專(zhuān)利名稱(chēng)：一種擴(kuò)頻oqpsk中頻及解擴(kuò)解調(diào)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無(wú)線通信的解擴(kuò)解調(diào)技術(shù)，尤其涉及一種擴(kuò)頻OQPSK中頻及解擴(kuò)
解調(diào)方法。
背景技術(shù)：
QPSK是英文Quadrature Phase Shift Keying的縮略語(yǔ)簡(jiǎn)稱(chēng)，意為正交相移鍵控， 是一種數(shù)字調(diào)制方式。OQPSK也稱(chēng)為偏移四相相移鍵控(offset-QPSK)，是QPSK的改進(jìn)型。 OQPSK是在QPSK基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種恒包絡(luò)數(shù)字調(diào)制技術(shù)。這里，所謂恒包絡(luò)技術(shù)是指 已調(diào)波的包絡(luò)保持為恒定，它與多進(jìn)制調(diào)制是從不同的兩個(gè)角度來(lái)考慮調(diào)制技術(shù)的。恒包 絡(luò)技術(shù)所產(chǎn)生的已調(diào)波經(jīng)過(guò)發(fā)送帶限后，當(dāng)通過(guò)非線性部件時(shí)，只產(chǎn)生很小的頻譜擴(kuò)展。這 種形式的已調(diào)波具有兩個(gè)主要特點(diǎn)，其一是包絡(luò)恒定或起伏很?。黄涠且颜{(diào)波頻譜具有 高頻快速滾降特性，或者說(shuō)已調(diào)波旁瓣很小，甚至幾乎沒(méi)有旁瓣。采用這種技術(shù)已實(shí)現(xiàn)了多 種調(diào)制方式。一個(gè)已調(diào)波的頻譜特性與其相位路徑有著密切的關(guān)系，因此，為了控制已調(diào) 波的頻率特性，必須控制它的相位特性。恒包絡(luò)調(diào)制技術(shù)的發(fā)展正是始終圍繞著進(jìn)一步改 善已調(diào)波的相位路徑這一中心進(jìn)行的。OQPSK與QPSK有同樣的相位關(guān)系，也是把輸入碼流 分成兩路，然后進(jìn)行正交調(diào)制。不同點(diǎn)在于它將同相和正交兩支路的碼流在時(shí)間上錯(cuò)開(kāi)了 半個(gè)碼元周期。由于兩支路碼元半周期的偏移，每次只有一路可能發(fā)生極性翻轉(zhuǎn)，不會(huì)發(fā)生 兩支路碼元極性同時(shí)翻轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。因此，OQPSK信號(hào)相位只能跳變0°或者士90°，不會(huì)出 現(xiàn)180°的相位跳變。擴(kuò)頻，是指采用擴(kuò)頻技術(shù)，在天線之前發(fā)射鏈路的某處簡(jiǎn)單的引入相應(yīng)的擴(kuò)頻碼， 這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為擴(kuò)頻處理，結(jié)果將信息擴(kuò)散到一個(gè)更寬的頻帶內(nèi)。解擴(kuò)是指在接收鏈路中數(shù) 據(jù)恢復(fù)之前移去擴(kuò)頻碼，解擴(kuò)是在信號(hào)的原始帶寬上重新構(gòu)建信息。目前，無(wú)線通信是通信 中的重要領(lǐng)域，而擴(kuò)頻技術(shù)又是無(wú)線通信領(lǐng)域經(jīng)常使用的技術(shù)。擴(kuò)頻技術(shù)以其良好的抗干 擾性能在多種場(chǎng)合有廣泛應(yīng)用。但是，擴(kuò)頻的應(yīng)用也有一些限制。