（電磁場與微波技術(shù)專業(yè)論文）cdma技術(shù)在無源光接入網(wǎng)中的應(yīng)用研究.pdf

c d m a 技術(shù)在無源光接入網(wǎng)中的應(yīng)用研究 摘要 碼分多址 c d m a 是在調(diào)制之前增加了一個擴(kuò)頻處理環(huán)節(jié) 把待傳送符號 用特征碼進(jìn)行擴(kuò)展 擴(kuò)展后的符號稱為碼片 在接收端同樣增加了一個解擴(kuò)處理 的環(huán)節(jié) 將n 個碼片恢復(fù)為一個符號 這也是擴(kuò)頻通信的基本原理 擴(kuò)頻通信 的優(yōu)勢是由擴(kuò)頻操作所使用的特征碼一偽隨機(jī)序列 p nc o d e 帶來的 偽隨 機(jī)碼具有雙值白相關(guān)特性 它保證了同步相關(guān)操作獲得的輸出遠(yuǎn)大于非同步相關(guān) 的輸出值 這樣就大大降低了當(dāng)兩條傳播路徑的時差在一個碼片以上時彼此之間 的干擾 增加了通信系統(tǒng)的容量 同時具有很好的保密性 擴(kuò)頻通信在無線通信中得以廣泛應(yīng)用 本文是簡要介紹了它的理論基礎(chǔ)和優(yōu) 點(diǎn) 在光通信中能否同樣得到應(yīng)用 是本題目研究的對象 這一應(yīng)用面臨的技術(shù) 難題是在電域中信號有正負(fù)之分 在疊加過程中可以保證合成信號幅值不至于過 高 而光信號只有0 1 之分 可能因此引起不可預(yù)料的問題 但是只要少數(shù)幾路 信號可以實(shí)現(xiàn) 就存在應(yīng)用的可能性 另一個難題是信號的同步問題 本文采用 了硬件保證的方法 保證了基本同步 雖然此設(shè)想面臨了以上兩個技術(shù)難題 但 是只要在巧妙避開它們的基礎(chǔ)上 系統(tǒng)有實(shí)現(xiàn)的可能 那么擴(kuò)頻通信就有應(yīng)用到 光接入領(lǐng)域的可能 因此帶來的研究前景也是非常廣闊的 在避開以上兩個問題的基礎(chǔ)上 本文設(shè)計了一套驗(yàn)證這一設(shè)想的系統(tǒng) 包括 了基帶處理模塊 中頻調(diào)制模塊和電光變換模塊 使得電域的擴(kuò)頻信號在光路中 傳輸 通過此系統(tǒng)可以驗(yàn)證光擴(kuò)頻信號解擴(kuò)的可能性和性能參數(shù) 本系統(tǒng)中 硬件實(shí)現(xiàn)的部分是基帶處理部分 在一塊電路板中設(shè)計了點(diǎn)對點(diǎn) 點(diǎn)對多點(diǎn)的擴(kuò)頻處理系統(tǒng) 實(shí)現(xiàn)的功能包括數(shù)據(jù)信號擴(kuò)頻 調(diào)制 編碼 解碼 解調(diào)和解擴(kuò) 選用了成本低廉的z i l o g 公司的單p n 碼擴(kuò)頻芯片z 8 7 2 0 0 和 a t 8 9 s 5 2 單片機(jī) p c 機(jī)通過串行口與單片機(jī)相連 將程序加載到單片機(jī)中 對 z 8 7 2 0 0 進(jìn)行寄存器配置和控制 完成擴(kuò)頻解擴(kuò)的過程 由于z 8 7 2 0 0 是近年才出現(xiàn)的擴(kuò)頻通信中具有里程碑意義的芯片 國內(nèi)對此 芯片的介紹不多 因此本文在第二章中詳細(xì)介紹了這款1 0 0 腳芯片的工作原理 功能模塊 管腳和寄存器配置 可供擴(kuò)頻通信研究參考 曩 關(guān)鍵詞 擴(kuò)頻技術(shù) c d m a 接入網(wǎng) z 8 7 2 0 0 r e s e a r c h0 fk e yt e c h n o l o g i e s o fc d ai np ass i v eo p t i c a ln e t w o r k a b s t r a c t c o d ed i v i s i o nm u l t i p l ea c c e s si sak e yt e c l m o l o g yi n s p r e a ds p e c t n m t e l e c o m m u n i c a t i o ns y s t e m i nt h es y s t e mm e r ei sas p r e a ds p e c t m mp r o c e s sb e f o r e m o d u l a t i n gm o d u l e a n dad e s p r e a dp r o c e s sf o l l o wd e m o d u l a t i n gi nt h er e c e i v e r t h e s p r e a ds p e c t n l mp r o c e s si su s i n gap nc o d et om u l t i p l yt h ed a t ab e i n gt r a n s m i t t e d t h ea d v a n t a g eo ft h et e c h n o l o g yi sg i v e nb yt h ep nc o d e t h ep nc o d eh a sam o s t i m p o i r t a n tc h a r a c t e ro fs e l f c o r r e l a t i o n t h i sc h a r a c t e rg u a r a n t e e st h a tt h eo u t p u to f s y n c h r o n i z a t i o nc o r r e l a t i o no p e r a t i n gw i l lm u c hg r e a t e rt h a nt h ea s y n c h r o n y c o e l a t i o no p e r a t i n g w h e nt h et i m ed i a e r e n c eb e t w e e nt v ot r a j l s m i t t i n gp a m si s m o r et h a no n ec o d ec h i p t h ei n t e r f e r e n c ei sw i d e l yd e c r e a s e d t h ec a p a c i t yo ft h e s y s t e mi si n c r e a s e d i ta l s os a t i s f i e st h er e q u e s to fs e c r e c y c d m ah a sb e e nw i d e l yu s e di nw i r e l e s st e l e