CN1545283A - Mpsk数字信号调制解调的软件无线电系统 - Google Patents

Abstract

本发明为一种数字信号MPSK调制解调的软件无线电系统。它分为基带调制和解调两个部分。在调制部分通过外界给定的调制系数M对串行数据进行MPSK调制，而在解调部分首先通过最小均方差的方法识别调制系数M，然后同样通过最小均方差的方法来对输入的信号进行同步解调。它的优点是克服了用硬件实现的复杂性，是一种性能良好而技术上又易于实现的软件无线电系统。

Description

MPSK数字信号调制解调的软件无线电系统

技术领域

本发明属于通信技术领域，具体涉及一种MPSK(多进制相移键控)数字信号调制解调的软件无线电系统。

背景技术

MPSK数字信号调制解调是将k个信息比特映射为M＝2^k个可能的相位，从而增加带宽利用率的调制方式。软件无线电是1992年美国首次提出的一种实现无线通信的新的体系结构。它的基本概念是把硬件作为无线通信的基本平台，把尽可能多的无线通信及个人通信功能用软件实现。这样无线通信新系统、新产品的开发将逐步转到软件上来，而无线通信产品的价值将越来越多地体现在软件上，这是无线通信领域继固定到移动、模拟到数字之后的第三次革命。

在未来移动通信中，软件无线电将改变了传统的观念，给移动通信的软件化、智能化、通用化、个人化和兼容性带来深远的影响，并将在本世纪形成和计算机及程控交换机相当的巨大产业。去年11月国际电联终于通过第三代移动通信系统(3G)的无线接口规范，在这个规范中3G的无线接口并未达到一个统一的标准，而是将一些第二代(2G)就已有和面向3G的无线电技术放在一起，统统收入3G“家族”，这给移动用户的漫游带来很大的限制。而软件无线电是最有希望解决这些问题的技术，它可以研制一个完全可以编程的硬件平台，基站和移动台的所有功能均通过软件编程实现，通过注入不同的软件，形成不同标准的移动用户终端和基站，保证各种移动设备之间的无缝集成，使得一机在手，漫游天下。这也促使软件无线电技术全球化，成为未来移动通信的关键技术。目前全世界的软件无线电的参与者正致力于确定软件无线电技术在产业价值链中的定位，未来软件无线电的商用前景将为移动通信的发展提供新的机遇，它将从不同途径对个人通信，实际上也对其它产业产生深远的影响。

发明内容

本发明的目的是提出一种MPSK数字信号调制解调的软件无线电系统，可以使得传统的基于硬件的设计变为软件的设计，从而降低开发成本。

本发明提出的MPSK数字信号调制解调的软件无线电系统，是用软件的方法实现数字信号的调制解调，分为基带调制和解调两个部分。在接收端通过最小均方差估计自适应识别调制系数，从而根据此调制系数来解调接收到的信号。其中，基带调制分为两个部分：1、相位信号发生模块，2、平方根升余弦滚降滤波模块。首先通过对调制系数M的识别确定对数字信号的调制方式，然后对进来的数字信号进行MPSK调制。具体为：串口1进来的数据信号为调制系数M的值，串口2进来的数字信号通过波形发生模块产生相对应的波形数据，然后再经过升余弦滤波模块使得输出波形无码间干扰，在基带调制模块产生8PSK波形(见图1所示)。解调分成两个部分：1、调制系数M识别模块2、接收信号解调模块，在已知信号同步的前提下对接收到的信号通过最小均方差的算法求得调制系数M的值，然后根据调制系数M的值解调接收信号。具体为：接收到的信号先通过调制系数M识别模块，量化采样后，求出采样点与存在存储器内的数据的最小均方差，经过判断得出调制系数M的值，然后对应得出的M值对信号进MPSK的解调。

本发明中，相位信号发生模块是根据调制方式对进来的数据信号进行相位的调制，从而产生被发射信息的载波的M个可能的相位；升余弦滚降滤波器是用来消除码间串扰；调制系数M识别模块是对输入信号采样值进行处理用最小均方差的方法算出M值；接收信号解调模块是对接收信号进行MPSK解调。

MPSK调制是为了在有限带宽内传输尽可能多的信息，在噪声条件允许的情况下，可以采用多进制数字信号传输。在数字信号调制中，振幅、频率和相位不是只能有两种状态，而是可以取多种状态。

