專利名稱：Mpsk數(shù)字信號調(diào)制解調(diào)的軟件無線電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種MPSK(多進(jìn)制相移鍵控)數(shù)字信號調(diào)制解調(diào)的軟件無線電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
MPSK數(shù)字信號調(diào)制解調(diào)是將k個信息比特映射為M＝2k個可能的相位，從而增加帶寬利用率的調(diào)制方式。軟件無線電是1992年美國首次提出的一種實現(xiàn)無線通信的新的體系結(jié)構(gòu)。它的基本概念是把硬件作為無線通信的基本平臺，把盡可能多的無線通信及個人通信功能用軟件實現(xiàn)。這樣無線通信新系統(tǒng)、新產(chǎn)品的開發(fā)將逐步轉(zhuǎn)到軟件上來，而無線通信產(chǎn)品的價值將越來越多地體現(xiàn)在軟件上，這是無線通信領(lǐng)域繼固定到移動、模擬到數(shù)字之后的第三次革命。
在未來移動通信中，軟件無線電將改變了傳統(tǒng)的觀念，給移動通信的軟件化、智能化、通用化、個人化和兼容性帶來深遠(yuǎn)的影響，并將在本世紀(jì)形成和計算機及程控交換機相當(dāng)?shù)木薮螽a(chǎn)業(yè)。去年11月國際電聯(lián)終于通過第三代移動通信系統(tǒng)(3G)的無線接口規(guī)范，在這個規(guī)范中3G的無線接口并未達(dá)到一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，而是將一些第二代(2G)就已有和面向3G的無線電技術(shù)放在一起，統(tǒng)統(tǒng)收入3G“家族”，這給移動用戶的漫游帶來很大的限制。而軟件無線電是最有希望解決這些問題的技術(shù)，它可以研制一個完全可以編程的硬件平臺，基站和移動臺的所有功能均通過軟件編程實現(xiàn)，通過注入不同的軟件，形成不同標(biāo)準(zhǔn)的移動用戶終端和基站，保證各種移動設(shè)備之間的無縫集成，使得一機在手，漫游天下。這也促使軟件無線電技術(shù)全球化，成為未來移動通信的關(guān)鍵技術(shù)。目前全世界的軟件無線電的參與者正致力于確定軟件無線電技術(shù)在產(chǎn)業(yè)價值鏈中的定位，未來軟件無線電的商用前景將為移動通信的發(fā)展提供新的機遇，它將從不同途徑對個人通信，實際上也對其它產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種MPSK數(shù)字信號調(diào)制解調(diào)的軟件無線電系統(tǒng)，可以使得傳統(tǒng)的基于硬件的設(shè)計變?yōu)檐浖脑O(shè)計，從而降低開發(fā)成本。
本發(fā)明提出的MPSK數(shù)字信號調(diào)制解調(diào)的軟件無線電系統(tǒng)，是用軟件的方法實現(xiàn)數(shù)字信號的調(diào)制解調(diào)，分為基帶調(diào)制和解調(diào)兩個部分。在接收端通過最小均方差估計自適應(yīng)識別調(diào)制系數(shù)，從而根據(jù)此調(diào)制系數(shù)來解調(diào)接收到的信號。其中，基帶調(diào)制分為兩個部分1、相位信號發(fā)生模塊，2、平方根升余弦滾降濾波模塊。首先通過對調(diào)制系數(shù)M的識別確定對數(shù)字信號的調(diào)制方式，然后對進(jìn)來的數(shù)字信號進(jìn)行MPSK調(diào)制。具體為串口1進(jìn)來的數(shù)據(jù)信號為調(diào)制系數(shù)M的值，串口2進(jìn)來的數(shù)字信號通過波形發(fā)生模塊產(chǎn)生相對應(yīng)的波形數(shù)據(jù)，然后再經(jīng)過升余弦濾波模塊使得輸出波形無碼間干擾，在基帶調(diào)制模塊產(chǎn)生8PSK波形(見圖1所示)。