c o m m i m i c a t i o ns y s t e m t h i sa r t i c l e i n t r o d u c e si t sm e o r ya n da d v a n t a g e s h e t h e ri tc a nb eu s e di no p t i c a la c c e s sn e t v o r k s o m ed i f i c u l t ye x i s t t h em o s to u t s t a l l d i n gd i 伍c u l t yi ss y n c h r o n i z a t i o n t h eo p t i c a l s i g n a lo n l yh a s 0 a n d 1 w h i l et h ee l e c t r o n i cs i g n a lh a s 1 a n d 1 w h i c hc a n b ec o u n t e r a c ti nt h ea d d i n gp r o c e s s b u tt h ep r o b 2 b i l i t ys t i l le x i s t s a n dt h ep r o b l e m c a nb er e s o l v e do rs t e e r e dc l e a ro fb yt h ee l e c t r o n i co rt e l e c o m m u n i c a t i o nm e t h o d s t h e ya r ed e s c r i b e di nd e t a i li nt h ea r t i c l e u s i n gt h es p r e a d i n gs p e c t m mc m o sc h i pz 8 7 2 0 0 ac i r c u i th a sb e e nd e s i g n e d t o i m p l e m e n tt h eb a s eb a n ds p r e a d i n gs p e c t m m 向n c t i o n r e s e a r c ho ft h ew h o l e s y s t e mh a sb e e nd o n e z 8 7 2 0 0i sc o m r o l l e db ya t 8 9 s 5 2 h i c hi sa ni n e x p e n s i v e c h i p u s i n gt h ee m u l a t o r w ec a nc o n t r o l i tb yp c s o r w a r er e s e a r c h i n ga n dt h ep e r f o 脅a n c ea 1 1 a l y z i n go fm es y s t e mh a v eb e e n d e s c r i b e di nt h ea r t i c l e i e yw o r d s p r e a d i n gs p e c t m m c d m a a c c e s s n e t w o r k z 8 7 2 0 0 l l 獨(dú)創(chuàng)性 或創(chuàng)新性 聲明 本人聲明所呈交的論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究 成果 盡我所知 除了文中特別加以標(biāo)注和致謝中所羅列的內(nèi)容以外 論文中不 包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果 也不包含為獲得北京郵電大學(xué)或其他 教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料 與我一同工作的同志對本研究所做的任 何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意 申請學(xué)位論文與資料若有不實(shí)之處 本人承擔(dān)一切相關(guān)責(zé)任 本人簽名 呂l 玉面西 日期 蘭型 塑 主里 關(guān)于論文使用授權(quán)的說明 學(xué)位論文作者完全了解北京郵電大學(xué)有關(guān)保留和使用學(xué)位論文的規(guī)定 即 研究生在校攻讀學(xué)位期間論文工作的知識產(chǎn)權(quán)單位屬北京郵電大學(xué) 學(xué)校有權(quán)保 留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤 允許學(xué)位論文被查閱和借 閱 學(xué)?？梢怨紝W(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容 可以允許采用影印 縮印或其它 復(fù)制手段保存 匯編學(xué)位論文 保密的學(xué)位論文在解密后遵守此規(guī)定 本人應(yīng)扁 叢墮墮 號瀋釜名 盟 蜊 堡 塑立 北京郵電大學(xué)碩士畢業(yè)論文 1 1 選題的科學(xué)依據(jù) 第一章序論 1 無源光網(wǎng)絡(luò)p o n 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步 人們對電信業(yè)務(wù)提出了越來越高的要 求 電信業(yè)務(wù)正逐漸從傳統(tǒng)的電話等窄帶業(yè)務(wù)向集語音 高速數(shù)據(jù)和可變視頻 為一體的多媒體寬帶業(yè)務(wù)方向發(fā)展 要滿足這種發(fā)展的要求 作為交換局與用 戶終端之間的連接紐帶 接入網(wǎng)的數(shù)字化 寬帶化 光纖化成為必然 接入網(wǎng)是指本地交換機(jī)與用戶之間的連接部分 通常包括用于傳輸系統(tǒng) 復(fù)用設(shè)備 還包括數(shù)字交叉連接設(shè)備和用戶網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備 用戶終端通過用戶 網(wǎng)絡(luò)接口 u n i 連接到接入網(wǎng) 接入網(wǎng)通過業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)接口 s n i 連接到業(yè) 務(wù)節(jié)點(diǎn) s n 通過q 3 接口連接到電信管理網(wǎng) t m n l j 在眾多的接入網(wǎng)技術(shù)中 p o n 因其具有成本低 對業(yè)務(wù)透明 易于升級和 易于維護(hù)的強(qiáng)大優(yōu)勢而深受用戶歡迎 