OQPSK调制技术在宽带卫星通信的应用精品资料.docx

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1、OQPSK调制技术在宽带卫星通信的应用摘要:为了研究OQPSK调制体制是否适合卫星通信，对OQPSK调制和相干解调基本原理和性能特点进行了分析。文章结合工程实践，重点分析了OQPSK相干解调的关键技术，包括载波同步、多普勒频偏计算、定时同步以及相位解模糊，同时分析了OQPSK在卫星通信中的优点。经过理论分析和实践得出，OQPSK调制信号恒包络且频谱效率较高，适合宽带卫星通信数据传输。设计了一种符号速率为120Msps的宽带OQPSK调制解调器，并且测试了调制性能和解调性能的关键参数，经过工程应用表明了上述结论的正确性。关键词:OQPSK;相干解调;宽带;卫

2、星通信引言QPSK是一种恒包络调制方式，它受功率放大器的非线性影响很小［1］。而OQPSK是在QPSK基础上改进的一种恒包络数字调制，与QPSK信号相比，OQPSK信号同相支路码元与正交支路码元在时间上偏移了半个符号周期。OQPSK调制除了具有QPSK调制的所有优点外，还消除了相邻符号的180°相位跳变现象［2］，在带宽有限的通信系统中，包络起伏小，经过非线性功率放大器后不产生明显的功率谱旁瓣增生效应［3］。因此，OQPSK调制所具有的恒包络特性、良好的频谱效率及功率效率使得它广泛的应用于卫星通信中，如TDMA、CDMA系统中，已成为非线性带限信道中常用的

3、一种调制方式。1OQPSK调制体制的原理1．1调制原理OQPSK信号可以用正交调制方法产生，正交支路基带信号相对于同相支路基带信号延时半个码元周期，OQPSK信号可以表示为:，an和bn的取值为－1或+1，分别对应于0和1，是输入信息序列经串－并转换得到的两个序列;A为载波幅度;Ts为输入信息序列周期。OQPSK调制器如图1所示。1．2OQPSK相干解调原理QPSK信号可以用两个正交的载波信号实现相干解调。由于OQPSK调制和QPSK调制原理基本相同，因此在相干解调时，它们的载波恢复原理是相同的，OQPSK相干解调原理如图2所示。2OQPSK解调的关键技术

4、2．1载波同步2．1．1载波环OQPSK载波同步常用costas环，鉴相器采用松尾环结构，如图3所示。由于松尾环具有矩形鉴相特性，因此鉴相灵敏度(即鉴相特性在稳定平衡点处的斜率)非常大，使PLL环路增益提高，从而降低静态相位误差，改善接收系统误码率性能。松尾环算法鉴相得到的相位误差由于OQPSK与QPSK原理基本相同，只是Q路数据延迟了半个码元，为方便起见，下面以QPSK信号来推导其松尾环鉴相原理，这同样适用于OQPSK。在载波环路中，可以直接用式(9)作为鉴相误差。但在实际工程实现中，为了简化运算，减少乘法器等资源的消耗，可以再对式(9)取符号位，得到:

5、U=SgnUd=Sgn(KdSin(4β))(10)因此，松尾环鉴相所得为4倍载波频差，鉴相误差经环路滤波器滤波后送入DCO调整频率直到载波环路锁定。2．1．2环路滤波器环路滤波器在环路中抑制输入噪声，并且对环路的校正速度起调节作用。环路滤波器输出为DCO输出和输入信号之间相位差有关的控制电压。costas环常采用二阶锁相环，二阶数字环路滤波器传递函数为滤波器参数G1、G2可调，最终达到使环路既能快速捕获又能稳定跟踪。G1、G2值的计算方法如下。2．1．3多普勒频偏计算载波同步时，若频率偏差较大，载波环路不容易快速捕获，因此需要首先对载波多普勒频偏进行纠正

6、。基带信号，即已调信号的包络;��m为第m个码元的相位，理论上是(0，2π)内离散取值，对于QPSK/OQPSK信号而言，只能取��m=mπ4+π4，m=0，1，2，3。因此计算其载波多普勒频偏时需对信号进行4次方，得到［e(t)］4=∑［g(t－nT)s］4exp(jmπ+π+Δ��)，这样才把调制信息去掉，只剩下载波频差信息。通过FFT计算频差，据此对载波环中的DCO进行频率设置，使载波环路进入快捕带，完成对多普勒频移的捕获。2．2定时同步载波恢复后，根据准确的符号时钟重采样即可恢复出数据。因此需要对符号时钟进行定时同步。定时同步可以采用先内插再抽取最

7、佳采样点的方式，也可以采用定时误差置入DCO控制重采样时钟频率的方式，使重采样点为码元的最佳采样点。本文介绍后一种定时同步方式。OQPSK定时误差提取常采用gardner算法［5］，该算法具有两个特点:一是每个符号只需要两个采样点即可，且以符号速率输出误差信号;二是估计算法独立于载波相位，即可以在载波相位同步之前，完成定时误差估计。具体实现时误差提取采用最大值、过零点的方法提取。误差为ε=Xk*Xk－N2－Xk+N()2，N为每个码元周期的采样点数，Xk为期望中的过零点，Xk－N2，Xk+N2为期望的相邻两个码元的最大值。定时同步DCO、环路滤波器原理跟载

8、波环DCO、环路滤波器原理基本相同。2．3相位解模糊载波同步和定时