无线电台的调制解调技术研究

吴 海

（国家新闻出版广电总局871台，海南东方572600）

随着无线电台技术的发展，特别是超大规模FPGA和微处理器的发展，使得无线电台的更多功能可以通过软件来实现，从而使得无线电台可以摆脱硬件布线的限制，开始朝软件无线电台方向发展。软件无线电台使用一种通用的硬件就可以实现不同用途的无线电台，不仅简化了电台硬件结构，同时也能够促进不同电台之间的相互兼容和通信。

调制解调是电台通信的基础，因此也是软件无线电台实现的关键内容。直接序列扩频／差分的多进制相移键控（DS／DMPSK）是目前应用较为广泛的调制解调技术之一，具有保密性能好、抗干扰能力强、频谱利用率高等特点。为此，本文也主要以DS／DMPSK为例，对软件无线电台的调制解调技术进行研究。

1 无线电台调制技术

无线电台DS／DMPSK调制技术的原理框图如图1所示。

（1）差分编码

MPSK信号依靠载波的绝对相位来实现信息传递，在接收端解调时，由于不知道初始相位，从而导致相位模糊。因此，不能够使用非相干的解调方法。

其中一种解决方法就是差分调制方法，即对系带数据进行差分编码，用‘1’表示前后码元变化，‘0’表示不变，差分编码原理如图2所示。

图1 DS／DMPSK原理框图

图2 差分编码原理图

图2 中，｛ɑn｝为编码前的绝对码，｛dn｝为编码后的相对码，差分编码的数学模型如下所示：

（2）数据分路

在BPSK中，由1 bit基带数据控制载波相位，2 bit和3 bit基带数据控制8PSK和QPSK的载波相位。因此，在进行调制时，需要进行数据分录，将8PSK分3路，QPSK分2路。分路之后的数据速率会降低，可以通过串并转换来实现数据分路。

（3）正交平衡调制

正交平衡调制的目的是为了抑制载波，其原理如图3所示，用I、Q两路调制电压分别与I、Q两路正交载波相乘，然后通过累加求和来完成正交平衡调制。

图3 正交平衡调制原理图

如图3所示，如果I、Q两路的调制电压平衡性交叉，那么就会导致载波抑制效果交叉和载波泄露现象。由于I、Q两路的调制电压平衡性与伪随机码的平衡性相关，因此在进行正交平衡调制时，应该选择平衡性较好的伪随机码。

2 无线电台解调技术

无线电台DS／DMPSK解调原理设计如图4所示。

图4 DS／DMPSK解调原理图

CIC滤波器的幅频特性如图5所示。

图5 CIC滤波器的幅频特性图

旁瓣比主瓣低13.46 dB，旁瓣抑制为Q×13.46 dB，当Q＝5时，旁瓣抑制为67.3 dB，滤波前后的仿真图如图6（a）、（b）所示。

从图5可以看出，CIC滤波器的零点带宽为2π／D。单级CIC滤波器旁瓣比较大，可以采用多级级联来降低CIC滤波器的旁瓣电平，采用Q级级联的频率响应为：

图6 滤波前后的仿真结果图

（1）AGC自动增益控制

无线电接收机在接收到中频信号之后，需要进行自动增益控制，从而使得接收的数据幅度满足进一步处理的要求。进行AGC处理的原因主要有如下两点：

a.信号幅度要满足ADC输入电压的要求，如果幅度太大，超过了ADC正常工作范围，则无法实现正常采样；如果太小，无法充分利用ADC性能，降低了采样效果；

b.解扩解调过程会产生跟中频信号幅度的相关峰，如果信号幅度不稳定，那么所产生的峰也不稳定，容易导致判决错误。

（2）CIC滤波

在自动增益并进行相关处理后的峰中，包含了大量的高频分量。为了减少误差，需要通过低通滤波来得到更加平坦的峰值。在无线电台调制解调技术中就采用CIC积分滤波器进行滤波。

CIC滤波器的冲击响应为：

CIC滤波器的频率响应为：

3 总 结

超大规模集成电路技术的发展为无线电台的数字调制解调技术奠定了坚实的基础。通过软件来实现数字调制解调，不仅可以降低无线电台的建设成本，提高设备的可靠性，还可以融合各种调制解调技术，使得无线电台调制解调技术适合各种调制体制，实现各种无线电台的通信。

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