主要表現(xiàn)在擴(kuò)頻的解擴(kuò)技 術(shù)復(fù)雜。一般需要使用鎖相環(huán)，鎖相環(huán)的使用容易出現(xiàn)誤鎖和失步等問(wèn)題。鎖相環(huán)需要較 長(zhǎng)時(shí)間才能穩(wěn)定，對(duì)于一些突發(fā)通信的場(chǎng)合，鎖相環(huán)往往達(dá)不到時(shí)間要求。而在擴(kuò)頻OQPSK 系統(tǒng)中，由于碼元偏移了半個(gè)碼元，相位更難鎖定。擴(kuò)頻通信的另一個(gè)限制體現(xiàn)在解擴(kuò)和解調(diào)的先后問(wèn)題上，擴(kuò)頻解擴(kuò)的技術(shù)體系分 為先解擴(kuò)再解調(diào)和先解調(diào)再解擴(kuò)兩種。如果是先解調(diào)再解擴(kuò)，這樣將導(dǎo)致解調(diào)信號(hào)需要較 高的信噪比才能正確解調(diào)，擴(kuò)頻的增益優(yōu)勢(shì)沒(méi)有體現(xiàn)出來(lái)。如果是先解擴(kuò)再解調(diào)，則能利用 擴(kuò)頻增益，提高信號(hào)的信噪比。但是傳統(tǒng)的先解擴(kuò)再解調(diào)的技術(shù)體系十分復(fù)雜，需要多級(jí)反 饋。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的使用鎖相環(huán)解擴(kuò)的方法存在誤鎖和失步等問(wèn)題，尤其在擴(kuò) 頻OQPSK系統(tǒng)中，由于碼元偏移了半個(gè)碼元，相位更難鎖定。在實(shí)際應(yīng)用中先解擴(kuò)再解調(diào)，能利用擴(kuò)頻增益，提高信號(hào)的信噪比。但是傳統(tǒng)的先解擴(kuò)再解調(diào)的技術(shù)體系十分復(fù)雜，需要 多級(jí)反饋的技術(shù)問(wèn)題，因此有必要提供一種擴(kuò)頻OQPSK中頻及解擴(kuò)解調(diào)方法。本發(fā)明公開(kāi)了一種擴(kuò)頻OQPSK中頻及解擴(kuò)解調(diào)方法，其包含以下步驟
a.在擴(kuò)頻OQPSK發(fā)射端對(duì)輸入的比特流進(jìn)行擴(kuò)頻；
b.依照步驟a擴(kuò)頻后的信號(hào)通過(guò)無(wú)線信道傳輸至接收端；
c.在接收端進(jìn)行解擴(kuò)解調(diào)將步驟b傳輸至接收端的信號(hào)進(jìn)行采樣，采
樣頻率既滿足耐奎斯特帶通采樣定理，采樣頻率又為碼元速率的整數(shù)倍；并將采樣后 的信號(hào)計(jì)算功率能量并選取功率能量的整數(shù)倍作為匹配濾波器的門(mén)限電平；采樣后的信號(hào) 分為I、Q兩路，并分別將I、Q兩路信號(hào)進(jìn)行解擴(kuò)；
d.根據(jù)步驟c計(jì)算的門(mén)限電平，找到最大相關(guān)峰的位置，根據(jù)I、Q兩路相關(guān)峰值的正 負(fù)極性關(guān)系，判斷發(fā)送端發(fā)送的信號(hào)數(shù)據(jù)。優(yōu)選地，上述步驟a中的調(diào)制過(guò)程為差分編碼。優(yōu)選地，上述步驟c中對(duì)I、Q兩路 信號(hào)進(jìn)行解擴(kuò)的方式為對(duì)I、Q兩路信號(hào)分別進(jìn)行延遲相乘。本發(fā)明的有益效果為可以不需要預(yù)先解調(diào)，沒(méi)有解調(diào)帶來(lái)的延遲，非常適合突發(fā) 通信，充分利用擴(kuò)頻增益，能在信噪比很低的環(huán)境中使用。解擴(kuò)解調(diào)端沒(méi)有IQ正交化過(guò)程， 不需要下變頻。方便實(shí)現(xiàn)擴(kuò)頻系統(tǒng)。