光接入網(wǎng) o a n 的參考配置包括光線 路終端 o l t 光分配網(wǎng) o d n 和光網(wǎng)絡(luò)單元 o n u o l t 為o d n 提供 網(wǎng)絡(luò)接口并連至一個或多個o d n o d n 為o l t 和o n u 提供傳輸手段 o n u 為o a n 提供用戶側(cè)接口并和o d n 相連 p o n 指的是o a n 中o d n 全部由光 分路器等無源器件組成 不包含任何有源節(jié)點(diǎn) 它通過無源光分路器來充分利 用數(shù)字光纖基帶系統(tǒng) 通常在本地用戶環(huán)路距離上所具有的較大功率預(yù)算富裕 度 從而實(shí)現(xiàn)較高程度的設(shè)備共享 所以 p o n 初期的建造費(fèi)用很低是其主要 優(yōu)點(diǎn) 另外 無源分路器可靠性高 對業(yè)務(wù)透明 故系統(tǒng)的維護(hù)費(fèi)用和升級費(fèi) 用很低 特別符合寬帶業(yè)務(wù)需求逐漸發(fā)展的要求 具有較高的投資利用率 這 其中最關(guān)鍵的技術(shù)是它的雙向傳輸技術(shù) 在p o n 中 o l t 至0 n u 的下行信號的傳輸過程較為簡單 一般對0 l t 送至各o n u 的信息采用時分復(fù)用 t d m 方式組成復(fù)幀送至饋線光纖 通過 無源光分路器以廣播方式送至每一個o n u 0 n u 收到下行復(fù)幀信號后分別取 出屬于自己的那一部分信號 2 各o n u 至o l t 的上行信號傳輸采用的多址技術(shù)如下 1 時分多址 t d m a 2 北京郵電大學(xué)碩士畢業(yè)論文 t d m a 方式是指將上行傳輸時間分為若干時隙 在每個時隙只安排一個 o n u 以分組的方式向o l t 發(fā)送分組信息 各o n u 按o l t 規(guī)定的順序一次向 上游發(fā)送 各o n u 向上游發(fā)送的碼流在光分路器 o b d 合路時可能發(fā)生碰 撞 這就要求o l t 測定它與各o n u 的距離后 對各o n u 進(jìn)行嚴(yán)格的發(fā)送定 時 由于各o n u 與o l t 間距離不一樣 他們各自傳輸?shù)纳闲写a流衰減也不一 樣 到達(dá)o l t 時的各分組信號幅度不同 因此在o l t 端不能采用判決門限恒 定的常規(guī)光接收機(jī) 只能采用突發(fā)模式的光接收機(jī) 根據(jù)每一組開始的幾比特 信號幅度的大小建立合理的判決門限 以正確接收該分組信號 各o n u 從o l t 發(fā)送的下行信號獲取定時信息 并在o l t 規(guī)定的時隙那發(fā)送上行分組信號 故到達(dá)o l t 的各上行分組信號在頻率上是同步的 但由于傳輸距離的不同而 到達(dá)o l t 時的相位差也就不同 故在o l t 端必須采用快速比特同步電路 在 每一分組開始幾個比特的時間范圍內(nèi)迅速建立比特同步 2 副載波復(fù)用多址 s c m a s c m a 采用模擬調(diào)制技術(shù) 將各個o n u 的不同頻率的上行信號分別調(diào)制 到不同的射頻段 然后用此模擬射頻信號分別調(diào)制各o n u 的激光器 l d 波長相同的各模擬光信號傳輸至o b d 合路后再耦合到同一饋線光纖到達(dá)o l t 在o l t 端經(jīng)過光電探測器p d 后輸出的電信號通過不同的濾波器和鑒相器分別 得到各o n u 的上行信號 s c m a 在頻帶寬度允許的范圍內(nèi) 各上行信道比特率完全透明 在一定范 圍內(nèi)易于升級 與t d m a 相比 s c m a 可以靈活的增加或減少任一路o n u 而且該系統(tǒng)各上行信道彼此獨(dú)立 與t d m a 相比不需要復(fù)雜的同步技術(shù) 但 由于各o n u 至0 l t 距離不同 o l t 接收到的各 州上行光信號功率也不同 特別是調(diào)制到頻率較為接近的射頻段的兩路上行信號到達(dá)o l t 后的功率相差 很大時 將引起嚴(yán)重的相鄰信道干擾a c i 增大各上行調(diào)制信號射頻段頻率間 隔 可使其a c i 性能得到較大的改善 但這也限制了系統(tǒng)的容量 在傳輸速率 為幾十m b i t s 的系統(tǒng)中 s c m a 是一項較為實(shí)用的技術(shù) 3 波分復(fù)用多址 w d m a w d m a 采用波分復(fù)用技術(shù)將各o n u 的上行傳輸信號分別調(diào)制為不同波 長的光信號送至o b d 后耦合到饋線光纖 到達(dá)o l t 后利用w d m 分波器分別 取出屬于各o n u 的不同波長的光信號 再分別通過光電探測器 p d 解調(diào)為 電 信號 北京郵電大學(xué)碩士畢業(yè)論文 w d m a 充分的利用了光纖的低損耗波長窗口 每個上行傳輸信道完全透 明 能夠方便的擴(kuò)容和升級 與t d m a 和s c m a 相比 w d m a 所用電路設(shè) 備較為簡單 但w d m a 要求光源頻率穩(wěn)定度高 上行傳輸?shù)耐ǖ罃?shù)及信噪比 受光分波器性能的限制 系統(tǒng)各通道共享光纖線路而不共享o l t 光設(shè)備 故 系統(tǒng)成本較高 4 碼分多址 c d m a c d m a 是指給每一個0 n u 分配一個多址碼 各0 n u 的上行信碼與相應(yīng) 多址碼進(jìn)行模二加后 將其調(diào)制成同一波長的光信號 各路上行光信號經(jīng)o b d 合路至饋線光纖到達(dá)o l t 在o l t 端經(jīng)p d 檢測出信號后 再分別與同o n u 端同步的相應(yīng)的多址碼進(jìn)行模二加 分別恢復(fù)各o n u 傳輸來的信碼 由于多 址碼的速率遠(yuǎn)大于信碼速率 故c d m a 系統(tǒng)實(shí)際上是一種擴(kuò)頻通信系統(tǒng) c d m a 系統(tǒng)用戶地址分配靈活 抗干擾性能強(qiáng) 由于每個o n u 都有自己 獨(dú)特的多址碼 故它有十分優(yōu)越的保密性能 c d m a 不像t d m a 那樣劃分時 隙 也不像s c m a 及w d m a 那樣劃分頻隙 o n u 可以更靈活的隨機(jī)接入 而不需要與別的o n u 同步 但c d m a 系統(tǒng)容量不大 根據(jù)c d m a 技術(shù)的優(yōu) 勢 使它在用戶數(shù)較少的接入網(wǎng)中 有著廣泛的應(yīng)用前景 3 1 2 