CN105306397A - 一种dqpsk中频差分解调方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种DQPSK中频差分解调方法包括：首先经过采样,然后通过带通滤波进行过滤处理，并分成3路信号：第一路信号、第二路信号、第三路信号，其中，第一路信号、第二路信号均为本信号；第三路信号延迟一个符号周期后分成两路信号：第四路信号和第五路信号，其中，第四路信号与本信号相乘，第五路信号相位移动90度后与本信号相乘；然后将第四路信号与本信号相乘后得到的信号和第五路信号相位移动90度后与本信号相乘后得到的信号，分别经过低通滤波后再进行位同步处理；然后进行抽样判决处理；最后进行并串转换输出比特流，实现了中频差分解调方法过程中不会出现过零现象,解调算法简单,可实现快速同步并降低误码率的技术效果。

Description

一种DQPSK中频差分解调方法

技术领域

本发明涉及信号处理领域，尤其涉及一种DQPSK中频差分解调方法。

背景技术

数传电台中存在信号处理模块,所采用的调制方式为DQPSK，DQPSK的解调方式主要分为两类:相干解调和差分解调，在静态接收时，相干解调的性能比差分解调好，但相干解调中需要的相干载波在实际移动信道中获得比较困难，因而在移动接收时，其接收性能反而不及差分解调。差分解调又可分为主要的两类:中频差分和基带差分，DQPSK中的信息完全包含在载波的相位变量之中，所以便于差分解调，基带差分解调和中频差分解调通过判断相位跳变量Δθ的值来确定反相位映射的情况，基带差分解调中，如果本振频率与信号载频存在频差Δf，则在一个码元内，将存在2πΔfT的相位漂移(T表示码元周期)，使系统误比特率增加。中频差分解调中，如果延迟的时间没有准确的等于一个码元长度，就会有一部分信号能量不能被充分利用，相当于损失一部分信噪比，比较这两种解调方式，中频差分不需要接收端载波同步，省略的诸如COSTAS环这类的载波同步结构，简化了设计难度，同时能够实现快速同步。

由于DQPSK中相位跳变量Δθ的所包含的信息为0,pi/2,-pi/2,pi，当对这些信息进行求余弦或正弦时,将会有零值的出现,这样在解调过程中将会出现过零现象,从而提高解调算法的复杂度,并且有可能会引起误判,导致误码率的上升。

综上所述，本申请发明人在实现本申请实施例中发明技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：

在现有技术中，现有的中频差分解调方法存在会出现过零现象,导致解调算法的复杂度较高,并且有可能会引起误判,导致误码率的上升的技术问题。

发明内容

本发明提供了一种DQPSK中频差分解调方法，解决了现有的中频差分解调方法过程中存在会出现过零现象,导致解调算法的复杂度较高,并且有可能会引起误判,导致误码率的上升的技术问题，实现了中频差分解调方法过程中不会出现过零现象,解调算法简单,可实现快速同步并降低误码率的技术效果。

为解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种DQPSK中频差分解调方法，所述方法包括：

当中频信号输入到信号处理板前端时,首先经过采样,然后通过带通滤波进行过滤处理，并分成3路信号：第一路信号、第二路信号、第三路信号，其中，第一路信号、第二路信号均为本信号；第三路信号延迟一个符号周期后分成两路信号：第四路信号和第五路信号，其中，第四路信号与本信号相乘，第五路信号相位延迟90度后与本信号相乘；然后将第四路信号与本信号相乘后得到的信号和第五路信号相位延迟90度后与本信号相乘后得到的信号，分别经过低通滤波后再进行位同步处理；然后进行抽样判决处理；最后进行并串转换输出比特流。

进一步的，解调端的输入信号为其中，为接收延迟引起的相位差，则有：

其中，Ik表示同相支路第k个码元，θ_k表示第k个码元的相位，Q_k表示正交支路的第k个码元，w表示中频频率，表示初始相位；

当达到位同步时，用低通滤波器分别滤去IQ两路的高频分量后得到：

X_k＝cos(θ_k-θ_k-1)＝cosΔθ(3)

Y_k＝-sin(θ_k-θ_k-1)＝-sinΔθ(4)

