QPSK、MSK調(diào)制的SDR實(shí)現(xiàn)及NL解調(diào)技術(shù).pdf

1、軟件無線電(Software Definition Radio，SDR)可以說是通信領(lǐng)域從模擬到數(shù)字，從固定到移動(dòng)，從硬件到軟件的第三次通信領(lǐng)域革命。軟件無線電是一套復(fù)雜的信號(hào)處理系統(tǒng)，它極大地?cái)U(kuò)展了數(shù)字信號(hào)處理的應(yīng)用領(lǐng)域，SDR是當(dāng)前數(shù)字信號(hào)處理領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，在理論上已經(jīng)取得了很多成果，但將其廣泛運(yùn)用還有一定的距離。
　　 今天的通信環(huán)境越來越復(fù)雜，各種電磁噪聲越來越多，導(dǎo)致到達(dá)無線接收終端信號(hào)的信噪比嚴(yán)重降低，一些傳統(tǒng)的解

2、調(diào)方法已經(jīng)不再適用。當(dāng)今非線性(Non-Linear, NL)科學(xué)迅猛發(fā)展，其中較為成熟的是非線性動(dòng)力學(xué)中的兩種重要的動(dòng)力學(xué)模型:混沌振子、隨機(jī)共振，它們非常適合于微弱信號(hào)的檢測(cè)。
　　 首先，本文在研究軟件無線電理論的相關(guān)基礎(chǔ)上，進(jìn)行了QPSK、MSK調(diào)制端的軟件無線電實(shí)現(xiàn)嘗試，然后對(duì)用非線性系統(tǒng)解調(diào)微弱通信信號(hào)做了一些研究。論文的主要工作有以下幾點(diǎn):
　　 (1)搭建軟件無線電硬件平臺(tái)與QPSK、MSK調(diào)制端軟件設(shè)計(jì)

3、。
　　 硬件平臺(tái)采用當(dāng)今最為流行的數(shù)字信號(hào)處理芯片F(xiàn)PGA作為主處理器，DSP作為協(xié)處理器，同時(shí)配以AD，DA及相關(guān)的存儲(chǔ)器;該平臺(tái)處理速度高，通用性強(qiáng)，只要改變硬件平臺(tái)上的軟件部分，就可實(shí)現(xiàn)不同的數(shù)字信號(hào)處理功能。根據(jù)硬件平臺(tái)的設(shè)計(jì)布局和QPSK、MSK信號(hào)的調(diào)制理論，我們采用VHDL語言分別設(shè)計(jì)兩種信號(hào)調(diào)制端的各個(gè)模塊，如信道編碼、組幀、調(diào)制、上變頻等，最后將各模塊的比特文件下載到FPGA上即可實(shí)現(xiàn)QPSK、MSK信號(hào)的中

4、頻調(diào)制;此外我們還采用示波器、頻譜儀、矢量信號(hào)分析儀等儀器對(duì)所設(shè)計(jì)調(diào)制端產(chǎn)生的中頻信號(hào)進(jìn)行測(cè)量，測(cè)試結(jié)果表明，我們所設(shè)計(jì)的調(diào)制端，信號(hào)的參數(shù)符合工程要求。
　　 (2)針對(duì)微弱MFSK信號(hào)傳統(tǒng)解調(diào)方法誤碼率高的問題，提出了一種基于隨機(jī)共振的解調(diào)方法。該方法根據(jù)大噪聲環(huán)境下信號(hào)能借助噪聲能量發(fā)生隨機(jī)共振這一理論，先將微弱MFSK信號(hào)通過雙穩(wěn)態(tài)隨機(jī)共振系統(tǒng)以提高其信噪比，對(duì)隨機(jī)共振系統(tǒng)的輸出信號(hào)用FFT來區(qū)分每段信號(hào)的載波頻率，最后

5、依據(jù)判決準(zhǔn)則解調(diào)MFSK信號(hào)。MATLAB仿真結(jié)果表明，該方法可以成功解調(diào)微弱MFSK信號(hào)。
　　 (3)針對(duì)微弱QPSK信號(hào)傳統(tǒng)解調(diào)方法誤碼率高且其存在相位模糊的缺點(diǎn)，提出了一種基于并聯(lián)Duffing振子的解調(diào)方法。該方法利用混沌振子對(duì)待測(cè)信號(hào)相位的敏感性，先將微弱QPSK信號(hào)通過并聯(lián)Duffing振子系統(tǒng)，系統(tǒng)的輸出信號(hào)處在交替出現(xiàn)的周期狀態(tài)與混沌狀態(tài)（與此時(shí)發(fā)送的二進(jìn)制數(shù)據(jù)碼元有關(guān)），再計(jì)算輸出信號(hào)的功率譜密度的熵加以區(qū)別

6、，進(jìn)而判決解調(diào)QPSK信號(hào)。MATLAB仿真結(jié)果表明，該方法可以成功解調(diào)微弱QPSK信號(hào)。
　　 (4)針對(duì)傳統(tǒng)解調(diào)方法不能解調(diào)微弱π/4-DQPSK信號(hào)的問題，提出了一種基于Duffing振子陣列的解調(diào)方法。π/4-DQPSK的8種相位與其星座圖中的8個(gè)點(diǎn)相對(duì)應(yīng)，該方法先將星座點(diǎn)劃分成有重疊的4個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域都包含3種相位，然后將π/4-DQPSK作為待測(cè)信號(hào)加到Duffing振子陣列之中，根據(jù)陣列輸出信號(hào)的狀態(tài)就可知道當(dāng)前

7、信號(hào)可能處在那些區(qū)域之中，再通過一套組合判決賦值規(guī)則恢復(fù)出I,Q支路信號(hào)，最后通過差分譯碼和并/串變換，解調(diào)π/4-DQPSK信號(hào)。MATLAB仿真結(jié)果表明，該方法可以成功解調(diào)微弱π/4-DQPSK信號(hào)。
　　 (5)針對(duì)傳統(tǒng)的解調(diào)方法不能解調(diào)微弱MSK信號(hào)的問題，提出了一種隨機(jī)共振與Duffing振子的聯(lián)合解調(diào)算法。首先將微弱MSK信號(hào)進(jìn)行頻率壓縮使其變?yōu)榈皖l信號(hào)，再將其通過隨機(jī)共振系統(tǒng)提高其信噪比，然后采用短時(shí)傅里葉變換(S