理論基礎(chǔ) 1 2 1 擴(kuò)頻理論簡介 c d m a 是一種多址技術(shù) 它的每一個接入地址擁有一個唯一的擴(kuò)譜碼進(jìn)行 擴(kuò)譜調(diào)制 所有接入地址共享同樣的頻譜 擴(kuò)譜調(diào)制是通過p n 碼實(shí)現(xiàn)的 窄 帶信息信號或信息序列通過寬帶擴(kuò)譜信號 序列 調(diào)制 相乘 所以傳輸前 信息信號頻譜被擴(kuò)散在更大的帶寬里 擴(kuò)頻通信是當(dāng)今國際上高新技術(shù)的熱點(diǎn)之一 其理論基礎(chǔ)是香農(nóng)的信道 容量公式c w 1 0 9 2 1 s n 該公式表明 在高斯信道中 當(dāng)傳輸系統(tǒng)的信號 噪聲功率比s n 下降時 可用增加系統(tǒng)傳輸帶寬w 的辦法來保持信道容量c 不 變 對于任意給定的信號噪聲功率比 可以用增大傳輸帶寬來獲得較低的信 息差錯率 擴(kuò)頻技術(shù)正是利用這一原理 用高速率的擴(kuò)頻碼來達(dá)到擴(kuò)展待傳輸 的數(shù)字信息帶寬的目的 擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的帶寬比常規(guī)通信體制大幾百倍至幾千 倍 故在相同的信噪比條件下 他具有較強(qiáng)的抗噪聲干擾能力 5 兒6 j 擴(kuò)頻通信系統(tǒng)按其工作方式可分為 直接序列擴(kuò)頻 d s s s 跳頻擴(kuò)頻 4 北京郵電大學(xué)碩士畢業(yè)論文 f h s s 跳時擴(kuò)頻 t h s s 和混合擴(kuò)頻四種工作方式 直接序列擴(kuò)頻 直 序擴(kuò)頻 是由待傳信息碼序列與高速率的偽噪聲碼序列模二加后 波形相 乘 得到的復(fù)合碼序列 去直接控制射頻信號的某個參量 一般為載波相位 從而獲得直接序列擴(kuò)頻信號 因其擴(kuò)展了傳輸帶寬而得名 直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng) 組成方框圖如圖1 1 所示 7 刖莖酬蓬 群 朝曬 圖1 1 直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng)方框圖 獲得擴(kuò)譜信號有兩門主要技術(shù) 跳頻 f h 和直接序列 d s 偽隨機(jī)噪 聲 p n 擴(kuò)譜 跳頻是指發(fā)送信號的載波按照某一隨機(jī)跳變圖樣在跳變 調(diào)頻信號具有時 變 偽隨機(jī)的載頻 所有可能的載波頻率的集合成為跳頻集 跳頻信號存在于 若干個信道的頻帶上 每個信道定義為其中心頻率在跳頻集中的頻譜區(qū)域 跳 頻發(fā)生的頻譜帶寬成為總跳頻帶寬 跳頻通信中載波頻率變換的規(guī)律成為跳頻 圖案 跳頻圖案越多 可靠性越高 跳頻通信是指傳輸信號的載波頻率按規(guī)定 規(guī)律進(jìn)行離散變化的通信方式 通信使用的載波頻率受一組高速變化的偽隨機(jī) 碼控制而快速變化 在每一個具體的跳頻頻點(diǎn)上 其瞬時占用的信道帶寬相對 較窄 但由于是按照跳頻圖案在一個很寬的頻帶內(nèi)跳變 從宏觀上實(shí)現(xiàn)了頻譜 擴(kuò)展 因此跳頻通信具有擴(kuò)頻通信的特性 1 8 在直接序列擴(kuò)譜系統(tǒng)中 正負(fù)二進(jìn)制基帶數(shù)據(jù)波形的符號速率 1 瓜 通 過它與碼片速率遠(yuǎn)大于信號速率 t s n t c 的偽隨機(jī)正負(fù)二進(jìn)制波形相乘得以 增加 這種操作的效果是用系數(shù)n 擴(kuò)展信號波形的瞬時帶寬 對于相同信號能 量而言 這將使得波形頻譜密度降得很低而 類似噪聲 在單邊帶r f 的頻譜 中 擴(kuò)譜信號功率為p s a l w a o b 這表明擴(kuò)譜信號的頻譜密度相對于未擴(kuò)譜 信號以因子a 1 a o w b 1 n 降低 在接收端 解擴(kuò) 與發(fā)送端相同的正負(fù)二進(jìn)制擴(kuò)譜波形相乘 和解調(diào)恢 復(fù)了原始基帶數(shù)據(jù)波形 允許接收端濾除大部分寬帶干擾 假定接收機(jī)前置濾 北京郵電大學(xué)碩士畢業(yè)論文 波器接受w h z 的信號帶寬 那么它也接收該帶寬內(nèi)的干擾 假設(shè)干擾電平n o 可能遠(yuǎn)大于接收到的信號電平 用a l 表示 為簡化起見傳輸損失忽略不計 這表明 s n r r f a 1 n o 1 但在解擴(kuò)后 所需信號的帶寬降為其原始值b 而干擾帶寬仍為w 這樣在信號帶寬內(nèi)可以用濾波來降低干擾功率 使得基帶 數(shù)據(jù)的s n r 為 s n r b a s e b a n d a o b n o b a o n o na 1 n o w s n rr f b 公式1 1 使用相乘和濾波 相關(guān) 能得到相對于寬帶干擾的處理增益n w b 如果接 收到所需信號的延遲分量 如 多徑分量 只要擴(kuò)譜波形的相關(guān)函數(shù)具有被 p n 序列滿足的某種屬性 在接收端用該分量與擴(kuò)譜波形相乘就不會降低帶寬 這樣 d s 系統(tǒng)在有多徑干擾或其他用戶的干擾時 同樣能得到處理增益 d s 擴(kuò)譜系統(tǒng)通過瑞克技術(shù)提取所需信號和抑制多徑干擾 這種技術(shù)使用p n 序列 發(fā)生器 收集 不同時延的多徑信號 再在時域上重新排列 調(diào)整不同路徑的 時延 對齊后合并實(shí)現(xiàn)分集增益 9 1 2 2 擴(kuò)頻技術(shù)的研究情況 目前擴(kuò)頻通信在軍用和民用方面都得到了廣泛應(yīng)用 技術(shù)也進(jìn)一步成熟 很多公司包括p h i l i p h a 砌u s 和z i l o g 等都研制了功能強(qiáng)大的擴(kuò)頻專用芯 片 同時d s p f p g a 等技術(shù)也滲透到擴(kuò)頻通信領(lǐng)域 對數(shù)據(jù)以及圖像等的高 速 可靠傳輸提供了強(qiáng)有力的手段 在擴(kuò)頻系統(tǒng)中 最難解決的是擴(kuò)頻信號的 解擴(kuò)解調(diào)和同步 擴(kuò)頻信號的解擴(kuò)解調(diào)一般分為 模擬和數(shù)字方法 在模擬解 擴(kuò)解調(diào)方法中 可用傳統(tǒng)的解擴(kuò)方法 用與發(fā)端同步的偽隨機(jī)碼對接收到的擴(kuò) 頻信號進(jìn)行相關(guān)解擴(kuò) 在數(shù)字解擴(kuò)解調(diào)中 關(guān)鍵部件是數(shù)字匹配濾波器 