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1、8PSK信号调制解调模块总结一、 8PSK 信号发送端的调制对 1800Hz 单载波进行码元速率恒为 2400Bd 的 8PSK 调制，即对于每个码元调制所得的信号长度等于四分之三个载波信号周期。发送端完整的信号调制框图如下所示：前导及探测报头序列模 8加输出信息截尾卷积交织Walsh 码8PSK调制编码PN码8PSK信号调制框图信息的发送是以数据帧的形式进行发送的，每次只发送一个数据帧，而不是连续发送的，这样信息在发送前发送端就不需要先跟接收端建立连接，但同时在对信号进行信源编码，信道编码和前导及探测报头序列的过程中则降低了信号传送的效率。数据帧主要包括两部分即前导及探测报头序列和所要传输的
2、数据部分。调制框图中各个模块的功能如下所示：1、截尾卷积编码一般情况下， 卷积编码的时候在输入信息序列输入完毕后都还要再输入一串零比特的数据用于对移位寄存器进行复位，这样在一定程度上影响了信源的编码效率。而截尾卷积编码则是在每次编码完成后不对移位寄存器进行复位操作，而是将上次编码后编码寄存器的状态作为下次编码时移位寄存器的初始状态。这样一方面使得信源的编码的码率得到了提高，另一方面也增加了信息的安全性，因为接收端只有知道发送端编码器中的移位寄存器的初始状态或者付出比较大的解码代价的情况下才能对接收到的信号进行解调，否则解调出来的永远是乱码。2、交织码元的交织其实是属于信道编码，交织的目的是通过
3、将信息在信道中受到的突发连续差错分散开来， 使得接收到的信号中的差错趋向于随机差错，降低接收端信息解调出错的概率，从而提高通信中信息的可靠性。交织的方法一般是用两个适当大小的矩阵，同一时间一个用于数据的存储另外一个则用于数据的读取，而且两个矩阵的存取或者输出是交替的。输入序列按照逐行（列）的顺序存储到其中的一个矩阵中，而输出序列则是按照逐列（行）的顺序从另一个矩阵中读取。通常矩阵越大， 则对于连续性的突发错误的分散效果越好，但是编码的时延也就越大。3、 Walsh 码Walsh 码是一种同步正交码，在同步传输的情况下，具有良好的自相关特性和处处为零的互相关特性。其编码所得到的码元都是取自Had
4、amard 矩阵的行或者列。理论上，信号如果在信道中是相互正交的，那么信号之间的相互干扰就可以达到零了。但是由于信号的多径编辑版 word效应和其他非同步信号的干扰，使得信道中的信号并不是完全正交的，干扰也就不为零了。所以实际情况下， Walsh码一般都只是作为扩频码来使用。扩频简单地说就是将传输信号的带宽扩展到更宽的频带上去。在信道的传输过程中，由于信号的频谱扩展了， 其幅值也随之减小， 使得信号很好地隐藏在噪声之中，即可以用比较低的发送功率来传输信号， 同时提高信号的保密性。 而在接收端对信号进行解调的时候，只是将扩展后的信号的功率谱缩回来使得其功率谱的幅值大大增加，而并没有改变接收信号中
5、噪声功率谱的幅值，这样就能够大大提高接收端的信噪比，从而提高信号的抗干扰能力。4、PN 码Walsh 码的自相关特性和互相关特性在实际的应用中都不够理想，即信号经过多径信道时，不同径之间不同信号之间都会产生严重的干扰。为此， 可以用相关性较好的伪随机序列与 Walsh 码模 8 相加，这时得到的码元序列既保持了Walsh 码的正交性，同时又大大改善了其相关特性，使其相关功率谱的旁瓣大大减小。该调制中所用到的伪随机序列即PN 序列（Pseudorandom Noise 伪噪声序列） 。通常所说的M 序列和 m 序列即为短 PN 序列和长 PN序列。将 Walsh 编码和 PN 码模 8 相加后，
6、所得到的信息序列在传输中的抗多径引起的干扰性能就能够得到较大的提高了。5、前导及探测报头序列前导序列及探测报头就是在信息发送之间加在数据帧前相对于接收端已知的序列。前导及探测报头序列的作用是用于接收端对信号的捕获，信道的估计、 均衡和对接收信号频偏的估计。若没有在发送信息前加上前导及探测报头，则接收端没法判断接收到的信号到底是噪声还是发送端发送的消息，信号也就无法解调。6、 8PSK 调制8PSK 信号的调制主要包括对每输入的三个比特信号映射到同相支路和正交支路上的相应电平， 并对两路的电平分别进行滤波，最后再将滤波所得的同相支路和正交支路的信号调制到频带上去。其调制框图如下所示：b1成形滤串
