QPSK、MSK調(diào)制的SDR實現(xiàn)及NL解調(diào)技術.pdf

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

2、調(diào)方法已經(jīng)不再適用。當今非線性(Non-Linear, NL)科學迅猛發(fā)展，其中較為成熟的是非線性動力學中的兩種重要的動力學模型:混沌振子、隨機共振，它們非常適合于微弱信號的檢測。
　　 首先，本文在研究軟件無線電理論的相關基礎上，進行了QPSK、MSK調(diào)制端的軟件無線電實現(xiàn)嘗試，然后對用非線性系統(tǒng)解調(diào)微弱通信信號做了一些研究。論文的主要工作有以下幾點:
　　 (1)搭建軟件無線電硬件平臺與QPSK、MSK調(diào)制端軟件設計

3、。
　　 硬件平臺采用當今最為流行的數(shù)字信號處理芯片F(xiàn)PGA作為主處理器，DSP作為協(xié)處理器，同時配以AD，DA及相關的存儲器;該平臺處理速度高，通用性強，只要改變硬件平臺上的軟件部分，就可實現(xiàn)不同的數(shù)字信號處理功能。根據(jù)硬件平臺的設計布局和QPSK、MSK信號的調(diào)制理論，我們采用VHDL語言分別設計兩種信號調(diào)制端的各個模塊，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上即可實現(xiàn)QPSK、MSK信號的中

4、頻調(diào)制;此外我們還采用示波器、頻譜儀、矢量信號分析儀等儀器對所設計調(diào)制端產(chǎn)生的中頻信號進行測量，測試結果表明，我們所設計的調(diào)制端，信號的參數(shù)符合工程要求。
　　 (2)針對微弱MFSK信號傳統(tǒng)解調(diào)方法誤碼率高的問題，提出了一種基于隨機共振的解調(diào)方法。該方法根據(jù)大噪聲環(huán)境下信號能借助噪聲能量發(fā)生隨機共振這一理論，先將微弱MFSK信號通過雙穩(wěn)態(tài)隨機共振系統(tǒng)以提高其信噪比，對隨機共振系統(tǒng)的輸出信號用FFT來區(qū)分每段信號的載波頻率，最后

5、依據(jù)判決準則解調(diào)MFSK信號。MATLAB仿真結果表明，該方法可以成功解調(diào)微弱MFSK信號。
　　 (3)針對微弱QPSK信號傳統(tǒng)解調(diào)方法誤碼率高且其存在相位模糊的缺點，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待測信號相位的敏感性，先將微弱QPSK信號通過并聯(lián)Duffing振子系統(tǒng)，系統(tǒng)的輸出信號處在交替出現(xiàn)的周期狀態(tài)與混沌狀態(tài)（與此時發(fā)送的二進制數(shù)據(jù)碼元有關），再計算輸出信號的功率譜密度的熵加以區(qū)別

6、，進而判決解調(diào)QPSK信號。MATLAB仿真結果表明，該方法可以成功解調(diào)微弱QPSK信號。
　　 (4)針對傳統(tǒng)解調(diào)方法不能解調(diào)微弱π/4-DQPSK信號的問題，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個點相對應，該方法先將星座點劃分成有重疊的4個區(qū)域，每個區(qū)域都包含3種相位，然后將π/4-DQPSK作為待測信號加到Duffing振子陣列之中，根據(jù)陣列輸出信號的狀態(tài)就可知道當前

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