解調(diào)分成兩個部分1、調(diào)制系數(shù)M識別模塊2、接收信號解調(diào)模塊，在已知信號同步的前提下對接收到的信號通過最小均方差的算法求得調(diào)制系數(shù)M的值，然后根據(jù)調(diào)制系數(shù)M的值解調(diào)接收信號。具體為接收到的信號先通過調(diào)制系數(shù)M識別模塊，量化采樣后，求出采樣點與存在存儲器內(nèi)的數(shù)據(jù)的最小均方差，經(jīng)過判斷得出調(diào)制系數(shù)M的值，然后對應(yīng)得出的M值對信號進(jìn)MPSK的解調(diào)。
本發(fā)明中，相位信號發(fā)生模塊是根據(jù)調(diào)制方式對進(jìn)來的數(shù)據(jù)信號進(jìn)行相位的調(diào)制，從而產(chǎn)生被發(fā)射信息的載波的M個可能的相位；升余弦滾降濾波器是用來消除碼間串?dāng)_；調(diào)制系數(shù)M識別模塊是對輸入信號采樣值進(jìn)行處理用最小均方差的方法算出M值；接收信號解調(diào)模塊是對接收信號進(jìn)行MPSK解調(diào)。
MPSK調(diào)制是為了在有限帶寬內(nèi)傳輸盡可能多的信息，在噪聲條件允許的情況下，可以采用多進(jìn)制數(shù)字信號傳輸。在數(shù)字信號調(diào)制中，振幅、頻率和相位不是只能有兩種狀態(tài)，而是可以取多種狀態(tài)。
在對數(shù)字信號的調(diào)制時，可采用讀表方式，具體是將一個2π周期分為256個點，每個點的余弦函數(shù)值存入表中，然后根據(jù)不同的M調(diào)制系數(shù)，確定輸入比特對應(yīng)的初始相位，相位值由下式確定Sc(t)＝cos(ωct+θi) i＝1，2，3...M (1)θi個數(shù)是由M決定的。
MPSK的解調(diào)是MPSK調(diào)制的逆向過程，在解調(diào)的時候假定已經(jīng)是完全同步了，并且已經(jīng)去除載波，只剩下調(diào)制的信號波形。由于是MPSK調(diào)制，所以我們只需要確定它的相位信息和調(diào)制系數(shù)M的值就能夠知道它原來的數(shù)據(jù)信息。
本發(fā)明中，用最小均方差的算法來實現(xiàn)對調(diào)制系數(shù)M的識別和對輸入信號的解調(diào)，最小均方差由下式確定E=Σi=1n(Ri-ri)2...(2)]]>其中ri是參考波形的數(shù)據(jù)點，Ri是輸入處理的波形數(shù)據(jù)點。具體來說，首先通過求最小均方差的方法來確定調(diào)制系數(shù)M值，然后通過M值，同樣用求最小均方差的方法來對接收到的數(shù)據(jù)信號解調(diào)。
本發(fā)明中，具體可采用TL公司的TMS5402DSK板實現(xiàn)自適應(yīng)調(diào)制調(diào)解系統(tǒng)。


圖1為8PSK調(diào)制信號波形。
具體實施例方式
下面通過實例進(jìn)一步描述本發(fā)明。設(shè)調(diào)制端調(diào)制系數(shù)M為8，則對用戶端的數(shù)字信號進(jìn)行8PSK調(diào)制，調(diào)制后的波形見圖1所示。
在未引入噪聲(即信噪比SNR＝∞的情況下)解調(diào)端首先判斷調(diào)制系數(shù)M，通過最小均方差的式子，可以得出M＝8的時候，值為最小，所以可以判斷出應(yīng)該為8PSK的解調(diào)方式，最后可以準(zhǔn)確的算出用戶的數(shù)據(jù)。