7、将每波器3bit 映二进制序列并b2射成相8PSK信号应的正cos(w ct)变交和同b3相支路成形滤的电平换波器sin(w ct)8PSK信号调制框图对信号进行滤波的作用是一方面对信号所占的带宽进行压缩，另一方面是提高信号抗噪声干扰的能力。 当发送端和接收端所用到的滤波器都为根号升余弦滤波器的时候，能够有效地滤除信号传输过程中所受到的噪声干扰，降低系统的误码率。根号升余弦滤波器的冲激响应为：sin(1)t / Ts 4(t / Ts )cos(1) t / Ts hT (t)( t / Ts )1(4 t / Ts) 2 编辑版 word其中为根号升余弦滤波器的滚降系数，滤波器的滚降系数越高
8、则其滤波性能越好，同时减少抽样定时脉冲的误差，但是占用的带宽也就越宽，一般选择在0.2 0.6 之间。二、 8PSK 信号接收端的解调接收端在对信号进行解调的时候主要解决的问题包括：传输过程中多普勒效应产生的频移；时延产生的多径效应；对接收到的码元序列进行解码。8PSK 信号接收端的解调框图如下所示：接收信号采样 A/D去载波第一次频信号捕获位同步低通滤波差估计本地序列输出序列截尾卷积解交织信号解扩均衡第二次频译码差估计8PSK信号解调框图其中所包含的各个模块及其功能如下所示：1、去载波低通滤波该模块的是利用已知的发送端载波频率的正弦波信号和接收采样所得的信号进行相乘，所得的结果包括两部分，
9、即载波的倍频部分和基带部分， 其中不考虑接收信号在传输过程中由于干扰导致的频率变化。 然后将所得的信号进行低通滤波， 即可将前一步所得的信号中的载波倍频部分滤除而只保留信号的基带部分。 该过程相当于将接收到信号的频谱从一定的频段上搬移到基带上，以便于后面模块对信号的解调。2、信号的捕获基带序列滑动码元分段相关FFT峰值判决本地序列信号捕获框图编辑版 word在对信号进行解调前应先解决的问题是从什么时候开始接收到的不是噪声而是发送端发送过来的信息， 即寻找信号的起始时刻。这时候就可以利用已知的发送数据帧的前导及探测报头序列， 在接收端用已知的前导及探测报头序列和接收信号进行相关，理想情况下当接收
10、端正好接收到完整的前导及探测报头序列的时候相关值会达到最大，而在离最大相关值较远的地方则相关值都会相对小得多。实现时， 落入滑动窗的序列和本地序列做相关，然后做FFT 变换，对变换后的谱峰进行判断。之所以不直接用序列的相关值来进行判断是因为相关值会受频差的影响而使相关失效。当接收序列和本地序列同步的时候会，相关FFT 会出现明显的谱峰，而当没有同步的时候，相关FFT 不会出现明显的谱峰。如果谱峰没有达到门限，则采样序列向前移动，若达到门限则将其记录，并向前移动，将连续几个点的谱峰都达到门限值的点作为粗同步的位置（一般要求要有连续五个相关值达到门限）。比较其谱峰值，选取谱峰最大的点作为捕获点。谱
11、峰的门限要根据实际经验而定，因为信号在传输过程中信道的参数是变化的。 实现信号的捕获时即实现了信号的粗同步，粗同步可以用来实现粗频偏估计。数据帧头位置的捕获只是实现了信号的码元级同步，之后还需进行位同步。 捕获是否成功很大程度上决定了接收端是否能够接收到发送的信号，所以捕获时的相关序列应该足够长（探测报头 384 码元），从而确保系统有足够的抗干扰能力。但是当序列太长时，FFT 变换的计算量就很大， 所需的时间也会比较长，可以将本地序列进行分段，然后进行分段的相关和 FFT 变换，以减少计算量，但是这样带来的后果是信号的捕获率将会有所降低，所以要对运算量和捕获率进行权衡。滑动步长的大小和每次作
12、相关FFT 运算所需要的指令数有关，每个步长内DSP 所能执行的指令数应该不少于每次相关FFT 运算所需的指令数，不然就会影响到信号解调的实时性。3、第一次频偏估计探测报头序列FFT变换寻找峰值改变接收信计算频差号频率本地序列第一次频偏估计框图实际情况下， 信号在传输的过程中由于受到各种各样的干扰和多普勒效应的影响，当信号达到接收端的时候其频率或多或少的都会发生一定的变化。所以接收机的目的不是在一个不变的频率上接收信号，而是在不同的频率上得到信号的不同部分，在对信号进行采样之前要么对接收信号的频率进行调整，要么对接收端的采样频率进行调整，事实上对接收到的信号频率进行调整要比对采样率进行调整简单，所以一般情况下都是对接收信号的频率进行调整，具体调整多少就要先对接收信号进行频偏估计才知道。第一次频偏估计采用的方法是利用探测报头码元与本地序列进行相乘，若本地序列的频率为 fc ，接收到的信号频率为 fr，那么理想情况下，两序列相乘则得到的结果中仅包含频率为 ( fcfr ) 和 | f cfr |的分量，其中 | f cf r |即为所想要求的频偏值。这时可以对相乘所得的结果进行FFT 变换，将时域上的信号变换到频域上去，就可以很容易地根据频域中
