914.文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A()文章編號(hào):167320127TheQuadrateDemodulateAlgorithmBasedonPhaseRevolutioninSDR112HUAJun,JIANGXiufu,WANGXia(1.DepartmentofTrackingandControl,theAcademyofEquipmentCommand&Technology,Beijing101416,China;)2.MillitaryDelegationoftheGeneralHeadquartersofEquipmentatTianjin,Tianjin300131,ChinaAbstract:Themodulationanddemodulationofsignalisoneofthemostimportantproblemsinre2()searchofSDRsoftwaredefinedradio.Becauseofthesamestructureinhardware,itisusuallytousedifferentalgorithmtodemodulatedifferentsignal.WediscussanuniversalalgorithmbasedonphaserevolutionthatsatisfytherequestofdemodulatealgorithminSDR.KeywordsSDRsoftwaredefinedradio;quadratedemodulationphaserevolution式的解調(diào),必須尋求一種通用的解調(diào)方法,正交解題盡管調(diào)制樣式過安裝不同的軟件來實(shí)現(xiàn)不同的通信功能。軟件多種多樣用調(diào)制信號(hào)去控制載波的一個(gè)或幾個(gè)參數(shù),使此()種調(diào)制方式ω(θ()St=Atcostt+t了部分仿真結(jié)果以及相位旋轉(zhuǎn)算法的現(xiàn)場可編程)(FPGAfieldprogrammablegatearray,門陣列調(diào)相這ω()()()St=Atcos[ct+<t][122]1正交解調(diào)原理ω:c()(ω()())為采用統(tǒng)一的硬件結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)對多種調(diào)制方St=Atco<tcosc收稿日期:1981huajun_1981@163.com;()江修富1965()()(ω)標(biāo)到極坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換問題。由于求反正切這樣的<tAtsinsic()Xt=()交解調(diào)算法的難點(diǎn)。這里試圖尋找一種適合于()IAtco<t)1Atsin<tX()(ω()(ω))相位旋轉(zhuǎn)算法的計(jì)算過程如下:()St=XItcoscXQtsinc采用正交解調(diào)結(jié)構(gòu)得到的I、Q2路信號(hào)這是希望獲得的同相和正交1號(hào)的幅度和相位信ππXt、Xt,IQ1參照相位為,用其與的正弦和余弦44解調(diào)。3大類的解調(diào)算法如下。π)1調(diào)幅信號(hào):較,由此可確定其是否小于;422()()()At=+XtIQ)2)2πXt8Qt=arctan<()XtI)3再用待求信號(hào)的正余弦與其正余弦比)3調(diào)頻信號(hào):XItXQt-XItXQt′1()()ft=<t=22次的這樣將待求信號(hào)的相位逐步確定在很,X()()t+XtIQ由此可看出,理論上大部分的調(diào)制信號(hào)都可π(n計(jì)算結(jié)果的精度為的范圍內(nèi)()n+12)次數(shù)。對于另外3個(gè)象限的信號(hào),先將其映射圖πn562化為000000—111111,將角度量化值作為地址立相應(yīng)的正余弦ROM表,前一級比較器的相()(地址輸出將作為下一級ROM表的相位地圖輸入,由于旋轉(zhuǎn)算法只涉及到加減和比較,所以2FPGAcomparerotatecell,CRC的設(shè)對于任何調(diào)制信號(hào)只要求出其幅度和相位就如圖2所示,圖2中CIS代表I路數(shù)據(jù)與正弦可對其進(jìn)行解調(diào)。由上面的正交解調(diào)原理可看表的比較相位;CQC代表Q路數(shù)據(jù)與余弦s出,要通過正交解調(diào)結(jié)構(gòu)的I、Q2圖2圖3為n=5()CRC級聯(lián)框圖。轉(zhuǎn)單元的級聯(lián)級數(shù),即可以很方便的進(jìn)行精度183圖3n=5βφΔω=對相位進(jìn)行差分求導(dǎo),得到:F+FM基于相位旋轉(zhuǎn)算法的解調(diào)ωsinm。對F。通過相位旋轉(zhuǎn)算法計(jì)算出信號(hào)的相位后,使FM信號(hào)解調(diào)算法的Matla仿真結(jié)果如圖3大類調(diào)制信號(hào)的解調(diào)變得更加簡單可所示,其中橫軸代表AG3AG1調(diào)幅信號(hào):22()()()At=Xt+XtIQ)2()()<t=)3′()()()()fn=<t=<t-<t-的BPSK的解調(diào)方法為例進(jìn)行說明。[223]3.1FM(ω)設(shè):基帶語音信號(hào)為ft=Acost,調(diào)制mω載波為cost,則調(diào)制后信號(hào)為()ω()ωSt=cosct+KFMftdt=cosct+?K×AFMmωωt=cost+sinmcωmΔωmax4FM解調(diào)仿真結(jié)果圖ωωβωmcFMmsint=cos+sintωm波形A為原始信號(hào),B為用載波調(diào)制后的中Δωβ其中:max;FMKFMCIQ2路頻信號(hào)D(Δ)頻偏常數(shù);調(diào)制帶寬為B=2f+f。m解調(diào)信號(hào),EF瞬時(shí)相位進(jìn)行差分運(yùn)算后的輸出,G為將F濾波過數(shù)字下變頻,變?yōu)檎坏腎、Q2路基帶信號(hào)。和去直流處理后的輸出波形。由圖4可見:這種′ωc,則經(jīng)過低通設(shè)本地下變頻的載波信號(hào)頻率為方法可很好的解調(diào)出[1,324]濾波后的2路基帶信號(hào)為3.2BPSK1′BPSK信號(hào)為Δωβω=t+sintcos()cFMmStIωθ()θ()π()t=0或St=Acosct+t1′()Δωβω+sintsinQt=cFMmS′2ω,則經(jīng)過低通濾波后設(shè)接收端本地載波為′Δωωωc-其中:c=c的221Δωθ(S=Acos[ct+t]tI2位為1φΔωβω′=t+sintcFMm()Δωθ()SQt=Asin[t2′ωΔωω信號(hào),E為用旋轉(zhuǎn)算法計(jì)算出的瞬時(shí)相位,F為-c式中:=,G為解調(diào)后瞬時(shí)相位進(jìn)行差分運(yùn)算后的輸出φθ()位為:=t,求出前后相位變化值,即可解調(diào)出輸出波形,由圖原始信號(hào)。注意這樣的解調(diào)實(shí)質(zhì)上是解DB2出BPSK信號(hào)。PSK變碼電路,QPSK、MSK、GMSK、QAMAM等。BPSK解調(diào)方法的Matlab仿真結(jié)果如圖5結(jié)束語4,其中橫軸代表A,G本文提出的基于相位旋轉(zhuǎn)的正交解調(diào)算縱軸代表A,Go進(jìn)行不同的軟件處理,即可實(shí)現(xiàn)對不同調(diào)制信的解調(diào),滿足軟件無線電的設(shè)計(jì)要求。實(shí)際FPGADSP結(jié)構(gòu),FPGA主要完成下變頻、濾波抽取、相位轉(zhuǎn)算法等需在高速率下完成的工作,也就是解,DSP號(hào)的幅度和相位作最后的軟件解調(diào)算法。論及現(xiàn)實(shí)應(yīng)用價(jià)值。參考文獻(xiàn)(Ref1M社,2001:1792197.[2]曹志剛,餞亞生.現(xiàn)代通信