基于软件无线电的多体制遥测调制方法研究

董三军，蒋学东，邵海波

(中国空空导弹研究院通信技术研究所，河南洛阳471009)

目前，PCM/FM的遥测体制仍然是普遍使用的一种遥测体制，它结构简单，性能相对稳定，因而在航空遥测中得到了广发的应用[1].但是，系统的低频响应特性不够理想，并且由于模拟电路的特性给调试带来了很大的困难，系统不够灵活.

采用数字技术的软件无线电调制相比与模拟技术明显有利于增强系统的稳定性和灵活性，并且能提高传输效率和保证传输性能[2].本文以PCM/FM的原理为基础，吸收了MSK和SOQPSK的优点[3]，在不增加解调复杂度以及和现有接收机兼容的条件下，提出了一种独特的调制方法，具有很好的应用前景.

1 PCM/FM原理

PCM/FM是一种非线性调制，是通过改变载波的频率来达到的.非线性调制虽然也要完成频谱的搬移，但它所形成的信号频谱不在保持原来的基带频谱结构，即存在非线性变化关系.

任何已调带通信号s(t)可以写做:

其中:V(t)为复基带信号，fc为载频;令

则

s(t)=Ac·cos(2πfct+ψ(t))

可以表示调频(相)信号，其中瞬时相位可以表示为:

其中:φ0是初始相位，一般取值为0，瞬时频率可以表示为

其中:Κf为调制常数，单位是Hz/V，x(t)是调制的基带信号;显然，x(t)和瞬时频率fd有相同的连续性.当x(t)是解析函数时，ψ(t)是时间的连续解析函数，当x(t)存在非解析点时，ψ(t)是连续不解析函数.因此，可以x(t)将定义为分段连续的函数，而这种分段是以码元周期为单位的.工程上，在一个码原的周期t∈[kT，(k+1)T]内x(t)总是解析的，因此，在此区间内定义解析函数g(t)，且g(t)满足:

因此，任意一个t∈[kT，(k+1)T]时刻，x(t)可以表示为:

因此，任意时刻t∈[kT，(k+1)T]，相位ψ(t)可以表示为:

上式变换中φk的引入保证了变化前后，相位保持不变;同时可以看出φk在一个码元之内保持恒定，此时可以将Ψ(t)写作Ψk(t).

考虑到Ψ(t)是连续函数，即

可以得到φk的递推关系为

由上式可以看出，φk的变化量主要与 Κf和的乘积有关，本文对进行研究.

此时:

当 Ik－1=Ik时，φk= φk－1;

当 Ik－1≠ Ik时，φk= φk－1± kπ;

但是，总有

因此:

代入式(3)可得:

其中:j为虚数单位.

定义

可以看出，ak，bk相互独立，可以用来表示四个相位，因此，上式是(ak，bk)∈ck的QPSK调制.任意取一个序列 Ik，并同时将 ak，bk、ck、φk列于表中，如表1所示.

表1 序列编码表

表1是对于任意输入的一个序列的特例，其中标*的表示取值的任意性，标^的表示所得到值和前一个相同;

从表1中可以看出，将原始序列Ik进行差分编码得到序列ck，编码的原则是空号反转.ak，bk的码元周期为2T，且存在半个码元周期的时延.

综上，可以得到调制框图，如图1所示.

图1 调制框图

图1中，首先对原始序列进行双极性变换得到Ik，然后进行编码得到ck，然后对新序列ck通过一个脉冲成型滤波器，该滤波器的冲击响应为g(t)，然后对该模拟信号进行正交调制，调制频率为最终的载波频率，就完成了调制过程.

对比MSK和SOQPSK的调制方法[4－6]，可以看出，这两种方法是本文的特例，因此，本文提出的方法能够具有这两种方法的优点，调整其中的参数，也可以实现更多的功能，属于一种多体制的遥测平台，具有更好的适应性和应用前景.

2 结 语

本文对国内广泛使用的PCM/FM的数字化实现进行了研究，提出了一种适应多种应用要求的新调制方法，能够同时兼容MSK和SOQPSK的优点，有着很好的应用前景.

[1]李英丽，刘春亭.空空导弹遥测系统设计[M].北京:国防工业出版社，2006.

[2]杨小牛，楼才义.软件无线电中的发射机研究[J].杭州电子工业学院学报，2000，20(6):56 －60.

[3]IRIG standard 106 － 04:telemetry standards[S].

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[5]HILL T J.A non － proprietary，constant envelope，variant of shaped offset QPSK(SOQPSK)for improved spectral containment and detection efficiency[C]//21st Century Military Communication Conference Proceeding，[s.n.]:[S.l.]，2000，1(1):347－352.

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