8PSK調(diào)制解調(diào)過程總結

1、8PSK言號調(diào)制解調(diào)模塊總結、8PSK言號發(fā)送端的調(diào)制對1800Hz單載波進行碼元速率恒為2400Bd的8PSK調(diào)制，即對于每個碼元調(diào)制所得的信號長度等于四分之三個載波信號周期。發(fā)送端完整的信號調(diào)制框圖如下所示：信息的發(fā)送是以數(shù)據(jù)幀的形式進行發(fā)送的，每次只發(fā)送一個數(shù)據(jù)幀，而不是連續(xù)發(fā)送的，這樣信息在發(fā)送前發(fā)送端就不需要先跟接收端建立連接，但同時在對信號進行信源編碼，信道編碼和前導及探測報頭序列的過程中則降低了信號傳送的效率。數(shù)據(jù)幀主要包括兩部分即前導及探測報頭序列和所要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)部分。調(diào)制框圖中各個模塊的功能如下所示：1截尾卷積編碼一般情況下，卷積編碼的時候在輸入信息序列輸入完畢后都還要再輸入

2、一串零比特的數(shù) 據(jù)用于對移位寄存器進行復位，這樣在一定程度上影響了信源的編碼效率。而截尾卷積編碼則是在每次編碼完成后不對移位寄存器進行復位操作，而是將上次編碼后編碼寄存器的狀態(tài)作為下次編碼時移位寄存器的初始狀態(tài)。這樣一方面使得信源的編碼的碼率得到了提高，另一方面也增加了信息的安全性，因為接收端只有知道發(fā)送端編碼器中的移位寄存器的初始狀 態(tài)或者付出比較大的解碼代價的情況下才能對接收到的信號進行解調(diào)，否則解調(diào)出來的永遠是亂碼。2、交織碼元的交織其實是屬于信道編碼，交織的目的是通過將信息在信道中受到的突發(fā)連續(xù)差 錯分散開來，使得接收到的信號中的差錯趨向于隨機差錯，降低接收端信息解調(diào)出錯的概率，從而提

3、高通信中信息的可靠性。交織的方法一般是用兩個適當大小的矩陣，同一時間一個用于數(shù)據(jù)的存儲另外一個則用于數(shù)據(jù)的讀取，而且兩個矩陣的存取或者輸出是交替的。輸入序列按照逐行（列）的順序存儲到其中的一個矩陣中，而輸出序列則是按照逐列（行）的順序 從另一個矩陣中讀取。通常矩陣越大，則對于連續(xù)性的突發(fā)錯誤的分散效果越好，但是編碼的時延也就越大。3、Walsh 碼Walsh碼是一種同步正交碼，在同步傳輸?shù)那闆r下，具有良好的自相關特性和處處為零 的互相關特性。其編碼所得到的碼元都是取自Hadamard矩陣的行或者列。理論上，信號如果在信道中是相互正交的，那么信號之間的相互干擾就可以達到零了。但是由于信號的多徑效

4、應和其他非同步信號的干擾，使得信道中的信號并不是完全正交的，干擾也就不為零了。 所以實際情況下， Walsh碼一般都只是作為擴頻碼來使用。擴頻簡單地說就是將傳輸信號的帶寬擴展到更寬的頻帶上去。在信道的傳輸過程中，由于信號的頻譜擴展了， 其幅值也隨之減小， 使得信號很好地隱藏在噪聲之中，即可以用比較低的發(fā)送功率來傳輸信號，同時提高信號的保密性。而在接收端對信號進行解調(diào)的時候，只是將擴展后的信號的功率譜縮回來使得其功率譜的幅值大大增加，而并沒有改變接收信號中噪聲功率譜的幅值，這樣就能夠大大提高接收端的信噪比，從而提高信號的抗干擾能力。4、PN 碼Walsh碼的自相關特性和互相關特性在實際的應用中都

