（计算机应用技术专业论文）基于dsp的π4dqpsk和gmsk调制器实现研究.pdf

学位论文数据集 中图分类号 t n 9 2 9 5 学科分类号 5 1 0 5 0 15 论文编号 1 0 0 1 0 2 0 0 7 0 5 3 6密级 学位授予单位代码 1 0 0 1 0 学位授予单位名称北京化工大学 作者姓名汤作伟 学号 2 0 0 4 0 0 0 5 3 6 获学位专业名称计算机应用技术获学位专业代码 0 8 1 2 0 3 课题来源自选项目研究方向移动通信 论文题目 基于d s p 的x 4 - d q p s k 和g m s k 调制器实现研究 关键词 调制，o s p ，n 4 一d q p s k ，g m s k 论文答辩日期2 0 0 7 年5 月2 9 日论文类型 开发研究 学位论文评阅及答辩委员会情况 姓名职称工作单位学科专长 指导教师聂伟副教授北京化工大学电子信息工程 评阅人1王学伟教授北京化工大学电子信息与测控 评阅人2赵伟教授清华大学鬯气工程 评阅人3 评阅人4 评阅人5 椭员会捕赵伟教授清华大学电气工程 答辩委员1 王建林 教授北京化工大学测控技术与仪器 答辩委员2 王学伟教授北京化工大学电子信息与测控 答辩委员3 答辩委员4 答辩委员5 注：一论文类型：1 基础研究2 应用研究3 开发研究4 其它 二中图分类号在中国图书资料分类法查询。 三学科分类号在中华人民共和国国家标准( g b t1 3 7 4 5 - 9 ) 学科分类与代码中 查询 四论文编号由单位代码和年份及学号的后四位组成 摘要 基于d s p 的尢4 d q p s k 和g m s k 调制器实现研究 摘要 数字调制技术是移动通信系统的重要组成部分，x 4 d q p s k 和 g m s k 调制具有频谱利用率高、抗干扰能力强、误码率低等优点，在 移动通信和卫星通信系统中得到广泛的应用。目前，实现数字调制技 术的方案很多，但采用d s p 实现数字调制技术的方法仍在进一步研究和 发展中，因此本文研究7 c 4 d q p s k 和g m s k 调制的d s p 实现方案具有重 要的意义。 文中首先介绍了n 4 一d q p s k 和g m s k 调制的发展及国内外研究现 状，然后阐述了这两种调制的原理，提出采用d s p 和正交调制原理实现 以d q p s k 和i g m s k 调制的方法；接着根据系统需求设计了调制器硬件 平台，讨论了各部分电路原理和设计方法；同时在c c s 2 0 上进行软件 设计，给出了系统程序以及功能程序流程图和实现方法；最后提供了 测试方案，对系统功能和性能进行测试，并对测试结果进行分析。通 过测试和实际运行，功能和技术指标均满足设计要求。 本文采用全数字实现调制，避免了模拟方式因正交调制信号相位或 幅度不平衡产生的边带及本振泄漏，同时可以通过软件更新适应不同 的数据速率、调制方式及滤波器特性等，具有很大的灵活性和适应能 力。 北京化t 大学硕士学位论文 关键字：调制，d s p ，7 t 4 d q p s k ，g m s k i i r e s e a r c ha n di m p l e m e n t a t i o no f n 4 d q p s k a n dg m s km o d u l a t o r b a s e do nd s p a b s t r a c t d i g i t a lm o d u l a t i o nt e c h n o l o g yi sa ni m p o r t a n tp a r to ft h em o b i l e c o m m u n i c a t i o ns y s t e m s 兀4 d q p s ka n dg m s km o d u l a t i o nh a v eb e e n w i d e l ya d o p t e df o rm a n ym o b i l ec o m m u n i c a t i o ns y s t e m sa n ds a t e l l i t e c o m m u n i c a t i o ns y s t e m sb e c a u s eo fm a n ya d v a n t a g e s ，s u c h a sb e t t e r s p e c t r a le f f i c i e n c y , s t r o n g e ra n t i i n t e r f e r e n c ep e r f o r m a n c e ，l o w e rb i te r r o r r a t e ，a n ds oo n c u r r e n t l y , t h o u g ht h e r ee x s i t sv a r i o u ss o l u t i o n st oc a