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2DPSK信号数字化解调技术研究

发布时间:2017-07-26 06:43:19  来源:大电流电感厂家   查看:

S(n)=A(n)cos[ω(n)n+θ(n)]
调制信号可以分别”寄生”在已调信号的振幅、频率和相位中,相应的调制就是调幅、调频及调相这三人调制方式。
将上式改写为:
S(n)=A(n)cos[ω n+Φ(n)]
式中, ω 表示载波的角频率。
所以, S(n)=A(n)cos[Φ(n)]cos(ω n)
- A(n)sin[Φ(n)] sin(ω n)
=X (n) cos(ω n)-X (n) sin(ω n)
式中, X (n)= A(n)cos[Φ(n)]
X (n)= A(n)sin[Φ(n)]
这就是我们所希望获得的同相和正交两个分量,由上式可以看出它们包含了信号的幅度和相位信息,根据X (n)、X (n),,就可以对各种调制信号进行解调。通用调制算法如图1.6所示。

图 1.6 数字正交调制通用模型
现以MSK信号正交调制为例来说明,二进制频移键控(MSK)信号:
S_msk 〖=cos〗⁡(ωn+π/2 α_k/T_b n+Φ_k )
应用三角恒等式展开该式,并考虑到α_k=±1,Ф_k=0或π,则可得:
S_msk (n)=cos⁡〖Ф_k 〗 cos⁡〖πn/(2T_b )〗 cos⁡ωn
-α_k cos⁡〖Ф_k 〗 sin⁡〖πn/(2T_b ) sin⁡ωn 〗
=〖 I〗_k cos⁡〖πn/(2T_b )〗 cos⁡ωn+Q可调电感_k sin⁡〖πn/(2T_b ) sin⁡ωn 〗
式中,〖 I〗_k=cos⁡〖Ф_k 〗 , Q_k= -α_k cosR工字电感器89;〖Ф_k 〗 。
DMSK(数字MSK)正交调制器实现框图如图1.7所示。

图1.7 数字MSK正交调制框图

1.2.3 正交解调原理
多种调制信号在理论上都可以通过正交解调算法实现解调[3]。正交解调必须首先实现正交分解,图1.8示出了数字正交下变频法实现正交分解的框图。
图1.8 数字正交解调的通用模型

经过数字正交下变频和低通滤波后形成I 、Q 两路正交基带信号,解调算法主要是用两路正交信号计算出信号电感器厂家的幅度和相位。解调算法如下:
调幅解调:
A(n)=√(I^2 (n)+Q^2 (n)) (一体成型电感器1.1)
调相信号解调:

Ф(n)=tan^(-1)⁡〖[(Q(n))/(I(n))]〗 (1.2)
调频信号解调:
f(n)=Φ^’ (n)=Φ_n-Φ_(n-1) (1.3)
由式(1.2)和式(1.3)可见,对于调频调相信号的解调算法需要求出瞬时相位Ф(n),即需做除法与反正切运算,这在硬件实现上比较困难,若用FPGA实现则要消耗很多门资源,故需寻找简化算法。
假设I_n和Q电感器生产_n为n时刻I路和Q路采样值,I_(n-1)和Q_(n-1)为n-1时刻I路和Q路采样值,则:
Dot(n)=I_n I_(n-1)+Q_n Q_(n-1)
=cos⁡〖φ_n 〗 cos⁡〖φ_(n-1) 〗 〖+sin〗⁡〖φ_n 〗 sin⁡〖φ_(n-1) 〗
=cos⁡〖(φ_n-φ_(n-1))〗
=cos⁡〖(∆φ)〗
和 cross(n)=I_n Q_(n-1)-Q_n I_(n-1)
=cos⁡〖φ_n 〗 sin⁡〖φ_(n-1) 〗-sin⁡〖φ_n 〗 cos⁡〖φ_(n-1) 〗
=sin⁡〖(φ_n-φ_(n-1))〗
=sin⁡〖(∆φ)〗
分别为前后两个数据采样点的相位差的正弦和余弦值,我们分别称Dot(n)为点积,cross(n)为叉积。通过点积值或符号可判断相差大小,可用于DPSK和DMSK的解调;通过叉积的值和符号可判断频差大小,可用于GMSK解调;通过点积与叉积符号可组合判决相差大小,从而对DQPSK、π/4 DQPSK、D8PSK等调制方式解调。点积与叉积只有和、差与乘法运算,用FPGA很容易实现。而且叉积所提取的频差可直接用于载波跟踪。
1.3课题设计内容
数字化调制是指用软件产生出调制信号的采样序列,再通过D/A转换得到模拟的调制信号,数字化解调则是指对已调波信号进行A/D转换,再通过数据处理来实现对信号的解调。数字化调制、解调是软件无线电技术(SDR)中的一个重要内容。SDR主要依靠软件来完成接收系统的各项功能,如智能天线、信号识别、调制解调等,其优点在于可以使产品的硬件大大简化,可靠性大大提高,便于生产和维护,可以通过更新软件来实现产品的功能升级等。π/4QDPSK信号相对一般的QPSK信号具有频谱更加集中,更有利于实现位同步的优点。数字化调制的基本要求是产生性能好的调制信号波形,计算量小。
本课题要求:
(1)对SDR的基本概念进行研究,重点是数字化调制、解调技术。
(2)设计一个基于离散傅立叶变换的2DPSK信号的数字化解调算法。
(3)用MATLAB语言编程产生出具有典型性的2DPSK信号。
(4)对2DPSK信号进行数字化解调。平面变压器厂家 | 平面电感厂家

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