圖1為本發(fā)明擴(kuò)頻OQPSK中頻及解擴(kuò)解調(diào)方法的流程圖。圖2為接收端中AD采樣器的結(jié)構(gòu)圖。圖3為的匹配濾波器的結(jié)構(gòu)圖。圖4為匹配門(mén)限的方法流程圖。圖5為在接收端對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行延遲相乘的流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。如圖1所示的本發(fā)明的一種擴(kuò)頻OQPSK中頻及解擴(kuò)解調(diào)方法，其包含以下步驟 a.在擴(kuò)頻OQPSK發(fā)射端對(duì)輸入的比特流進(jìn)行擴(kuò)頻對(duì)I、Q兩路信號(hào)分
別進(jìn)行調(diào)制，再進(jìn)行半碼元偏移，然后對(duì)半碼元偏移后的兩路碼元分別進(jìn)行擴(kuò)頻。其中 半碼元偏移后的兩路分路碼元采用2個(gè)正交性較好的擴(kuò)頻碼分別進(jìn)行擴(kuò)頻。這樣的基帶信 號(hào)在進(jìn)行調(diào)制后，既保持了 OQPSK的特性，又具有了擴(kuò)頻信號(hào)的特性。由于I、Q兩路信號(hào)使 用了正交性好的擴(kuò)頻碼，使得每路擴(kuò)頻匹配后，I、Q兩路的相關(guān)峰出現(xiàn)在不同的位置，不會(huì) 相互干擾。b.依照步驟a擴(kuò)頻后的信號(hào)通過(guò)無(wú)線信道傳輸至接收端。c. 在接收端進(jìn)行解擴(kuò)解調(diào)將步驟b傳輸至接收端的信號(hào)進(jìn)行采樣，采樣頻率 既滿足耐奎斯特帶通采樣定理，采樣頻率又為碼元速率的整數(shù)倍；并將采樣后的信號(hào)計(jì)算 功率能量并選取功率能量的整數(shù)倍作為匹配濾波器的門(mén)限電平；采樣后的信號(hào)分為I、Q兩 路，并分別將I、Q兩路信號(hào)進(jìn)行解擴(kuò)。通過(guò)模擬上下變頻，使得中頻載波與信號(hào)速率成倍率 關(guān)系，對(duì)接收到的模擬信號(hào)進(jìn)行采樣。采樣頻率既要滿足耐奎斯特帶通采樣定理，同時(shí)又要為碼元速率的整數(shù)倍，這樣，采樣后的信號(hào)中，一個(gè)載波正好為一個(gè)擴(kuò)頻碼片的長(zhǎng)度，一個(gè) 載波又正好有整數(shù)個(gè)采樣點(diǎn)。一個(gè)載波的采樣點(diǎn)與下一個(gè)載波對(duì)應(yīng)的采樣點(diǎn)正好是擴(kuò)頻序 列相鄰的碼片。d.根據(jù)步驟c計(jì)算的門(mén)限電平，找到最大相關(guān)峰的位置，根據(jù)I、Q兩路相關(guān)峰值 的正負(fù)極性關(guān)系，判斷發(fā)送端發(fā)送的信號(hào)數(shù)據(jù)。優(yōu)選地，上述步驟a中的調(diào)制過(guò)程為差分編碼。優(yōu)選地，上述步驟c中對(duì)I、Q兩路信號(hào)進(jìn)行解擴(kuò)的方式為對(duì)I、Q兩路信號(hào)分別進(jìn) 行延遲相乘。對(duì)匹配相關(guān)后的I、Q兩路信號(hào)再分別延遲相乘，即相當(dāng)于解差分，原來(lái)的編碼 信號(hào)的極性就與相乘后信號(hào)的極性一致。如圖2所示的接收端中AD采樣器的結(jié)構(gòu)圖。上述步驟c中對(duì)接收到的信號(hào)輸入進(jìn) 行采樣，所述采樣過(guò)程通過(guò)AD采樣器實(shí)現(xiàn)。其中采樣頻率既滿足耐奎斯特帶通采樣定理， 采樣頻率又為碼元速率的整數(shù)倍，其采樣頻率通過(guò)采樣時(shí)鐘控制。