r r y o u td i g i t a lm o d u l a t i o nt e c h n o l o g y , d s ps o l u t i o ni ss t i l li nr e s e a r c h i n ga n d d e v e l o p i n g t h e r e f o r e ，t h er e s r e a c ho fn 4 d q p s ka n dg m s km o d u l a t i o n b a s eo nd s ps o l u t i o ni so f g r e a ts i g n i f i c a n c e i nt h i s p a p e r , f i r s t l y , t h ed e v e l o p m e n ta n dr e s r e a c hp r o g r e s so f n 4 - d q p s ka n dg m s km o d u l a t i o nt e c h n o l o g i e sb o t ha th o m ea n da b r o a d a r e i n t r o d u c e d t h e n ，t h ep r i n c i p l eo fr d 4 d q p s ka n dg m s ka le p r e s e n t e d ，a n dt h ed s pa n dq u a d r a t u r em o d u l a t i o ns o l u t i o nw h i c ha d o p t f o rt h i sp a p e ri sp r o p o s e d s e c o n d l y , t h eh a r d w a r eo f m o d u l a t o ri sd e s i g n e d a c c r o n d i n gt ot h es y s t e m sr e q u i r e m e n t s ，t h ep r i n c i p l ea n dd e s i g no fe a c h p a r ti sg i v e ni nd e t a i l m e a n w h i l et h ed e n s i g no fs o f t w a r eb a s e do nc c s 2 0 i i i u p d a t et oa c c o m m o d a t ed i f f e r e n td a t ar a t e s ，m o d u l a t i o ns c h e m e s a n df i l t e r s p e c i f i c a t i o n s ，e t c i na d d i t i o n ，t h em o d u l a t o r i sa l s of l e x i b l ea n da d o p t a b l e k e yw o r d s ：m o d u l a t i o n ，d s p , 刑4 d q p s k ，g m s k i v 目录 目录 第一章绪论1 1 1 课题的背景及意义1 1 2 国内外研究动态l 1 2 1 有关7 【4 一d q p s k 调制的国内外研究动态l 1 2 2 有关g m s k 调制的国内外研究动态2 1 3 本文研究的主要内容4 第二章兀4 - d o p s k 和g m s k 调制原理及实现方法5 2 1 引言5 2 2 调制原理5 2 2 1 刑4 一d q p s k 调制原理5 2 2 2g m s k 调制原理7 2 3 基于d s p 的调制器实现方法1 1 2 3 1 形4 一d q p s k 调制器的d s p 实现方法l l 2 3 2g m s k 调制器的d s p 实现方法1 3 2 3 3 调制算法执行时间估计1 5 2 4 本章小结1 5 第三章7 r 4 d o p s k 及g m s k 调制器硬件系统设计1 7 3 1 引言1 7 3 2 调制器硬件结构1 7 3 3 硬件设计原理1 8 3 3 1d s p 最小系统设计1 8 3 3 2c p l d 逻辑控制模块设计2 2 3 3 3 音频a d 模块设计2 4 3 3 4 中频d a 模块设计2 5 3 3 5 液晶显示和键盘控制模块设计2 5 3 3 6u a r t 模块设计2 7 v 北京化r t 大学硕上学位论文 2 8 2 9 3 4p c b 设计的注意事项 3 5 本章小结 第四章7 r 4 - d q p s k 及g m s k 调制器软件系统设计3 1 4 1 引言3 1 4 2 软件整体结构3 l 4 3 主程序设计3 2 4 3 1d s p 配置文件设计3 2 4 3 2 系统初始化程序设计3 2 4 3 3c 语言和汇编语言混合编程3 4 4 4 功能程序设计3 5 4 4 1 州4 - d q p s k 调制程序设计3 5 4 4 2g m s k 调制程序设计3 7 4 4 3 液晶显示和键盘控制程序设计3 8 4 4 4u a r t 通信程序设计3 9 4 4 5b o o t l o a d e r 程序设计4 l 4 5 本章小结4 2 第五章系统调试及性能分析4 3 5 1 引言4 3 5 2 硬件调试4 3 5 3 软件调试4 4 5 4 软硬件联合调试? 