其中，X_k表示同相输出，Y_k表示正交输出。

进一步的，当中频信号输入到信号处理板前端时，首先经过采样,然后经过中频ADC转换为数字信号，然后将数字信号依次通过带通滤波、频带搬移、低通滤波变为频点。

进一步的，信号在低通滤波后与位同步处理前还进行4倍抽取处理。

进一步的，所述DQPSK中频差分解调方法能够应用于数传系统信息分发端机模块中，具体应用流程为：

发射端待调数据首先经过数据协议解析，然后完成RS编码，接着进行交织后完成基带调制，然后送数模转换芯片DAC完成IQ调制，然后经过功放送射频发送出去；

接收端对输入的射频信息首先进行下变频后变成中频信号，然后送中频ADC进行采样，采样完成后进行解调，然后进行去交织处理，接着完成RS解码后进行数据协议组织，最后输出解调数据。

其中，主要原理如下：

数据通信发送：将网络接口送来的数据进行缓存，分帧；如需加密，则进行数据加密，加密后的数据进行分组；如需不行加密则直接进行分组，然后进行RS纠错编码，交织后送信号处理模块进行DQPSK调制，成形滤波后送入变频模块进行IQ调制，调制后的射频信号经功率放大后送天线发射。

数据通信接收：将天线收射频信号进行放大滤波，下变频到的中频送信号处理模块，信号处理模块解调出数字信息，经去交织，RS纠错解码后解密、组帧恢复数据，经网络接口送出。利用该方法可达到波形解调的要求。

本申请实例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

由于采用了将DQPSK中频差分解调方法设计为包括：当中频信号输入到信号处理板前端时,首先经过采样,然后通过带通滤波进行过滤处理，并分成3路信号：第一路信号、第二路信号、第三路信号，其中，第一路信号、第二路信号均为本信号；第三路信号延迟一个符号周期后分成两路信号：第四路信号和第五路信号，其中，第四路信号与本信号相乘，第五路信号相位延迟90度后与本信号相乘；然后将第四路信号与本信号相乘后得到的信号和第五路信号相位延迟90度后与本信号相乘后得到的信号，分别经过低通滤波后再进行位同步处理；然后进行抽样判决处理；最后进行并串转换输出比特流的技术方案，即通过将得到的I,Q两路基带信息所对应的相位跳变量为0，pi/2,pi,3pi/2,当对这些跳变量求正弦或余弦时得到的值是0,1或者-1，这样对判决将会带来不利的影响，但是如果先逆时钟旋转45度，对应相位跳变量Δθ将变成pi/4,3pi/4,5pi/4,7pi/4，当对这些信息进行求余弦或是正弦时,只需要取出符号位进行判决即可求出相位，比如pi/4对应的符号位为(正，正)，3pi/4对应的符号位为(负，正)，其它相位依此类推，，从而有效解决过零现象,并且实现也很方便，针对Ik和Qk逆时针旋转45度，对应为(Ik+jQk)*(cos(pi/4)+jsin(pi/4))＝0.707*((Ik-Qk)+j(Ik+Qk)),也即将得到的I路数据和Q路数据进行相减或是相加，即可完成45度相位旋转，所以，有效解决了现有的中频差分解调方法过程中存在会出现过零现象,导致解调算法的复杂度较高,并且有可能会引起误判,导致误码率的上升的技术问题，进而实现了中频差分解调方法过程中不会出现过零现象,解调算法简单,可实现快速同步并降低误码率的技术效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。

图1是DQPSK中频差分解调方法的总体流程示意图；

图2是DQPSK解调应用于实际中的流程示意图；

图3是信息分发端机数据处理原理图示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种DQPSK中频差分解调方法，解决了现有的中频差分解调方法过程中存在会出现过零现象,导致解调算法的复杂度较高,并且有可能会引起误判,导致误码率的上升的技术问题，实现了中频差分解调方法过程中不会出现过零现象,解调算法简单,可实现快速同步并降低误码率的技术效果。