匹配濾波器指濾波器的性能與信號(hào)的特性取得某種一致，使濾波器輸出端的信號(hào) 瞬時(shí)功率與噪聲平均功率的比值最大。匹配濾波器對(duì)信號(hào)做的兩種處理一、去掉信號(hào)相頻 函數(shù)中的任何非線性部分，因而在某一時(shí)刻可使信號(hào)中所有頻率分量都在輸出端同相疊加 而形成峰值。二、按照信號(hào)的幅頻特性對(duì)輸入波形進(jìn)行加權(quán)，以便最有效地接收信號(hào)能量而 抑制干擾的輸出功率。即當(dāng)信號(hào)與噪聲同時(shí)進(jìn)入濾波器時(shí)，它使信號(hào)成分在某一瞬間出現(xiàn) 尖峰值，而噪聲成分受到抑制。對(duì)最佳線性濾波器的設(shè)計(jì)有兩種準(zhǔn)則一種是使濾波器輸出 的信號(hào)波形與發(fā)送信號(hào)波形之間的均方誤差最小，由此而導(dǎo)出的最佳線性濾波器稱(chēng)為維納 濾波器；另一種是使濾波器輸出信噪比在某一特定時(shí)刻達(dá)到最大，由此而導(dǎo)出的最佳線性 濾波器稱(chēng)為匹配濾波器。如圖3所示的匹配濾波器的結(jié)構(gòu)圖。上述步驟c中將采樣后的信 號(hào)計(jì)算功率能量并選取功率能量的整數(shù)倍作為匹配濾波器的門(mén)限電平，其匹配濾波器包括 多個(gè)并行濾波器組1，所述并行濾波器組1中包含濾波器中的延遲寄存器2。在本發(fā)明的匹 配濾波器中，每個(gè)符號(hào)取一個(gè)采樣點(diǎn)，根據(jù)選取的擴(kuò)頻碼的極性，對(duì)輸入的信號(hào)進(jìn)行相關(guān)匹 配。1為每個(gè)濾波器組，其極性與擴(kuò)頻碼極性一致。2為濾波器中的延遲寄存器，每個(gè)并行 濾波器中的延遲寄存器的個(gè)數(shù)與每隔符號(hào)的采樣點(diǎn)數(shù)一致。由于在無(wú)線通信的環(huán)境下，信號(hào)能量往往是起伏不定的。這樣求出的相關(guān)峰的大 小差異很大。為了能克服這種信號(hào)能量的起伏對(duì)相關(guān)峰大小的影響，準(zhǔn)確地判讀相關(guān)峰的 位置和大小。優(yōu)選地，如圖4所示的匹配門(mén)限的方法流程圖，需要對(duì)當(dāng)前的信號(hào)能量大小做 出估計(jì)，進(jìn)而得到當(dāng)前信號(hào)條件下，相關(guān)峰的估計(jì)下限。能量檢測(cè)的方法為設(shè)計(jì)一個(gè)適合 深度的信號(hào)窗，適合深度一般根據(jù)實(shí)際環(huán)境來(lái)測(cè)量，一般是通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到的經(jīng)驗(yàn)值，在實(shí)踐 中，我們就直接取了擴(kuò)頻碼長(zhǎng)度作為深度，將采樣得到的信號(hào)串行地輸入到信號(hào)窗中，將信 號(hào)窗中每個(gè)寄存器中的信號(hào)進(jìn)行平方后相加，得到粗略的估計(jì)值，再將得到的初略的估計(jì) 值乘以適當(dāng)?shù)南禂?shù)后放大，就可以作為延遲相乘后的門(mén)限電平值了，這個(gè)系數(shù)也是經(jīng)驗(yàn)值， 經(jīng)過(guò)試驗(yàn)優(yōu)化，可以提升系統(tǒng)的性能。“適當(dāng)”的標(biāo)準(zhǔn)以得到的門(mén)限電平不小于最大的噪聲 功率且不大于最小的信號(hào)功率。如圖5所示的在接收端對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行延遲相乘的流程圖，將信號(hào)輸入和延 遲單元相乘得到信號(hào)輸出。