4 5 5 5 系统测试及性能分析4 6 5 5 1 彬4 一d q p s k 调制性能分析4 6 5 5 2g m s k 调制性能分析4 7 5 6 本章小结4 8 第六章结论4 9 参考文献5 l 附录5 5 v i 目录 致 射6 1 研究成果及发表的学术论文6 3 作者和导师简介6 5 v i l 北京化工大学硕- 上| 学位论文 co n t e n t s c h a p t e r li n t r o d u c t i o n 1 1b a c k g r o u n da n ds i g n i f i c a n c eo f p r o j e c t 1 2d e v e l o p m e n ta n da c t u a l i t yo f t h i ss u b j e c t 。 1 2 1d e v e l o p m e n ta n da c t u a l i t yo f 兀4 一d q p s km o d u l a t i o n 1 2 2d e v e l o p m e n ta n da c t u a l i t yo f g m s km o d u l a t i o n 1 3r e s e a r c hc o n t e n t - c h a p t e r 2p r i n c i p l ea n dr e a l i z a t i o no f 刀r 4 - d q p s ka n d m o d u l a t i o n 2 1i n t r o d u c t i o n 一 2 2p r i n c i p l eo f m o d u l a t i o n 2 2 1p r i n c i p l eo f f a l 4 一d q p s km o d u l a t i o n 。 2 2 2p r i n c i p l eo f g m s km o d u l a t i o n 2 3r e a l i z a t i o no f m o d u l a t o rb a s e do nd s p 2 3 1r e a l i z a t i o no f r d 4 - d q p s km o d u l a t o rb a s e do nd s p 。 2 3 2r e a l i z a t i o no f g m s km o d u l a t o rb a s e do nd s p 2 3 3e x c u t et i m ee s t i m a t eo f m o d u l a t i o na l g o r i t h m 2 4s u m m a r yo f c h a p t e r c h a p t e r 3h a r d w a r ed e s i g no fx 4 一d q p s ka n dg m s k 3 1i n t r o d u c t i o n 一1 7 3 2h a r d w a r es t r u c t u r eo f m o d u l a t o r “1 7 3 3p r i n c i p l eo f h a r d w a r ed e s i g n 1 8 3 3 1d e s i g no f d s pm i n i m u ms y s t e m 1 8 3 3 2d e s i g no f c p l dc o n t r o ll o g i cm o d u l e 2 2 3 3 3d e s i g no f a u d i oa dm o d u l e 2 4 3 3 4d e s i g no f i fd a 2 5 3 3 5d e s i g no f l c dd i s p l a ya n dk e yc o n t r o lm o d u l e 2 5 v i i ! 