本申请实施中的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：

采用了将DQPSK中频差分解调方法设计为包括：当中频信号输入到信号处理板前端时,首先经过采样,然后通过带通滤波进行过滤处理，并分成3路信号：第一路信号、第二路信号、第三路信号，其中，第一路信号、第二路信号均为本信号；第三路信号延迟一个符号周期后分成两路信号：第四路信号和第五路信号，其中，第四路信号与本信号相乘，第五路信号相位延迟90度后与本信号相乘；然后将第四路信号与本信号相乘后得到的信号和第五路信号相位延迟90度后与本信号相乘后得到的信号，分别经过低通滤波后再进行位同步处理；然后进行抽样判决处理；最后进行并串转换输出比特流的技术方案，即通过将得到的I,Q两路基带信息所对应的相位跳变量为0，pi/2,pi,3pi/2,当对这些跳变量求正弦或余弦时得到的值是0,1或者-1，这样对判决将会带来不利的影响，但是如果先逆时钟旋转45度，对应相位跳变量Δθ将变成pi/4,3pi/4,5pi/4,7pi/4，当对这些信息进行求余弦或是正弦时,只需要取出符号位进行判决即可求出相位，比如pi/4对应的符号位为(正，正)，3pi/4对应的符号位为(负，正)，其它相位依此类推，，从而有效解决过零现象,并且实现也很方便，针对Ik和Qk逆时针旋转45度，对应为(Ik+jQk)*(cos(pi/4)+jsin(pi/4))＝0.707*((Ik-Qk)+j(Ik+Qk)),也即将得到的I路数据和Q路数据进行相减或是相加，即可完成45度相位旋转，所以，有效解决了现有的中频差分解调方法过程中存在会出现过零现象,导致解调算法的复杂度较高,并且有可能会引起误判,导致误码率的上升的技术问题，进而实现了中频差分解调方法过程中不会出现过零现象,解调算法简单,可实现快速同步并降低误码率的技术效果。

为了更好地理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例一：

在实施例一中，提供了一种DQPSK中频差分解调方法，请参考图1-图3：

请参考图1：当中频信号输入到信号处理板前端时,首先经过采样,然后通过带通滤波滤掉不需要的频率部分,在完成带通滤波后分成两路,一路延迟一个符号周期后与本信号相乘,另一路则延迟90度后在与本信号相乘。得到两路信号分别经过低通滤波后再进行位同步,最后通过抽样判决后完成并串转换后输出比特流。

设解调端的输入信号为其中是由于接收延迟引起的相位差。由于符号周期很短，该相位差在相邻两个符号周期内可视为保持恒定不变，则有

其中，Ik表示同相支路第k个码元，θ_k表示第k个码元的相位，Q_k表示正交支路的第k个码元，w表示中频频率，表示初始相位；

当达到位同步时，用低通滤波器分别滤去IQ两路的高频分量后得到：

X_k＝cos(θ_k-θ_k-1)＝cosΔθ(3)

Y_k＝-sin(θ_k-θ_k-1)＝-sinΔθ(4)

其中，X_k表示同相输出，Y_k表示正交输出。

此时只要取出Δθ中的信息就能完整恢复出原始数据。

请参考图2：中频模拟信号首先经过中频ADC转换为数字信号,然后将数字信号送入到FPGA，FPGA通过带通滤波、频带搬移和低通滤波将数字信号变为方便处理的频点，之后通过中频差分解调后进行低通滤波将中频信号变为IQ基带信号，然后再进行4倍抽取,抽取后进行位同步,然后再进行抽样判决得到符号，最后经过经过并串转换得到所需的比特流数据。

解调端接收到的中频信号为21.4MHz，通过28.224MHz的采样率将其带通采样到中频6.824MHz，通过带通滤波器滤除带外噪声。考虑到中频差分算法中需要有一个π/2的相位移动，由于28.224MHz正好为1.764MHz的16倍，即一个载波周期为16个采样点，那么移动π/2的相位只需要延迟4个点即可。因此这里将其中频搬移到1.764MHz，并通过带通滤波器滤除其在11.884MHz处的频谱分量，将该信号与自己延迟以后相乘即可将其下变频到基带信号，之后将基带信号抽取到7.056MHz的采样率进行位同步和判决，最后将其并串转换后输出。

请参考图3：在该系统中,发射端待调数据首先经过数据协议解析,然后完成RS编码,接着进行交织后完成基带调制,然后送数模转换芯片DAC完成IQ调制后经过功放送射频发送出去。接收端对输入的射频信息首先进行下变频后变成中频信号,然后送中频ADC进行采样,采样完成后进行解调,然后去交织,接着完成RS解码后进行数据协议组织,最后输出解调数据。

主要原理如下：

数据通信发送：将网络接口送来的数据进行缓存，分帧。如需加密，则进行数据加密，加密后的数据进行分组；如需不行加密则直接进行分组，然后进行RS纠错编码，交织后送信号处理模块进行DQPSK调制，成形滤波后送入变频模块进行IQ调制，调制后的射频信号经功率放大后送天线发射。

数据通信接收：将天线收射频信号进行放大滤波，下变频到的中频送信号处理模块，信号处理模块解调出数字信息，经去交织，RS纠错解码后解密、组帧恢复数据，经网络接口送出。利用该方法可达到波形解调的要求。