發(fā)送端采用I、Q兩路分別差分的方法，差分的方式在2元域中 對(duì)應(yīng)或運(yùn)算，在多元域中對(duì)應(yīng)乘法運(yùn)算，因此在接收端延遲相乘，其效果就等于對(duì)接收的信號(hào)進(jìn)行解差分。 以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳 細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡 在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保 護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種擴(kuò)頻OQPSK中頻及解擴(kuò)解調(diào)方法，其包含以下步驟a.在擴(kuò)頻OQPSK發(fā)射端對(duì)輸入的比特流進(jìn)行擴(kuò)頻；b.依照步驟a擴(kuò)頻后的信號(hào)通過(guò)無(wú)線信道傳輸至接收端；c.在接收端進(jìn)行解擴(kuò)解調(diào)將步驟b傳輸至接收端的信號(hào)進(jìn)行采樣，采樣頻率既滿足 耐奎斯特帶通采樣定理，采樣頻率又為碼元速率的整數(shù)倍；并將采樣后的信號(hào)計(jì)算功率能 量并選取功率能量的整數(shù)倍作為匹配濾波器的門(mén)限電平；采樣后的信號(hào)分為I、Q兩路，并 分別將I、Q兩路信號(hào)進(jìn)行解擴(kuò)；d.根據(jù)步驟c計(jì)算的門(mén)限電平，找到最大相關(guān)峰的位置，根據(jù)I、Q兩路相關(guān)峰值的正 負(fù)極性關(guān)系，判斷發(fā)送端發(fā)送的信號(hào)數(shù)據(jù)。
2.如權(quán)利要求1所述的擴(kuò)頻OQPSK中頻及解擴(kuò)解調(diào)方法，其特征在于所述步驟a中的 調(diào)制過(guò)程為差分編碼。
3.如權(quán)利要求2所述的擴(kuò)頻OQPSK中頻及解擴(kuò)解調(diào)方法，其特征在于所述步驟c中對(duì) I、Q兩路信號(hào)進(jìn)行解擴(kuò)的方式為對(duì)I、Q兩路信號(hào)分別進(jìn)行延遲相乘。
全文摘要
本發(fā)明涉及無(wú)線通信的解擴(kuò)解調(diào)技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明公開(kāi)了一種擴(kuò)頻OQPSK中頻及解擴(kuò)解調(diào)方法，其包含以下步驟a.在擴(kuò)頻OQPSK發(fā)射端對(duì)輸入的比特流進(jìn)行擴(kuò)頻；b.依照步驟a擴(kuò)頻后的信號(hào)通過(guò)無(wú)線信道傳輸至接收端；c.在接收端進(jìn)行解擴(kuò)解調(diào)；d.根據(jù)步驟c計(jì)算的門(mén)限電平，找到最大相關(guān)峰的位置，根據(jù)I、Q兩路相關(guān)峰值的正負(fù)極性關(guān)系，判斷發(fā)送端發(fā)送的信號(hào)數(shù)據(jù)。本發(fā)明公開(kāi)的技術(shù)方案方便實(shí)現(xiàn)擴(kuò)頻系統(tǒng)。
文檔編號(hào)H04L27/22GK102075472SQ201110038638
公開(kāi)日2011年5月25日 申請(qǐng)日期2011年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月16日
發(fā)明者吉磊, 許醇彪 申請(qǐng)人:四川九洲電器集團(tuán)有限責(zé)任公司