在对数字信号的调制时，可采用读表方式，具体是将一个2π周期分为256个点，每个点的余弦函数值存入表中，然后根据不同的M调制系数，确定输入比特对应的初始相位，相位值由下式确定：

       S_c(t)＝cos(ω_ct+θ_i)      i＝1，2，3...M           (1)

θ_i个数是由M决定的。

MPSK的解调是MPSK调制的逆向过程，在解调的时候假定已经是完全同步了，并且已经去除载波，只剩下调制的信号波形。由于是MPSK调制，所以我们只需要确定它的相位信息和调制系数M的值就能够知道它原来的数据信息。

本发明中，用最小均方差的算法来实现对调制系数M的识别和对输入信号的解调，最小均方差由下式确定：

$E=\sqrt{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{(R_i-r_i)}^2}...\left(2\right)$

其中r_i是参考波形的数据点，R_i是输入处理的波形数据点。具体来说，首先通过求最小均方差的方法来确定调制系数M值，然后通过M值，同样用求最小均方差的方法来对接收到的数据信号解调。

本发明中，具体可采用TL公司的TMS5402DSK板实现自适应调制调解系统。

附图说明

图1为8PSK调制信号波形。

具体实施方式

下面通过实例进一步描述本发明。设调制端调制系数M为8，则对用户端的数字信号进行8PSK调制，调制后的波形见图1所示。

在未引入噪声(即信噪比SNR＝∞的情况下)解调端首先判断调制系数M，通过最小均方差的式子，可以得出M＝8的时候，值为最小，所以可以判断出应该为8PSK的解调方式，最后可以准确的算出用户的数据。

现在考虑信道模型的情况下，加入噪声后(不同信噪比)下误码率比较

BPSK情况下对1000个信号bit进行误码率估计；

QPSK情况下对2000个信号bit进行误码率估计；

8PSK情况下对3000个信号bit进行误码率估计；

16PSK情况下对4000个信号bit进行误码率估计；

表1：不同信噪比下MPSK的误码率情况

由表1可以看出，在M比较小的情况下，加入噪声影响不大。但是当M增大，加入噪声影响就比较大了。这是因为此时任意两个信号点的欧几里德(Euclidean)距离比较近。

$d_{\mathrm{mn}}=|s_m-s_n|=\sqrt{E_g[1-\cos \frac{2\mathrm{\π}}{M}(m-n)]}...\left(3\right)$

当|m-n|＝1时，上式给出的相邻两个信号点的最小Euclidean距离。

$d_{\min }=\sqrt{E_g(1-\cos \frac{2\mathrm{\π}}{M})}...\left(4\right)$

Claims (3)

1、一种数字信号MPSK调制解调的软件无线电系统，其特征在于用软件的方法实现数字信号的调制解调，并且在接收端通过最小均方差来估计自适应识别调制系数，从而根据此调制系数来解调接收到的信号，其中：

调制分为两个部分：相位信号发生器模块、滤波器模块，首先通过对调制系数M的识别确定对数字信号的调制方式，然后对进来的数字信号进行MPSK调制；

解调分为两个部分：对M调制系数的识别模块、信号接收解调模块，在已知信号同步的前提条件下对接收到的信号通过最小均方差的算法求得调制系数M的值，然后根据调制系数M的值解调接收信号。

2、根据权利要求1所述的数字信号调制解调的软件无线电系统，其特征在于对数字信号调制时，采用读表方式，将一个2π周期分为256个点，每个点的余弦值存入表中，然后根据不同的M调制系数，确定输入比特对应的初始相位，相位值由下式确定：

         S_c(t)＝cos(ω_ct+θ_i)    i＝1，2，3...M

式中θ_i个数是由M决定的。

3、根据权利要求2所述的数字信号调制解调的软件无线电系统，其特征在于用最小均方差的算法来实现对调制系数M的识别和对输入信号的解调，最小均方差由下式确定：

$E=\sqrt{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{(R_i-r_i)}^2}$

式中其中r_i是参考波形的数据点，R_i是输入处理的波形数据点，当均方差最小的时候，波形与参考波形最相似，此时参考波形所对应的比特是解调前的比特。

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