可以 完成擴(kuò)頻信號的解擴(kuò)和同步 z 8 7 2 0 0 就是具有代表性的一款芯片 1 0 1 1 1 2 3 偽隨機(jī)碼 p n 序列的性質(zhì) 以序列0 0 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 0 0 l 序列長度為2 5 1 為例 1 平衡特性 在p n 序列的一個完整周期p 2 n 1 中 l 的總數(shù)目和0 的總數(shù) 目相差不超過1 例子中 總共有1 6 個l 和1 5 個0 2 游程特性 總共有 2 1 1 2 2 m 1 個連1 或連o 的游程 長度為1 的游 程占一半 長度為2 的游程占1 2 2 長度為3 的游程占1 2 3 如此下去 有一 個游程 0 的長度為n 1 一個游程 1 的長度為n 如序列 0 0 0 0 1 0 1 0 1 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 0 0 l 總共有1 6 個游程 其中8 個游程長度為 北京郵電大學(xué)碩士畢業(yè)論文 1 有4 個游程長度為2 有2 個游程長度為3 有1 個游程長度為4 1 個游 程長度為5 3 相關(guān)特性 如果將一個完整序列和這個序列的任何移位進(jìn)行逐位比較 則 對應(yīng)比特相同的數(shù)目總比不同的數(shù)目少l 也就是說 相同位置的比特不同的 數(shù)目比相同的數(shù)目多1 個 使用p n 序列的這個性質(zhì) 使得設(shè)計直接序列 d s 擴(kuò)譜系統(tǒng)成為可能 1 2 常見的p n 序列 常用的擴(kuò)頻序列包括m 序列 w a i s h 序列和a 1 m o s tp e r f e c t 序列等 1 3 1 2 4 信號的擴(kuò)頻和解擴(kuò) 1 2 5 偽碼的同步 圖1 2 擴(kuò)頻和解擴(kuò)原理圖 所謂兩個偽碼同步 就是保持其時差 相位差 為0 狀態(tài) 在碼分系統(tǒng)中 圖1 2 擴(kuò)頻和解擴(kuò)示意圖相關(guān)接收要求本地地址碼 偽碼 與收到的 發(fā)送來 的 地址碼同步 地址碼的同步是碼分系統(tǒng)的主要部分 其性能好壞直接影響 到系統(tǒng)的性能 偽碼同步可以分為粗同步和細(xì)同步 粗同步又稱捕獲 細(xì)同步 又稱跟蹤 令c 一r 為接收到的偽碼 c 心一f 為本地偽碼 c 一一r 口以一彳一門丁 c 一f 日心一丁一船丁 公式1 2 北京郵電大學(xué)碩士畢業(yè)論文 同步過程就是使本地的r r 粗同步使 f o 1 捕獲 l f i t 細(xì)同步使 令c o 一丁 c o 一 的周期為丁 幔 n 為碼位數(shù) 碼長 疋為碼片寬 粗同步是使 i r r i 忪丁l 則判粗同步完成 反之判未完成 并行相關(guān)檢測法 并行檢測法通過檢測比較y y y 選其最大者對應(yīng)的f 為檢測的 時延估計值 誤差在疋以內(nèi) c f f c f 一1 乏 圖1 3 并行相關(guān)檢測法 并行相關(guān)函數(shù)檢測法在無干擾與理想的相關(guān)特性條件下 理論上只需一個 周期t 即可完成捕獲 但需要n 個相關(guān)電路 當(dāng)n 1 時 導(dǎo)致設(shè)備龐大 串行相關(guān)檢測法 串行相關(guān)檢測法 每隔t 改變f 一個量 疋或疋 2 并將置0 一f 與值 比較 例如 取 r f o 2 超過甜 時對應(yīng)的f 即為估值 由圖1 4 可見 此 時l 丁i 1 時 n 1 t 很長 北京郵電大學(xué)碩士畢業(yè)論文 c f f 一丁 匹配濾波捕獲法 圖1 4 串行相關(guān)檢測法 0 r j 溺 令口凡 三0 t t 即其持續(xù)時間為t 構(gòu)成口艇 匹配濾波器 沖激響 應(yīng)為 辦 f 口 丁一f 不難看出 辦 f 的持續(xù)期也為t 令 c 怨 2 口心一甩丁 當(dāng)辦 f 的輸入為c 以 時 輸出少 f 等于 y 0 c f f 木向u 辦 口 c fo 一口 d 口2 口f 丁一口 c fo 一口 d 口 一 r o 一口一丁 口 尺f o 一丁 公式1 3 即y f 等于口 r 的周期性自相關(guān)函數(shù) 匹配濾波法的特點(diǎn)是實(shí)時性 其輸出的最大時刻就是輸入偽碼一個周期的 結(jié)束時刻 也就是下一個周期的起始時刻 因此它的最短捕獲時間也是t 這 種方法的主要限制是長碼的匹配濾波器硬件實(shí)現(xiàn)困難 例如 7 位m 序列碼的匹配濾波器構(gòu)成如下 令m t 為雙極性7 位m 序列 碼波形 則其匹配濾波器的單位沖激響應(yīng)h t m t t 由圖1 6 可見 雙極性m 序列波形匹配濾波器由抽頭延時線 倒相電路 相加電路和碼片的匹配濾波器構(gòu)成 當(dāng)n 1 制作許多抽頭的模擬信號延時 線很困難 且級數(shù)愈多 對每一級的精度和穩(wěn)定度要求也愈高 技術(shù)上實(shí)現(xiàn)難 度很大 c 9 北京郵電大學(xué)碩士畢業(yè)論文 圖1 5 匹配濾波法 i 圖1 6 雙極性m 序列波形匹配濾波器 調(diào)制信號的捕獲原理與基帶一樣 匹配濾波捕獲的區(qū)別在于信號為 口 f c o s 國 r 即匹配濾波器的沖激響應(yīng)為 i z r 口 丁一f c o s 國 丁一f 檢測一 般取y t 的包絡(luò)為檢測目標(biāo) 延時線精度要求為載波周期的若干分之一 也可 用基帶匹配濾波器檢測偽碼調(diào)制信號 利用正交解調(diào)電路將偽碼調(diào)制信號變?yōu)?