5、不夠理想，即信號經(jīng)過多徑信道時，不同徑之間不同信號之間都會產(chǎn)生嚴重的干擾。為此，可以用相關性較好的偽隨機序列與Walsh碼模8相加，這時得到的碼元序列既保持了Walsh碼的正交性，同時又大大改善了其相關特性，使其相關功率譜的旁瓣大大減小。該調(diào)制中所用到的偽隨機序列即PN序列（Pseudorandom Noise偽噪聲序列）。通常所說的 M序列和m序列即為短 PN序列和長PN 序列。將 Walsh編碼和PN碼模8相加后，所得到的信息序列在傳輸中的抗多徑引起的干擾 性能就能夠得到較大的提高了。5、前導及探測報頭序列前導序列及探測報頭就是在信息發(fā)送之間加在數(shù)據(jù)幀前相對于接收端已知的序列。前導及探測報

6、頭序列的作用是用于接收端對信號的捕獲，信道的估計、均衡和對接收信號頻偏的估計。若沒有在發(fā)送信息前加上前導及探測報頭，則接收端沒法判斷接收到的信號到底是噪聲還是發(fā)送端發(fā)送的消息，信號也就無法解調(diào)。6、8PSK調(diào)制8PSK信號的調(diào)制主要包括對每輸入的三個比特信號映射到同相支路和正交支路上的相 應電平，并對兩路的電平分別進行濾波，最后再將濾波所得的同相支路和正交支路的信號調(diào)制到頻帶上去。其調(diào)制框圖如下所示：對信號進行濾波的作用是一方面對信號所占的帶寬進行壓縮，另一方面是提高信號抗噪聲干擾的能力。當發(fā)送端和接收端所用到的濾波器都為根號升余弦濾波器的時候，能夠有效地濾除信號傳輸過程中所受到的噪聲干擾，降

7、低系統(tǒng)的誤碼率。根號升余弦濾波器的沖激響應為：hT(t)二sin(1 -：)二t/Ts 4 (t/Ts)cos(1 ：)二t/Ts嚴 t/Ts)1(Wt/Ts)2其中為根號升余弦濾波器的滾降系數(shù)，濾波器的滾降系數(shù)越高則其濾波性能越好，同時 減少抽樣定時脈沖的誤差，但是占用的帶寬也就越寬，一般選擇在0.20.6之間。二、8PSK言號接收端的解調(diào)接收端在對信號進行解調(diào)的時候主要解決的問題包括:傳輸過程中多普勒效應產(chǎn)生的頻移；時延產(chǎn)生的多徑效應；對接收到的碼元序列進行解碼。8PSK信號接收端的解調(diào)框圖如下所示:8PSK信號解調(diào)框圖其中所包含的各個模塊及其功能如下所示：1去載波低通濾波該模塊的是利用已

8、知的發(fā)送端載波頻率的正弦波信號和接收采樣所得的信號進行相乘， 所得的結果包括兩部分， 即載波的倍頻部分和基帶部分，其中不考慮接收信號在傳輸過程中由于干擾導致的頻率變化。 然后將所得的信號進行低通濾波，即可將前一步所得的信號中的載波倍頻部分濾除而只保留信號的基帶部分。該過程相當于將接收到信號的頻譜從一定的頻段上搬移到基帶上，以便于后面模塊對信號的解調(diào)。2、信號的捕獲信號捕獲框圖在對信號進行解調(diào)前應先解決的問題是從什么時候開始接收到的不是噪聲而是發(fā)送端 發(fā)送過來的信息，即尋找信號的起始時刻。 這時候就可以利用已知的發(fā)送數(shù)據(jù)幀的前導及探 測報頭序列，在接收端用已知的前導及探測報頭序列和接收信號進行相

9、關，理想情況下當接收端正好接收到完整的前導及探測報頭序列的時候相關值會達到最大，而在離最大相關值較遠的地方則相關值都會相對小得多。實現(xiàn)時，落入滑動窗的序列和本地序列做相關，然后做FFT變換，對變換后的譜峰進行判斷。之所以不直接用序列的相關值來進行判斷是因為相關 值會受頻差的影響而使相關失效。當接收序列和本地序列同步的時候會，相關FFT會出現(xiàn)明顯的譜峰，而當沒有同步的時候，相關FFT不會出現(xiàn)明顯的譜峰。如果譜峰沒有達到門限，則采樣序列向前移動，若達到門限則將其記錄， 并向前移動，將連續(xù)幾個點的譜峰都達到門限值的點作為粗同步的位置（一般要求要有連續(xù)五個相關值達到門限）。比較其譜峰值，選取譜峰最大的

