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1、第26卷第5期杭州电子科技大学学报Vol.26,No.52006年10月JournalofHangzhouDianziUniversityOct.2006QPSK调制解调的系统仿真实验112高雪平,官伯然,汪海勇(1.杭州电子科技大学电子信息学院,浙江杭州310018;2.电子工业部第五十研究所,上海200063)摘要:该文介绍了各种信息技术中信息的传输及通信起着支撑作用,而对于信息的传输,数字通信已成为重要手段。该文根据当今现代通信技术的发展,对QPSK信号的调制解调问题进行了分析,并给出了用美国ELANIX
2、公司的动态系统设计、仿真和分析软件SystemView进行系统仿真的具体设置,分析了仿真结果,并提出了用FPGA技术实现这种系统的详细方法。关键词:四相相移键控信号;调制解调;现场可编程门阵列中图分类号:TN401文献标识码:A文章编号:1001-9146(2006)05-0052-040引言近年来,软件无线电作为解决通信体制兼容性问题的重要方法受到各方面的注意。它的中心思想是在通用的硬件平台上,用软件来实现各种功能,包括调制解调类型、数据格式、通信协议等。通过软件的增加、修改或升级就可以实现新的功能,
3、充分体现了体制的灵活性、可扩展性等。其中高性能、高频谱效率的调制解调模块是移动通信系统的关键技术,它的软件化也是实现软件无线电的重要环节。四相相移键控信号(QuardraturePhase-ShiftKeying,QPSK)。它具有一系列独特的优点,比如抗干扰能力强,在恒参信道下,QPSK调制技术与FSK、2PSK、ASK调制技术相比较,不但抗干扰能力强,而且能更经济有效地利用频带,适合回传通道的技术要求,因此被广泛应用于无线通信中,成为现代通信中一种十分重要的调制解调方式。FPGA器件是20世纪80年代中期出现的一种新的概念
4、。FPGA器件可反复编程,重复使用,没有前期投资风险,且可以在开发系统中直接进行系统仿真,也没有工艺实现的损耗。所以本文对QPSK调制解调系统进行深入的原理分析,并用动态系统工具SystemView进行仿真,提出基于FPGA的实现方案。1QPSK调制解调的原理数字相位调制(Phase-ShiftKeying,PSK)。是角度调制、恒定幅度数字调制的一种方式,通过改变发送波的相位来实现,除了其输入信号是数字信号以及输出的相位受限制以外,PSK与传统的相位调制相k2m似,对于经过M=2相位调制的数字信号来说,载波信号的相位一般
5、有m=(m=0,1,,M-1),因M此调制信号如:Sm(t)=EsgT(t)cosmcosct-EsgT(t)sinmsinct收稿日期:2006-09-30作者简介:高雪平(1981-),女,浙江温州人,在读研究生,电磁场与微波技术.第5期高雪平等:QPSK调制解调的系统仿真实验530tTs,m=0,1,,M-1(1)式中,A是信号振幅;gT(t)为发射端的滤波脉冲(一般为矩形脉冲),决定发送信号的频谱特征;Ts为信号持续时间;Es为每一个发
6、送符号的能量(A=Es);为载波的角频率。只要令:I(t)=EsgT(t)cosm,Q(t)=-EsgT(t)sinm,就可以实现QPSK信号。本文以相对简单但广泛采用的四相相位调制解调进行模拟坊真,并提出了用FPGA实现的方案。四相相位键控也称之为正交PSK,其调制解调原理根据软件无线电的通用模型,如图1、2所示。图1QPSK正交调制图2QPSK相干解调2QPSK调制解调设计美国Ealnix公司的SystemView是一个完整的动态系统设计、仿真和分析的可视化环境,是一个适合多种操作系
7、统的单机和网络平台。是一个不错的信号与系统分析、设计和研究平台。它包含各种专业库和功能块,与Xilinx公司的软件CoreGenerator配套,可以将SystemView系统中的部分器件生成下载FPGA芯片所需的数据文件。根据以上的原理,建立QPSK信号的调制解调系统的SystemView模型,如图3所示。加法器之前是调制系统,高斯噪声发生器(Token46)作为模拟信道声源,加法器之后是解调系统。图3QPSK调制解调系统的SystemView仿真图为了便于观察,将系统时钟设为1000Hz。Token0是PN序列仿真的二进
8、制码流,速率为10Hz,Token13是串/并变换子系统,具体实现如图4所示,采样器Token46和50的采样率为500Hz,使串并变换后码流速率减为一半,如图5所示。这样使偶数码元和奇数码元正好相隔一个码元宽度被采样,得到I路和Q路信号后相加后完成调制。加法器之后是解调系