基帶偽碼信號 然后再用基帶匹配濾波器檢測 相關(guān)檢測捕獲的區(qū)別在于用相 乘 帶通濾波器 包絡(luò)檢波組成的包絡(luò)相關(guān)電路代替基帶相關(guān)電路 2 跟蹤 令c 0 一f 為接收到的偽碼 c 0 一彳 為本地偽碼 跟蹤是使 i r r l l r ij o 并保持住此狀態(tài) 細(xì)同步的原理是連續(xù)地檢測細(xì)同步誤差 并根據(jù)檢測結(jié)果不斷地調(diào)整本地偽碼地時延 相位 使凈一r f i f f 專o 并 保持此狀態(tài) 所以又稱跟蹤 設(shè)置為 z y f b 由圖1 7 可見 在 疋 疋 區(qū)間有 y f 尬f a 其中k 0 常數(shù) 將式 a 帶入式 b 得到 石 勝丁由圖1 7 可見 若 r o 瓦 則碰f 0 有 z 此時本地偽碼超前滑動 即必丁專0 若 f t 0 必f o 有 0 則 r o 丁 0 fj0 跟蹤范圍 t 疋 為兩個碼片周期2 疋 l o 北京郵電大學(xué)碩士畢業(yè)論文 圖1 7 偽碼延時鎖定電路 y f 偽碼調(diào)制信號c f f c o s r 的細(xì)同步跟蹤可由偽碼頻帶信號延時鎖定電 路實(shí)現(xiàn) 框圖如下 1 4 c 于 圖1 8 跟蹤誤差檢測電路 圖1 9 調(diào)制信號的跟蹤檢測 北京郵電大學(xué)碩士畢業(yè)論文 2 1 系統(tǒng)描述 第二章系統(tǒng)搭建設(shè)想 擴(kuò)頻通信在無線通信中得到廣泛的發(fā)展 第三代移動通信的核心技術(shù) c d m a 技術(shù)就是基于擴(kuò)頻通信的 包括了手機(jī)模塊 基站模塊和無線信道 本 設(shè)計用光纖信道替換無線信道 希望設(shè)計在光路中傳輸?shù)腸 d m a 系統(tǒng) 將擴(kuò) 頻通信的應(yīng)用擴(kuò)展到更為廣闊的空間 2 1 1 系統(tǒng)組成 在發(fā)送模塊中 將數(shù)字信號經(jīng)過基帶擴(kuò)頻后 再經(jīng)過中頻 約2 0 0 m 調(diào) 制 然后由調(diào)制信號驅(qū)動光發(fā)送模塊 發(fā)送經(jīng)過擴(kuò)頻調(diào)制后的光c d m a 信號 幾路信號在光纖中疊加傳送 在接收模塊中 由光接收模塊進(jìn)行光電變換 得 到中頻電信號 然后經(jīng)由中頻解調(diào)模塊進(jìn)行下變頻得到基帶擴(kuò)頻信號 再由基 帶解擴(kuò)電路進(jìn)行解擴(kuò) 還原為原來地數(shù)字信號 系統(tǒng)框圖如圖2 1 所示 基帶 擴(kuò)頻 基帶 擴(kuò)頻 基帶 擴(kuò)頻 中頻 調(diào)制 中頻 調(diào)制 中頻 調(diào)制 光發(fā)送 模塊 光發(fā)送 模塊 光發(fā)送 模塊 基帶 ii 中頻 基帶il中頻ill 光接收 解擴(kuò)h解調(diào)卜 卜刊模塊 基帶 ll中頻ll 解擴(kuò)h 解調(diào)卜h 上 行 信 號 光 纖 2 1 2 系統(tǒng)應(yīng)用 本系統(tǒng)是將廣泛應(yīng)用的擴(kuò)頻方法用于光信號中 使得c d m a 保密性好 容量大的優(yōu)點(diǎn)在光接入系統(tǒng)中得以應(yīng)用 此方案可以用于許多光接入方案中 如無源光網(wǎng)絡(luò)上行鏈路 由于本系統(tǒng)涉及到的硬件設(shè)備成本低廉 是上行鏈路 1 2 北京郵電大學(xué)碩士畢業(yè)論文 的一種有效方法 在較為簡單的應(yīng)用中發(fā)揮作用 如城市公路兩側(cè)的顯示系統(tǒng) 和監(jiān)控系統(tǒng)等 j 2 1 3 實(shí)現(xiàn)方法 包括了擴(kuò)頻和解擴(kuò)的基帶處理使用擴(kuò)頻芯片z 8 7 2 0 0 該芯片是去年開始 在國內(nèi)應(yīng)用的一款擴(kuò)頻芯片 可以設(shè)置p n 序列 不同芯片選用不同p n 序列 實(shí)現(xiàn)了基帶信號的擴(kuò)頻和解擴(kuò) 比之前的多了p n 序列設(shè)置的功能 這一芯片 內(nèi)部寄存器的控制選用a t 8 9 s 5 2 單片機(jī) 該單片機(jī)操作簡單 通過內(nèi)部存儲器 和分頻器可以完成對z 8 7 2 0 0 寄存器和時鐘信號的配置 1 6 在電路中 c d m a 信號的疊加得益于正負(fù)電平相抵 帶來的幅度降低 而 光信號只有0 1 因此如果數(shù)字信號直接轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘?再進(jìn)行疊加 可能導(dǎo) 致的是 信號疊加幅度過高 解調(diào)信號難以實(shí)現(xiàn) 同時小小的偏差將導(dǎo)致信號 雜亂 失真 使系統(tǒng)徹底無法工作 增加中頻調(diào)制的目的在于將數(shù)字電信號變 為模擬電信號 來調(diào)制光發(fā)送模塊 使信號的邊沿特性平滑 對同步要求降低 保證正確解調(diào)和解擴(kuò) l 7 j 為了保持簡單 成本低的特點(diǎn) 此系統(tǒng)不像無線應(yīng)用中的c d m a 系統(tǒng) 擁有單獨(dú)同步系統(tǒng) 如同步信號或g p s 同步系統(tǒng) 而是通過硬件線路的嚴(yán)格 計算來實(shí)現(xiàn)同步 但是這一過程對于高速信號來說會存在很大的誤差 1 8 因?yàn)閿U(kuò)頻解擴(kuò) 調(diào)制解調(diào)都可以分別集成在同一模塊或芯片中 因此系統(tǒng) 的實(shí)現(xiàn)分三步進(jìn)行 基帶電信號 調(diào)制信號和完整系統(tǒng) 下面介紹第一部分基 帶電信號擴(kuò)頻解擴(kuò)的實(shí)現(xiàn) 包括芯片選型和具體電路板的制作和調(diào)試 2 2 核心芯片選型 2 2 1z 8 7 2 0 0 部分 1 擴(kuò)頻芯片z 8 7 2 0 0 原理框圖 擴(kuò)頻芯片z 8 7 2 0 0 是z i l o g 公司研制的一個可編程的單片直序擴(kuò)頻收發(fā) 器 該芯片包括發(fā)送部分 接收部分和控制部分 它將擴(kuò)頻通信收發(fā)主要電路 的各個部分都集成于一塊1 0 0 個管腳的芯片中 是一種智能化 可編程的擴(kuò)頻 收發(fā)芯片 該芯片結(jié)構(gòu)靈活 與c p u 接口十分方便 設(shè)計簡單易用 該芯片采 用貼片安裝的方式 尺寸小 功耗低 可實(shí)現(xiàn)擴(kuò)頻信息的快速捕獲并支持多種 數(shù)據(jù)傳輸速率和擴(kuò)頻參數(shù) 可廣泛應(yīng)用在各類數(shù)據(jù)傳輸和無線通信系統(tǒng)中 主 北京郵電大學(xué)碩士畢業(yè)論文 要應(yīng)用于點(diǎn)對點(diǎn) 點(diǎn)對多點(diǎn)的無線通信網(wǎng)及無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 無線p o s 等 系統(tǒng)中 但是目前國內(nèi)介紹該芯片的公開資料較少 這里將根據(jù)公司提供的芯片 資料和試驗(yàn)情況對其進(jìn)行詳細(xì)介紹 其原理框圖如圖2 2 所示 圖2 2z 8 7 2 0 0 原理框圖 2 z 8 7 2 0 0 工作原理 z 8 7 2 0 0 接收機(jī)下變頻電路允許使用兩種確定的模式 模式的選擇根據(jù)應(yīng)用 的需要 