DS-DQPSK调制解调系统设计

DS-DQPSK调制解调系统设计

李晶杨旭

北京航天试验技术研究所北京100074

摘要：介绍直接序列扩频DQPSK调制解调系统的整体实现方法，描述系统分模块的功能及具体实现，给出DS-DQPSK调制解调系统整体设计实现原理框图。根据原理框图，DS-DQPSK调制解调系统具体可工程实现。

关键词：直接序列扩频；DQPSK调制解调；信道编解码；差分编解码

1引言

扩频通信系统与普通通信系统相比，具有很强的抗干扰、抗多径性能，并且具有信息隐蔽、高精度测量、多址保密通信等特点。扩频码的同步和捕获问题是扩频通信系统进行正确传输的关键问题，即只有在接收部分与发送部分的扩频码相位保持完全相同时，扩频码调制的信息才能被正确解扩。保持发送、接收部分扩频码的同步是扩频通信系统中的一项重点和难点技术。

本文介绍直接序列扩频DQPSK调制解调系统的整体实现方法，对DS_DQPSK调制解调系统各个分模块进行功能介绍及实现方法。根据本文中原理框图实现方法，在某项目中成功实现某调制解调系统，其中解调模块成功运用到某高动态QPSK扩频调制信号的解调解扩项目中。

2调制解调系统整体实现原理图

DS_DQPSK调制解调系统原理框图如图1所示。

图1调制解调系统整体实现流程图

差错控制编码，也称作信道编码、可靠性编码、抗干扰编码或纠错码，它是提高数字信号传输可靠性的有效方法之一。它产生于20世纪50年代初，发展到70年代趋向成熟。常用的有检错码、线性分组码及卷积码。信道编码是为了降低误码率，提高数字通信的可靠性而采取的编码。差错控制的基本原理是在信息码上附加一定位数的监督码元，使其与信息位按某种规则相互关联。若数据在传输过程中发生差错，关联关系被破坏，从而可检出或纠正错误。

差分编码和差分解码模块是对串并转换后的I、Q两路数据进行编码，其主要目的是要解决由载波同步引起的相位模糊问题，其主要变换的目的，是将绝对码变换成相对码，使得绝对相位变换为相对相位，利用前后相邻码元的相对载波相位信息来表示数字信息，从而消除了载波同步相位模糊的影响。

扩频通信是指用于传输信号的信道带宽远远大于信号自身带宽的一种通信方式，它在抗噪声、抗干扰、抗多径衰落、码分多址、信号隐蔽性和保密性等方面具有较传统无线通信方式无可比拟的优势，从而与光纤通信、卫星通信一同被誉为信息时代三大主流通信传输方式。由于扩频通信独具特色，自诞生之日起，就受到军方的极大重视。近十年来，随着信息技术的迅猛法发展与日益普及，扩频通信技术已在军用和民用通信领域得到广泛应用，并伴随GPS卫星定位、CDMA或3G手机等产品迅速进入大众生活。采用扩频信号进行通信的优越性在于用扩展频谱的方法可以换取信噪比上的好处，即接收机输出的信噪比相对于输入的信噪比有很大改善，从而提高了系统的抗干扰能力。本系统采用直接序列扩频（DS）技术，对原始码元进行扩频。

QPSK是QuadraturePhaseShiftKeying的简称，意为正交相移键控，它是一种数字调制方式，具有抗干扰性能强、误码性能好、频谱利用率高等优点，广泛应用于数字微波通信系统、数字卫星通信系统、宽带接入、移动通信及有线电视系统之中。相比BPSK调制，在相同信息速率下，QPSK调制的码元速率是BPSK的一半，因此所需带宽也是BPSK的一半；在相同码元速率下，信息速率是BPSK的2倍。本系统中对于QPSK调制信号的解调，采用相干解调的方式，因此解调器需要恢复参考载波，并要求参考载波的相位和频率与发送端一致，通常采用锁相环恢复参考载波，但是当锁相环锁定时会出现多重相位模糊，这使得解调出的数据完全可能出现0、1倒置的情况，这主要是由于QPSK采用绝对载波相位来传递信息带来的问题，这大大增加了解调器的设计难度，成为QPSK调制中很大的不足。DQPSK是在QPSK基础上发展起来的一种调制解调技术，针对载波恢复时存在相位模糊度的问题，DQPSK调制在发射端采用差分编码，对原信息码进行一次相对编码，利用载波相位的相对变化来表示传递信息，这样，接收端可以根据载波的相位相对变化来解调信号，从而解决了QPSK解调时由载波同步引起的相位模糊问题。目前，DQPSK调制解调技术在数字通信中已有广泛应用。

3DS_DQPSK调制解调系统实现方法

由上面的分析，得出了DS-DQPSK调制解调系统，即直接序列扩频-差分四相相移键控。DS-DQPSK调制解调系统具体实现框图如图2和图3所示

图3DS-DQPSK解调实现框图

在对DS-QDPSK信号进行解调时，由于发送端信号经过扩频后，调制后的信号会淹没在噪声中，因此在解调时要先进行解扩处理，再进行信号的解调。同时，由于在解扩时相当于对噪声又进行一次扩频，使得噪声的频带变得更宽，而解扩后有用信号频带变窄，从而使得解调前端的信噪比更高，更利于对信号的解调，因此在本解调系统中，采用先解扩再解调的方式。

4结束语

通过上述对DS_DQPSK调制解调系统的原理框图及实现方法的分析，根据本文方法实现了直接序列扩频调制解调、扩频解扩，成功应用于某高动态QPSK扩频调制信号的解扩解调算法的项目中。文中的实现方法切实可行。

参考文献：

[1]樊昌信.通信原理教程（第二版）[M].北京：电子工业出版社，2008：137-140.

[2]张少波，毕光国．直接序列扩频系统中的捕获－一种方案的实现及其性能分析[J].通信技术与发展，2005，15（2）：58-60.

[3]刘丽，何加铭，陈志君.直接序列扩频接收机同步技术研究[J].宁波大学学报：理工版，2006，19（02）：161-165.

作者简介：

李晶（1986-），女，民族：汉，黑龙江省哈尔滨市人，硕士研究生学历，主要从事扩频通信算法及雷达目标模拟器算法研发工作。

杨旭（1983-），男，民族：汉，北京市人，本科学历，工程师职称，主要从事液体火箭发动机试验及相关推进剂生产的安全管理工作。