目录 3 3 6d e s i g no f u a r tm o d u l e 2 7 3 4 a t t e n t i o nf o rp c bd e s i g n 2 8 3 5s u m m a r yo f c h a p t e r - 2 9 c h a p t e r 4s o f t w a r ed e s i g no fn 4 一d q p s k a n dg m s km o d u l a t o r31 4 11 1 1 t r o d u c t i o n 3 l 4 2s o r w a r es t r u c t u r e 3 1 4 3d e s i g no f m a i np r o g r a m 。- - - 3 z 4 3 1d e s i g no f d s pc o n f i g u ep r o g r a m 3 2 4 3 2d e s i g no f s y s t e mi n i t i a l i z a t i o np r o g r a m 。3 2 4 3 3ca n d a s s e m b l el a n g u a g ec o m b i n e dp r o g r a m 。3 4 4 4 d e s i g n o f f u n c t i o n p r o g r a m 3 b 4 4 1d e s i g no f f a l 4 一d q p s km o d u l a t i o np r o g r a m 3 5 4 4 2d e s i g no f g m s km o d u l a t i o np r o g r a m 。+ 。3 7 4 4 3d e s i g no f l c dd i s p l a ya n dk e yc o n t r o lp r o g r a m 。3 8 4 4 4d e s i g no f u a r tc o m m u n i c a t i o np r o g r a m 。3 9 4 4 5d e s i g no f b o o f l o a d e r p r o g r a m 。+ 。- - - 4 1 4 5s u m m a r yo f c h a p t e r - 4 2 c h a p t e r 5s y s t e md e b u g g i n ga n dp e r f o r m a n c ea n a l y s i s 4 3 5 1 妣d u 砸o r l 4 3 5 2h a r d w a r ed e b u g g i n g “4 j 5 3s o f t w a r ed e b u g g i n g 。4 4 5 4s o f t w a r ea n dh a r d w a r ec o m b i n e dd e b u g g i n g 。”4 b 5 5s y s t e mt e s ta n dp e r f o r m a n c ea n a l y s i s 。4 5 5 5 1p e r f o r m a n c ea n a l y s i so f f a l 4 d q p s km o d u l a t i o n 。4 6 5 5 2p e r f o r m a n c ea n a l y s i so f g m s km o d u l a t i o n 。+ 。4 7 5 6s u m m a r y o f c h a p t e r 。4 8 c h a p t e r 6c o n c l u s i o n 。4 9 r e f e r e n c e - - 5 1 i x 北京化工大学硕上学位论文 a p p e n d i x 5 5 a c k o n w l e d g e m e n t 6 1 w o r k si nc o l l e g e 。6 3 i n t r o d u c t i o no f a u t h o ra n dt u t o r 6 5 x 第一章绪论 1 1 课题的背景及意义 第一章绪论 近十年来，数字移动通信系统的开发研制取得了巨大进展，要求既传输数字化的 信令，又传输数字化的信息。因此系统中必须采用数字调制技术。然而一般的数字调 制技术，如幅度键控( a s k ) 、移相键控( p s k ) 和移频键控( f s k ) 因传输效率低而 无法满足移动通信的要求，为此，需要专门研究一些抗干扰能力强、误码率低、频谱 利用率高的调制技术，尽可能地提高单位频带内传输数据的比特速率，以适于移动通 信的要求【i 埘。但无论研究出什么调制方式，其目的都是一样的，即为了满足移动通信 的数字调制和解调器技术的要求。 移动通信对调制技术的主要要求是：已调信号的频谱利用率高；易于采用相干解 调或非相干解调；抗噪声和抗干扰能力强；适宜在衰落信道中传输等等【3 1 。 在给定信道条件下，寻找性能优越的高效调制方式一直是重要的研究课题。但目 前的研究内容主要是基本原理、系统设计、软件仿真等，虽然一些文章也在探讨原理 的基础上给出了硬件设计及性能测试，但一般是针对具体项目的设计，调制方式、滤 波器特性、码流速率固定，软件更新困难。