當(dāng)接收的p n 碼片速率低于i f 抽樣時鐘速率的1 8 時 z 8 7 2 0 0 可以用單 加變換器工作在直接i f 抽樣模式 對于較高的碼片速率 可以將z 8 7 2 0 0 用于 完全正交抽樣模式 該模式下 使用正交信號源 兩個a d c 和正交模式下的片 內(nèi)n c o z 8 7 2 0 0 使用單a d 變換器工作在直接i f 抽樣模式 直接i f 抽樣模式允許 使用一個a d c 如果符合應(yīng)用要求 使用直接i f 抽樣模式可以減少系統(tǒng)的功 耗 因?yàn)檎怀闃幽Ｊ街械牧硪粋€a d c 在這里不需要 在直接i f 抽樣模式下 抽樣頻率作為接收機(jī)i 通道輸入 q 通道輸入置0 o 由a d c 輸入格式定義 結(jié)果下變頻器的乘法器中只用到兩個或四個 器件不會進(jìn)行i f 到基帶的單邊帶下變頻 在正交抽樣模式下 正交輸入輸入 到i q 端口的兩個a d c 所有的復(fù)數(shù)乘法器即被使用 頻域里直接i f 抽樣模式 1 4 北京郵電大學(xué)碩士畢業(yè)論文 的工作如圖所示 圖中頻譜是不對稱的 便于識別頻譜的倒置 輸入信號的頻譜如第一行 中心頻率是f l 帶寬為b 帶寬b 是雙邊帶帶寬 一個p n 碼片速率是1 2 bm c p s 注意 討論中假定信號帶寬不超過1 2 f s a 即 b 1 2f s a 另外 描述的混頻和抽樣過程將導(dǎo)致破壞性的帶內(nèi)混淆現(xiàn)象 同時 1 l 冬l 幺i 吒q i3 二竺ii3 f r q l 哈i 出i 哈i 卻i 哈l 出l 一 i ii i ili l i 一 圖2 3 直接i f 抽樣模式下信號的頻譜 i f 頻率必須能夠支持信號帶寬 即1 2 b f l 輸入信號的抽樣信號頻率是f s a 抽樣信號見第二行 抽樣后的頻譜見第三 行 可以看到基波和諧波的抽樣產(chǎn)生了其他的頻率分量 這些頻率分量以抽樣 頻率的倍數(shù)為中心 換句話說 第三行抽樣后的頻譜包括頻率是f l i 嶇a 的新頻 率分量 n 是整數(shù) 因?yàn)槌闃邮蔷€性的 沒有頻譜倒置 即原始頻譜經(jīng)過頻率 抽樣時 輸入頻譜沒有鏡像反射 z 8 7 2 0 0n c o 提供正交輸出 s i n e 和c o s i n e 定義復(fù)數(shù)信號 第四行是它的 頻譜 在 f 1 處有一個脈沖 表示信號經(jīng)過下變頻 f l 頻率處脈沖的丟失是因?yàn)?n c o 輸出是復(fù)數(shù) 第三行輸入的抽樣信號與第四行是耐奎斯特頻率以上的基帶 信號分量 不予考慮 1 2 f s a 的信號包括目標(biāo)信號和另一個中心頻率相差 2f l 的 形狀對稱的信號 在抽樣前是i f 頻率的兩倍 通過理想低通濾波器就 可以濾去這一信號 北京i l i i 乜人學(xué)碩l 畢業(yè)論文 圖2 3 中 給出的輸入信號頻率較低 f l 2 f s a 信號只能定義在初次耐奎 斯特頻率中 如果b 1 2f s a 只要頻率在非初次耐奎斯特頻率范圍 定義的f 的范圍是 n 一1 2 f s a 1 2 時 可以看到衰減至少等于旁瓣地峰值 或至少一1 3 d b 旁瓣峰值是最壞情況 在需要的帶寬以外 很多新頻率分量的 能量衰減大于1 3 d b 雖然如此 不能被衰減的多余的頻率分量降低了系統(tǒng)的性 能 因此 建議在接收機(jī)p n 碼片速率低于1 8f s a 時 即b 1 4f s a 使用直接i f 抽樣模式 積分和丟棄濾波器的衰減也取決于i f 頻率f l 和i f 抽樣頻率f s a 的選 擇 這兩者的選擇可以使基帶耐奎斯特范圍內(nèi) 不需要的信號分量和目標(biāo)信號 分量盡量分丌 得到最大的衰減 最佳的分開距離出現(xiàn)在干擾信號中心在基帶 耐奎斯特范圍的邊界 1 2 壇a 在這樣的情況下 目標(biāo)信號與干擾信號在 正軸和負(fù)軸間隔距離相同 考慮直接i f 抽樣模式的最壞情況 如果b 3 2 時的值 這里衰減最少 是 2 1 d b 比之前討論的最佳情況要好 進(jìn)一步分析得到輸入s n r 1 5 d b 干擾 衰減2 1 d b 將使信噪比降低今1 d b 上面討論的i f 頻率的最佳選擇可能會超出基次耐奎斯特范圍 因?yàn)閕 f 頻 率nf s a f 1 與任意n 產(chǎn)生相同的值 最佳距離的大致情況如下 f i nf s a 1 4f s a b 1 2 厄 公式2 3 如果注意解決高邊帶反轉(zhuǎn)的影響 下面的i f 頻率也可以作為最佳條件 f i nf s a 一1 4f s a b 1 2f s a 公式2 4 在正交抽樣模式下使用z 8 7 2 0 0 的兩個a d c 正交抽樣模式下 正交i 和q 通道i f 輸入被兩個a d c 抽樣 然后進(jìn)入下變頻 下變頻器的所有四個復(fù)數(shù)乘法器都用 于實(shí)現(xiàn)到基帶的實(shí)數(shù)單邊帶下變頻器 正交輸入意味著輸入信號是復(fù)數(shù)輸入信 號頻譜是單邊帶 沒有鏡像虛數(shù)頻譜成分 基次耐奎斯特范圍內(nèi)的虛數(shù)干擾不 會出現(xiàn) 也不需要經(jīng)過積分丟棄濾波器進(jìn)行衰減 在之前的討論中 只要 b 1 2f s a 1 2 b f i 上面的分析就成立 輸入頻譜只能在單邊帶耐奎斯特范 圍內(nèi) 即 n 一1 2 f s a if l n 1 2 f s a 公式2 5 差分解調(diào) 1 7 北京郵電人學(xué)碩 i 畢業(yè)論文 如日 j 所述 點(diǎn)乘和又乘是d p s k 調(diào)制器和鑒頻器的基本操作 令i k q k 分別 代表i 通道 q 通道的輸入 下變頻和解擴(kuò)后的第k 個符號 點(diǎn)乘和叉乘的定義 如下 d o t k i k i k 1 q k q k 1 c o r s s k q ki k l i kq k i 公式2 6 公式2 7 在復(fù)數(shù)域 令第k 個輸入抽樣s i n k 定義為 s i k i k j q k 都是直接送入 d p s k 解調(diào)器的8 位峰功率p n 匹配濾波器i q 通道輸出極座標(biāo)形式 s i n k 可以被 定義為 s i n k a 妣刪 a k 肛麗而 舭 a r c t a n 器 代入 得到連續(xù)信號復(fù)數(shù)共軛乘積如下 公式2 8 f 尼 2s 尼 s 尼一1 衙 2 d o t k j c r o s s k 公式2 9 u d 是二進(jìn)制固定相位旋轉(zhuǎn) d o t k 是s t k 的實(shí)部 c r o s s k 是s o t k 的虛部 弓i 