10、點作為捕獲點。譜峰的門限要根據(jù)實際經(jīng)驗而定，因為信號在傳輸過程中信道的參數(shù)是變化的。實現(xiàn)信號的捕獲時即實現(xiàn)了信號的粗同步，粗同步可以用來實現(xiàn)粗頻偏估計。數(shù)據(jù)幀頭位置的捕獲只是實現(xiàn)了信號的碼元級同步，之后還需進行位同步。捕獲是否成功很大程度上決定了接收端是否能夠接收到發(fā)送的信號，所以捕獲時的相關序列應該足夠長（探測報頭384碼元），從而確保系統(tǒng)有足夠的抗干擾能力。但是當序列太長時，F(xiàn)FT變換的計算量就很大，所需的時間也會比較長，可以將本地序列進行分段，然后進行分段的相關 和FFT變換，以減少計算量，但是這樣帶來的后果是信號的捕獲率將會有所降低，所以要對 運算量和捕獲率進行權衡?；瑒硬介L的大小和每

11、次作相關FFT運算所需要的指令數(shù)有關，每個步長內(nèi)DSP所能執(zhí)行的指令數(shù)應該不少于每次相關FFT運算所需的指令數(shù)，不然就會影響到信號解調(diào)的實時性。3、第一次頻偏估計第一次頻偏估計框圖實際情況下，信號在傳輸?shù)倪^程中由于受到各種各樣的干擾和多普勒效應的影響，當信號達到接收端的時候其頻率或多或少的都會發(fā)生一定的變化。所以接收機的目的不是在一個不變的頻率上接收信號，而是在不同的頻率上得到信號的不同部分，在對信號進行采樣之前要么對接收信號的頻率進行調(diào)整，要么對接收端的采樣頻率進行調(diào)整，事實上對接收到的信號頻率進行調(diào)整要比對采樣率進行調(diào)整簡單，所以一般情況下都是對接收信號的頻率進行調(diào)整，具體調(diào)整多少就要先對

12、接收信號進行頻偏估計才知道。第一次頻偏估計采用的方法是利用探測報頭碼元與本地序列進行相乘，若本地序列的頻率為fc,接收到的信號頻率為 fr ,那么理想情況下，兩序列相乘則得到的結果中僅包含頻率為（fc fr）和I fc - fr I的分量，其中| fc - fr |即為所想要求的頻偏值。這時可以對相乘所得的結果進行FFT變換，將時域上的信號變換到頻域上去，就可以很容易地根據(jù)頻域中低頻段上的頻譜峰值的位置估計出頻偏的大小，最后再利用估計出的頻偏值對接收到的信號進行調(diào)整。由于前面的粗同步只是碼元級別上的同步，所以第一次頻偏估計所得到的頻偏值不夠精確，調(diào)整后的信號可能還存在一定的相位差。4、位同步粗

13、同步位置/一個碼元長度探測報頭長度的接收序列一個碼元長度b4bi1 滑動方向本地序列位同步實現(xiàn)框圖信號的捕獲位置并不一定是最佳的采樣時刻，接收信號經(jīng)過粗同步的調(diào)整后雖然頻率已經(jīng)基本正確，但是其中可能還存在一定的相位差，所以必須對信號再次進行同步，即精同步。由于信號經(jīng)過粗同步以后就已經(jīng)實現(xiàn)了碼元級的同步，表明信號的精確采樣位置肯定在粗同步位置及其前一碼元和后一碼元之間的某個位置上，要找出其確切的位置則可以利用本地已知的探測報頭序列和從粗同步位置的前一碼元到后一碼元之間的序列進行滑動相關。相關值最大的位置即為所要尋找的精同步位置，即最佳采樣時刻的位置。5、第二次頻偏估計第二次頻偏估計框圖在對接收信