因此本文采用软件无线电思想和正交调制 原理实现目前第二代移动通信系统中广泛采用的两种数字调制技术：r d 4 d q p s k 和 g m s k 调制技术，具有较好的实际意义。 1 2 国内外研究动态 1 2 1 有关7 t 4 - d q p s k 调制的国内外研究动态 r d 4 d q p s k 最早是由贝尔实验室的p a b a k e r 首先提出，用于码率为2 4 k b p s ，载 频为1 8 k h z 的数据传输，信道为电话线路【4 】。它综合了q p s k 和o q p s k 两种调制方 式的优点，降低了q p s k 的包络波动，并可以进行有效的非相干解调i s 。q p s k 具有 很好的误码率性能，非常适合于要求频谱利用率达到1 - 2 b p s h z 的场合1 6 。但在一些 要求放大器工作在非线性阶段的应用场合，q p s k 线性调制较高的频谱效率被非线性 放大器对线性调制的频谱扩散所抵消。由于在射频放大器后设计一个窄带滤波器比较 困难，因此发展出了移相q p s k 或o q p s k 以减少由于非线性引入放大器造成的频谱 扩展1 7 j 。然而o q p s k 需要采用相干解调。而在低波特率的应用场合，当多普勒延迟 非常显著时，不再适合采用相干解调【引。7 以d q p s k 是对q p s k 和o q p s k 的折衷， x 4 - d q p s k 中的载波相移限制为士7 i 似和+ 3 r d 4 ，信号星座的转换不经过原点，相位没 北京化工大学硕士学位论文 有瞬间的士了c 变化，因此其包络波动大大降低，具有更好的输出频谱特性；同时，在快 衰落信道中，差分检测或鉴频器检测差错比特速率也比相干检测低，相干系统在静态 加性高斯白噪声( a w g n ) 环境下的性能较好，理论上功率效率在r a y l e i g h 和r i c i a n 衰落移动系统中较高。但其性能在受到多径衰落、多普勒频移和其它形式的相位噪声 干扰是会急剧下降弘1 1 】。 移动通信系统中，有很多都采用r d 4 d q p s k 调制方式【1 , 2 , 1 2 , 1 3 】。美国o u a l e o m m 公司推出的第一个实用的c d m a 系统( q c d m a ) ，北美( n a d c ) 和日本( j d c ) 的数字蜂窝移动系统，欧洲数字集群标准( t e t r a ) 以及我国的数字集群移动通信系 统体制国家电子行业标准体制a 等等都将其作为标准的调制方式。 目前国内外对r d 4 一d q p s k 调制技术的研究有很多。电子科技大学信号与信息处理 系研究了采用r d 4 d q p s k 调制技术的铁路安全监控数据高速移动接入系统实现方案， 提出了基于d s p 和f p g a 的两种不同实现方法【1 4 1 q ；南京理工大学电路与系统系提出 采用专用芯片和f p g a 共同实现调制的方案旧；哈尔滨工业大学通信研究中心设计了 采用t m s 3 2 0 v c 5 4 0 9d s p 作为主处理器，c m x 9 8 0 a 作为协处理器的调制方案，该方 案具有计算量小，已调信号频谱稳定等特点【l8 1 。清华大学深圳研究生院的宋文姝等对 h i 4 一d q p s k 调制解调技术进行了计算机仿真分析，研究了调制解调中脉冲成形滤波器 的滚降因子q 和位定时恢复算法中m 值对系统误码性能的影响，为实际系统的设计提 供了有效的依据【l9 1 。 加拿大萨省大学电子工程系的w e n t a o 博士在给出n 4 一d q p s k 调制理论模型基础 上，设计了采用两片a l t e r af l e x l 0 k 7 0 芯片实现n 4 一d q p s k 调制器的方案，该系统 支持的最大数据速率为5 m b i t s e e ，对于加性高斯白噪声中的性能，当采用1 7 阶平方根 升余弦匹配滤波器时，实际测量的系统误码率与理论值有1 5 d b 的差异【2 0 l 。 英国的c m l 公司针对t e t r a 系统的空中接口标准，专门设计了无线数字基带 处理器c m x 9 8 0 芯片，用于n 4 d q p s k 调制解调的基带处理。c m x 9 8 0 的传输通道 包括用于将数字数据转换为适当滤波的模拟i 、q 信号以便上变频传输。这些包括t x 信号增益的数字控制，偏移和可编程的数字滤波器，缺省的系数提供t e t r a 所需的 r r c 滤波器响应。接收部分接收差分模拟基带i 、q 信号，将其转换为适当滤波的数 字形式供外部处理和数据提取。辅助d a c 和a d c 用于测量无线系统的射频部分，包 括a f c 、a g c 、r s s i 或笛卡儿环控制系统的一部分。c m x 9 8 0 与d s p 联用，可以很 方便地解决冗4 - d q p s k 的调制和解调。 