上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：

由于采用了将DQPSK中频差分解调方法设计为包括：当中频信号输入到信号处理板前端时,首先经过采样,然后通过带通滤波进行过滤处理，并分成3路信号：第一路信号、第二路信号、第三路信号，其中，第一路信号、第二路信号均为本信号；第三路信号延迟一个符号周期后分成两路信号：第四路信号和第五路信号，其中，第四路信号与本信号相乘，第五路信号相位延迟90度后与本信号相乘；然后将第四路信号与本信号相乘后得到的信号和第五路信号相位延迟90度后与本信号相乘后得到的信号，分别经过低通滤波后再进行位同步处理；然后进行抽样判决处理；最后进行并串转换输出比特流的技术方案，即通过将得到的I,Q两路基带信息所对应的相位跳变量为0，pi/2,pi,3pi/2,当对这些跳变量求正弦或余弦时得到的值是0,1或者-1，这样对判决将会带来不利的影响，但是如果先逆时钟旋转45度，对应相位跳变量Δθ将变成pi/4,3pi/4,5pi/4,7pi/4，当对这些信息进行求余弦或是正弦时,只需要取出符号位进行判决即可求出相位，比如pi/4对应的符号位为(正，正)，3pi/4对应的符号位为(负，正)，其它相位依此类推，，从而有效解决过零现象,并且实现也很方便，针对Ik和Qk逆时针旋转45度，对应为(Ik+jQk)*(cos(pi/4)+jsin(pi/4))＝0.707*((Ik-Qk)+j(Ik+Qk)),也即将得到的I路数据和Q路数据进行相减或是相加，即可完成45度相位旋转，所以，有效解决了现有的中频差分解调方法过程中存在会出现过零现象,导致解调算法的复杂度较高,并且有可能会引起误判,导致误码率的上升的技术问题，进而实现了中频差分解调方法过程中不会出现过零现象,解调算法简单,可实现快速同步并降低误码率的技术效果。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (5)

1.一种DQPSK中频差分解调方法，其特征在于，所述方法包括：

当中频信号输入到信号处理板前端时,首先经过采样,然后通过带通滤波进行过滤处理，并分成3路信号：第一路信号、第二路信号、第三路信号，其中，第一路信号、第二路信号均为本信号；第三路信号延迟一个符号周期后分成两路信号：第四路信号和第五路信号，其中，第四路信号与本信号相乘，第五路信号相位延迟90度后与本信号相乘；然后将第四路信号与本信号相乘后得到的信号和第五路信号相位延迟90度后与本信号相乘后得到的信号，分别经过低通滤波后再进行位同步处理；然后进行抽样判决处理；最后进行并串转换输出比特流。

2.根据权利要求1所述的DQPSK中频差分解调方法，其特征在于，解调端的输入信号为其中，为接收延迟引起的相位差，则有：

其中，Ik表示同相支路第k个码元，θ_k表示第k个码元的相位，Q_k表示正交支路的第k个码元，w表示中频频率，表示初始相位；

当达到位同步时，用低通滤波器分别滤去IQ两路的高频分量后得到：

X_k＝cos(θ_k-θ_k-1)＝cosΔθ(3)

Y_k＝-sin(θ_k-θ_k-1)＝-sinΔθ(4)

其中，X_k表示同相输出，Y_k表示正交输出。

3.根据权利要求1所述的DQPSK中频差分解调方法，其特征在于，当中频信号输入到信号处理板前端时，首先经过中频ADC采样转换为数字信号，然后将数字信号依次通过带通滤波、频带搬移、低通滤波变为所需处理的频带信号。

4.根据权利要求1所述的DQPSK中频差分解调方法，其特征在于，信号在低通滤波后与位同步处理前还进行4倍抽取处理。

5.根据权利要求1所述的DQPSK中频差分解调方法，其特征在于，所述DQPSK中频差分解调方法能够应用于数传系统信息分发端机模块中，具体应用流程为：

发射端待调数据首先经过数据协议解析，然后完成RS编码，接着进行交织后完成基带调制，然后送数模转换芯片DAC完成IQ调制，然后经过功放送射频发送出去；

接收端对输入的射频信息首先进行下变频后变成中频信号，然后送中频ADC进行采样，采样完成后进行解调，然后进行去交织处理，接着完成RS解码后进行数据协议组织，最后输出解调数据。