現(xiàn)在考慮信道模型的情況下，加入噪聲后(不同信噪比)下誤碼率比較BPSK情況下對1000個信號bit進(jìn)行誤碼率估計；QPSK情況下對2000個信號bit進(jìn)行誤碼率估計；8PSK情況下對3000個信號bit進(jìn)行誤碼率估計；16PSK情況下對4000個信號bit進(jìn)行誤碼率估計；表1不同信噪比下MPSK的誤碼率情況 由表1可以看出，在M比較小的情況下，加入噪聲影響不大。但是當(dāng)M增大，加入噪聲影響就比較大了。這是因為此時任意兩個信號點的歐幾里德(Euclidean)距離比較近。
dmn=|sm-sn|=Eg[1-cos2πM(m-n)]...(3)]]>當(dāng)|m-n|＝1時，上式給出的相鄰兩個信號點的最小Euclidean距離。
dmin=Eg(1-cos2πM)...(4)]]>
權(quán)利要求
1.一種數(shù)字信號MPSK調(diào)制解調(diào)的軟件無線電系統(tǒng)，其特征在于用軟件的方法實現(xiàn)數(shù)字信號的調(diào)制解調(diào)，并且在接收端通過最小均方差來估計自適應(yīng)識別調(diào)制系數(shù)，從而根據(jù)此調(diào)制系數(shù)來解調(diào)接收到的信號，其中調(diào)制分為兩個部分相位信號發(fā)生器模塊、濾波器模塊，首先通過對調(diào)制系數(shù)M的識別確定對數(shù)字信號的調(diào)制方式，然后對進(jìn)來的數(shù)字信號進(jìn)行MPSK調(diào)制；解調(diào)分為兩個部分對M調(diào)制系數(shù)的識別模塊、信號接收解調(diào)模塊，在已知信號同步的前提條件下對接收到的信號通過最小均方差的算法求得調(diào)制系數(shù)M的值，然后根據(jù)調(diào)制系數(shù)M的值解調(diào)接收信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字信號調(diào)制解調(diào)的軟件無線電系統(tǒng)，其特征在于對數(shù)字信號調(diào)制時，采用讀表方式，將一個2π周期分為256個點，每個點的余弦值存入表中，然后根據(jù)不同的M調(diào)制系數(shù)，確定輸入比特對應(yīng)的初始相位，相位值由下式確定Sc(t)＝cos(ωct+θi)i＝1，2，3...M式中θi個數(shù)是由M決定的。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的數(shù)字信號調(diào)制解調(diào)的軟件無線電系統(tǒng)，其特征在于用最小均方差的算法來實現(xiàn)對調(diào)制系數(shù)M的識別和對輸入信號的解調(diào)，最小均方差由下式確定E=Σi=1n(Ri-ri)2]]>式中其中ri是參考波形的數(shù)據(jù)點，Ri是輸入處理的波形數(shù)據(jù)點，當(dāng)均方差最小的時候，波形與參考波形最相似，此時參考波形所對應(yīng)的比特是解調(diào)前的比特。
全文摘要
本發(fā)明為一種數(shù)字信號MPSK調(diào)制解調(diào)的軟件無線電系統(tǒng)。它分為基帶調(diào)制和解調(diào)兩個部分。在調(diào)制部分通過外界給定的調(diào)制系數(shù)M對串行數(shù)據(jù)進(jìn)行MPSK調(diào)制，而在解調(diào)部分首先通過最小均方差的方法識別調(diào)制系數(shù)M，然后同樣通過最小均方差的方法來對輸入的信號進(jìn)行同步解調(diào)。它的優(yōu)點是克服了用硬件實現(xiàn)的復(fù)雜性，是一種性能良好而技術(shù)上又易于實現(xiàn)的軟件無線電系統(tǒng)。
文檔編號H04L27/18GK1545283SQ20031010884
公開日2004年11月10日 申請日期2003年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月25日
發(fā)明者袁燕, 湯敏, 王宗欣, 袁 燕 申請人:復(fù)旦大學(xué)