1 2 2 有关g m s k 调制的国内外研究动态 g m s k 调制方式最早是在1 9 7 9 年由日本国际电报电话公司提出的【2 1 1 ，它是由 m s k 演变而来的一种二进制调制方法，其基本原理是基带信号先经过高斯滤波器滤 2 第一章绪论 波，使基带信号形成高斯脉冲，之后进行m s k 调制【2 2 1 。由于滤波形成的高斯脉冲包 络无陡峭的边沿、亦无拐点，所以经调制后的已调波相位路径在m s k 的基础上进一 步得到平滑1 2 3 - 2 4 】。g m s k 信号的相位路径由脉冲的形状决定，或者说在一个码元内已 调波相位变化取决于其间脉冲的面积。由于相邻脉冲间有重叠，所以在决定一个码元 内的脉冲面积时要考虑相邻码元的影响。在不同的码流图案下，会使一个码元内脉冲 面积不同，因而对应的相位路径也不同【2 5 1 。g m s k 信号可以作为m s k 信号进行相干 检测，或者作为一个简单的f s k 信号进行非相干检测f 2 6 1 。尽管预调制高斯滤波器在 发射信号中会引起符号间的干扰，但如果滤波器的3 d b 带宽与数据比特周期的乘积 ( b t ) 大于o 5 ，其b e r 性能的下降并不严重。g m s k 的预调制高斯滤波器可以由b t 完全确定。因此，习惯上使用b t 乘积来定义g m s k ，b t 越小，因符号间干扰造成 的系统性能下降越多。g m s k 的误码率是b t 的函数，在b t = 0 5 8 8 7 时，由滤波器引 起符号间干扰造成的系统b e r 性能下降值最小，所需的信噪比仅增加o 1 4 d b t 2 7 1 。 g m s k 调制具有良好的功率效率和频谱效率，能满足移动通信环境下对邻道干 扰的严格要求，因此泛欧数字蜂窝移动通信系统( g s m ) 、欧洲e t sh i p e r l a n l 以及国 内g p r s 均采用g m s k 作为标准的调制方式【2 0 2 7 ，2 8 1 。 由于g s m 建议0 5 0 4 中只对g s m 系统调制方式给出统一规范，而具体的调制实现 方法有待各国自己探讨，但鉴于商业利益，相关的报导甚少。因此，国内外对g m s k 调制方式的研究很多。北京理工大学电子工程系的杨运甫提出一种称为直接分解法的 g m s k 正交调制信号产生方法。他将单个脉冲的高斯滤波器响应的积分相位轨迹分成 暂态部分和稳态部分，暂态部分只与相邻的几个码元有关，状态有限，可制成表格， 可用存储器来实现；稳态部分尽管与所有输入码元有关，但其三角函数值为士1 ，只引 起暂态部分的符号变化，用简单的时序电路就可实现。他设计了采用v l s i 实现的正 交g m s k 调制方案 2 9 1 。电子科技大学电路与系统系以及信号与信息处理系针对a i s 系 统、手机综测仪以及g s m 发射机中采用的g m s k 调制方式进行了研究，探讨了采用 d s p 、d d s 以及a s i c 等工具实现g m s k 调制的方法【3 0 。4 】。上海交通大学电子工程系的 彭伟军等将g m s k 调制引入到跳频通信中，利用g m s k 高频谱效率的特点，在跳频通 信中实现了高速数据传输；给出了采用g m s k 调制的慢跳频通信系统s f h 2 g m s k 原理 与实现方法，提出了基本的数学模型，给出了基于v i t e r b i 算法的s f h 2 g m s k 信号的 非相干解调方案【3 5 】。西安电子科技大学的张永生等提出一种适用于低功耗的无线通信 系统，基于a d 9 5 5 2d d s 和t m s 3 2 0 v c 5 4 0 9d s p 实现g m s k 了调制算法。该算法具有 实现简单、波形准确等特点【3 6 1 。其他高校也有许多采用g m s k 调制解调专用芯片，如 c m x 5 8 9 ，c m x 9 0 9 以及c m x 9 9 0 实现无线数传电台设计的相关研究【3 7 训】。 美国的l i n z a 以及h e n d r i c k s o n a 利用高斯滤波器响应的内在对称性，设计了一 种通过计算高斯滤波器频率轨迹及相位轨迹间接实现高斯低通滤波的方法。该方法可 以根据输入的n r z 码直接得到g m s k 基带调制信号，具有计算量小，已调信号包络 北京化工大学硕士学位论文 稳定等特剧4 2 1 。 布拉德福德大学的j o n e sa e 以及g a r d i n e rj g 提出一种采用d d s 和正交调制法 实现g m s k 调制的方法；并对正交调制法中，同相和正交信号幅度或相位不平衡对 调制信号的影响进行了研究，给出了采用a m 反馈减小正交调制存在误差的方法1 4 引。 赫尔辛基大学的访问学者w a l t e rtb a x 提出了一种采用分频的频率合成器实 现的适用于宽带g m s k 调制方式的发射机结构。