14、號進行第一次頻偏估計和位同步之后，就基本上能夠使得探測報頭的位置精確到采樣點級別。但是由于第一次頻偏估計具有估計范圍大，估計精度差的特點，為了使得就收信號的頻率更加準確有必要對位同步后的信號再進行一次頻偏估計。第二次頻偏估計利用前面已經(jīng)得到的接收信號中主徑和多徑的精確位置，將本地序列分別和主徑信號和多徑信號進行相關FFT,再將得到的兩個信號頻譜進行線性疊加，并進行線性擬合，這樣得到的頻 譜圖包含主徑和多徑的信息，為頻偏估計提供了更加可靠的信息。第二次頻偏估計具有頻偏估計范圍小，估計精度高的特點， 所以在高速移動的環(huán)境下，將兩次頻偏結合起來就能夠大大地提高信號傳輸?shù)目煽啃?。對于雙方都有信息收發(fā)的

15、通信系統(tǒng)而言，可以將主要的頻偏工作交給其中的一方，而另一方則只要對收到的信號頻率進行稍微的調(diào)整就行了。如開始的時候發(fā)送端發(fā)送的信號頻率為f，傳輸過程中由于多普勒效應使得接收端接收到的信號頻率為f .卄，若接收端能將其中的頻偏.訐準確地估計出來，則下次原來的接收端在將新的消息發(fā)送給原來的發(fā)送端的 時候就可以調(diào)整其發(fā)送信號的頻率為f -.計，而不是f。理想情況下，如果信道的特性在兩個信號傳輸?shù)倪^程中都保持不變的情況下，那么原來發(fā)送端接收到的信號的頻率就為f :就不用再對接收的信號進行頻偏估計了。6、均衡信道均衡的主要功能是用于消除由于信號在傳輸過程中經(jīng)歷頻率選擇性衰落所引起的 碼間干擾。一般情況下

16、若要使用的不是自適應均衡，那么在對信號進行均衡的時候要用到信道的各種參數(shù)，那么就應先對信道進行估計。信號在傳輸過程中會有多徑效應，所以應該對接收信號進行信道估計，找出其中的主徑和多徑（一般情況下只要找出其中一條主要的多徑即可）。信道估計即在粗同步位置周圍將接收信號和本地序列進行相關，找出其中的峰值，其目的就是找出接收信號中主徑信號和多 徑信號的精確起始位置。在好的信道中，若信道的信噪比比較低，則主徑的第一個旁瓣和多 徑的主瓣有可能重疊在一起，導致多徑判決出現(xiàn)偏差。這時可以采用主徑重構的方法來解決 該問題，即利用本地序列的相關圖重構出理想情況下主徑的相關圖，然后再用總的相關圖減去主徑序列的相關圖

17、，即可得到多徑序列的相關圖根據(jù)所得的主徑和多徑的位置就可以進行 均衡了。自適應均衡器中的均衡系數(shù)可以實現(xiàn)自動調(diào)整，所以均衡前可以先不對信道進行估計， 經(jīng)常使用的線性橫向均衡器（LTE如下圖所示：圖中抽頭系數(shù)的調(diào)整算法包括最小均方誤差法（LMS）和遞歸最小二乘法（RLS。其中LMS采用的準則是使均衡器的期望輸出值和實際輸出值之間的均方誤差（ 的準則是對初始時刻到當前時刻所有誤差的平方進行平均并使其最小化。MSE）最小化。而 RLS由此可以看出雖然LLE）、判決反饋均衡器RLS算法收斂性好，但是其運算量也大得多。除了圖中所示的線性橫向均衡器外，還包括線性格型均衡器（DF日和分數(shù)間隔均衡器。其中線性格型均衡器最復雜，但收斂速度也快，系數(shù)也優(yōu)良。判決反饋均衡器能夠很好地解決后尾效應， 適于有嚴重失真的無線信道， 但同時也可能導致 誤碼擴散。分數(shù)間隔的均衡器和其他的均衡器不一樣， 其他均衡器的采樣周期都是碼元周期， 即都可以稱得上是碼率均衡器， 但是分數(shù)間隔均衡器的采樣周期小于碼元周期的一半， 故所 得的信號不會出現(xiàn)頻譜的混疊現(xiàn)象。7、截尾卷積譯碼由于截尾卷積碼在進行編碼前沒有對編碼器的移位寄存器進行復位操作，所以在接收端對其進行解碼的情況下， 如果不清楚其初始狀態(tài)， 那么就要付出額外的代價才能對其進行解