入u 訊 d 固定相位旋轉(zhuǎn)用以簡化判決標(biāo)準(zhǔn) 在d p s k 解調(diào)中 使用點(diǎn)乘和叉乘 的關(guān)鍵是 能夠表示出連續(xù)符號復(fù)數(shù)共軛乘積的實(shí)部和虛部 d b p s k 解調(diào) 在d b p s k 中 連續(xù)信號的相位差 源自數(shù)據(jù)調(diào)制相位差 中m d 加上任 意原兇引起的符號l 白j 的相位旋轉(zhuǎn) 中眥 例如 接收信號的i f 和下變頻器的i f 之間的頻偏產(chǎn)生 巾嘣 對于d b p s k 數(shù)據(jù)調(diào)制差 巾m d 只能取0 0 或1 8 0 0 因此 判決可以由f 式得到 s i o f 庀 彳 尼 么 七一1 已 9 p 一 9 一1 彳 尼 4 尼一1 p 舭以 九 1 公式2 1 0 對于d b p s k 只要肋 f 尼 d d f 七 的實(shí)部就可以決定調(diào)制相位變化 d d f 七 彳 尼 4 七一1 c o s 矽 d 尼 矽 七 北京郵電大學(xué)碩士畢業(yè)論文 2 么 七 4 七一1 c o s 九 尼 公式2 1 1 式中的符號取決于發(fā)送數(shù)據(jù) 因?yàn)閏 o s 中m o d k 1 結(jié)果可以得到 d d f 七 彳2 庀 公式2 1 2 如果連續(xù)符號的信號幅度是常數(shù) 且兩個符號間的相位旋轉(zhuǎn) 巾m k 很 小 z 8 7 2 0 0d p s k 調(diào)制器可以采用點(diǎn)乘的符號 這樣可使d b p s k 符號判決不 引入任何固定相位旋轉(zhuǎn) d q p s k 解調(diào) 對于d q p s k 解調(diào) 兩個連續(xù)符號間可能的相位偏差是 o o 9 0 0 1 8 0 0 2 7 0 0 這里 在點(diǎn)乘和叉乘計算中引入相位偏移 f i d f i d 4 5 0 是必要的 用以 消除相位差是4 5 0 l3 5 0 2 2 5 0 或3l5 0 的情況 因此d q p s k 判決邊界與點(diǎn)乘和叉 乘的符號一致 在z 8 7 2 0 0d p s k 解調(diào)器中 相位旋轉(zhuǎn)是在信號旋轉(zhuǎn)模塊中通過 下面的i q 通道值的改變實(shí)現(xiàn)的 4 5 o 彭毫轉(zhuǎn)j 尼 i k 一q k 2 4 5o 旋轉(zhuǎn) 足 i k q k 2 4 5o 旋轉(zhuǎn)線 七 i k q k 2 4 5 0 彰e 轉(zhuǎn)q 七 一 i k q k 2 公式2 1 3 除以2 是信號旋轉(zhuǎn)函數(shù)的一部分 這一變化與乘以 1 j 2 或 1 2 e i 缸斯d 相同 這里符號間的頻偏引起的相位旋轉(zhuǎn) 中m k 忽略不計 假定發(fā)送d q p s k 調(diào)制相位是經(jīng)過表三定義的差分編碼 連續(xù)信號間的頻偏 恒為 4 5 0 即3 3 h 的比特0 和l 被設(shè)為1 1 類似的 當(dāng)從發(fā)送調(diào)制器到解調(diào)器的 通路中沒有引入頻率 或相位 反轉(zhuǎn) 可以取消 反轉(zhuǎn)i q 控制功能 即將 3 6 h 的比特o 設(shè)為o d o t 1 和c r o s s 1 乘積包括了可能的 由m d k 和巾觚d 值 這就給出了判 決中符號是怎么樣選擇的 1 9 北京郵電人學(xué)碩l 畢業(yè)論文 i q 位 信號象限象限圖標(biāo) 00第一第二第一 10第二第三第四 11 第三 01第四 表2 1 載波象限對應(yīng) 兀 4 0 p s k 解調(diào) z 8 7 2 0 0d p s k 解調(diào)器判決邏輯的設(shè)計使正確d o p s k 判決引入了信號旋轉(zhuǎn) 中 d 一4 5 0 對于 4q p s k 解調(diào) 調(diào)制器會在兩個符號問插入4 5 0 相位偏移 因此可能的相位偏移是4 5 0 1 3 5 0 2 2 5 0 或31 5 0 結(jié)果d p s k 解調(diào)器應(yīng)該配置為 4q p s k 而中n e d 0 d q p s k 相位和i q 通道反轉(zhuǎn) z 8 7 2 0 0 使用差分b p s k q p s k 調(diào)制和解調(diào) 即根據(jù)數(shù)據(jù)相位變化調(diào)制到載 波 在解調(diào)器通過檢測一個符號周期內(nèi)相位變化來恢復(fù)信號 對d p s k 相位和i q 通道反轉(zhuǎn)提供了配置控制 信號旋轉(zhuǎn)控制寄存器 地址 3 3 h 的比特o 和1 反轉(zhuǎn)i q 控制寄存器 3 6 h 地址o 第一個寄存器在接收機(jī)連續(xù) 符號 自j 引入了 f 負(fù)4 5 0 的相位 第二個寄存器改變d p s k 解調(diào)器處的i q 通道 考 慮到由點(diǎn)乘和又乘軸決定的判決邊界 連續(xù)符號間相位的引入會改變輸入信號 映射 z 8 7 2 0 0 芯片包括發(fā)送 接收和控制三個部分 它將擴(kuò)頻通信收發(fā)電路的 各個部分集成于一塊1 0 0 個引腳的芯片中 包括差分編碼 調(diào)制器 偽噪聲 p s e u d o n o i s e p n 碼發(fā)生器 數(shù)控振蕩器 p n 碼匹配濾波器 下變頻器 功率檢測器 符號跟蹤處理器 自動頻率控制器及環(huán)狀濾波器等模塊 是一個 可編程的單片 直接序列擴(kuò)頻收發(fā)機(jī) 它具有編程功能從而可以支持幾種不同 的運(yùn)行模式 2 0 北京郵電大學(xué)碩士畢業(yè)論文 3 z 8 7 2 0 0 各功能模塊的介紹 1 輸入 輸出數(shù)據(jù)處理器 當(dāng)接收和發(fā)送工作在q p s k 模式下 對要傳送的數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)實(shí)行雙比 特處理 一比特針對i 通道 一比特針對q 通道 雙比特q p s k 做為單差分編 碼q p s k 符號被發(fā)送和接收 單比特i o 數(shù)據(jù)通過輸入 輸入數(shù)據(jù)處理器進(jìn)行 二者的相互變換 接收t x i n 的串行信號發(fā)送 產(chǎn)生r x o u t 的串行輸出 如 果需要 接收信號可以在雙比特一串行變換之前在i i o u t 和r x q o u t 管腳 得到 當(dāng)接收定時取自z 8 7 2