发射机由a z f d 芯片、f p g a 、d a 、 滤波器以及v c o 组成。该方法可由a e 分频频率合成器直接产生射频调制信号，降低 了传统g s m 发射机的复杂性，避免了模拟器件的离散性】。 美国学者a d dg h a z e l 对g s m 发射机中采用d s p 实现g m s k 调制器的最优化方 法进行了研究【4 5 1 。j a ns e b e s t a 给出了基于d s p 快速实现g m s k 调制的方法【矧。n y o u s s e f 提出了一种采用a d 公司d s p 实现g m s k 调制以及接收算法的方法，该 方法具有结构灵活、实时性好等特点。 1 3 本文研究的主要内容 本文主要研究内容包括：调制实现原理、硬件系统设计、软件设计、性能测试等。 主要工作如下： 1 、查阅文献资料，了解当前x 4 d q p s k 和g m s k 调制的发展状况，掌握 r d 4 d q p s k 和g m s k 调制的原理以及r d 4 d q p s k 和g m s k 调制器的常用实 现方法。 2 、在分析不同实现方法特点基础上，提出本文采用d s p 和正交调制实现调制的 方法，并对r d 4 d q p s k 和g m s k 正交调制模型进行仿真，以进一步验证实现 方法的正确性。 3 、设计一个以d s p 为核心处理器，包含数字源、音频a d 、中频d a 以及液晶显 示和键盘输入等模块实现调制的硬件平台，完成相应的原理图和p c b 设计， 并对硬件系统进行调试。 4 、利用m a t l a b 产生x 4 - d q p s k 成型滤波器系数以及g m s k 基带调制信号经采 样、量化和编码后的系数，然后根据调制原理设计软件流程图并在c c s 2 0 上 编程实现x 4 - d q p s k 和g m s k 调制，同时完成各功能模块的流程图设计和软 件编程。 5 、对r d 4 d q p s k 和g m s k 调制系统进行性能测试、指标分析。 4 第唧二章n 4 d q p s k 及g m s k 调制原理及实现方法 第二章z t 4 d q p s k 及g m s k 调制原理及实现方法 2 1 引言 调制是为了信号特性与信道特性相匹配，不同类型的信道特性将相应地存在不同 的调制方式。调制的最终目的就是尽可能地减少所占用的带宽，尽可能的提高信号传 输速率和质量。由于无线信道是时变色散信道，存在严重多径和衰落等不利于数据传 输的因素，因此选择适合于无线信道传输的数字调制方式是非常重要的。 2 2 调制原理 2 2 11 r 4 - d q p s k 调制原理 x 4 d q p s k 是一种相位调制方式，其调制信号可以表示为： s 七( 0 - - c o s ( 功c t + q o t ) 式( 2 1 ) 式中，妒。为( k 1 ) t s tsk t s 之间的附加相位。 上式可展开成： s 女( t ) - - c o s ( o c t c o s o i s i i l 国c t s i n p i 一式( 2 - 2 ) 当前码元的附加相位妒。是前一码元附加相位纨一。与当前码元相位跳变量吼之 和，即： 伊| = 妒i 一l + 缈七式( 2 - 3 ) 厶= c o s q k = c o s ( 孕, k l + 依) = c o s 婊一lc o s a 孽o k s i n 妒k is i n a o k 式( 2 4 ) q = s i n 9 0 k = s i n ( o k i + 婊) = s i n o k le o s a 够k + c o s 纯一is i n a 9 0 k 式( 2 5 ) 其中，厶i = c o s 缈k ，g - l = s i n q , , 一i ，上面两式可改写为： = 厶一ic o s a 够k g ls i n a 缈k 一式( 2 - 6 ) 幺= 幺一lc o s a 够, + 厶一ls i n a 够k 式( 2 7 ) 这是r d 4 - d q p s k 的一个基本关系式。它表明了前一码元两正交信号厶小g 一。与当 前码元两正交信号，g 之间的关系。它取决于当前码元的相位跳变量a , k ，而当前码 元的相位跳变量纵则又取决于相位编码器的输入码组玑、k ，它们的关系如表2 一l 所规定。 表2 - 1x 4 d q p s k 的相位跳变规则 t a b l e2 - 1p h a s es h i f to f r d 4 - d q p s k 玑圪 a f a r ,c o s 伊七s i n 吼 1l r d 4i 压l ，压 5 北京化工大学硕士学位论文 013 1 t 41 压1 压 o03 万41 21 2 1o一兀| 41 压1 4 2 上述规则决定了在码元转换时刻的相位跳变量只有+ n 4 和- - t