DQPSK调制解调技术的研究与实现Word下载.docx
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摘要 I
Abstract II
第一章绪论 1
1.1课题背景 1
1.2DQPSK调制技术与数字通信 2
第二章DQPSK调制与解调原理分析 5
2.1DQPSK信号特点 5
2.2差分编码与解码原理 10
2.3FPGA实现方案 12
第三章DQPSK信号调制 14
3.1调制器总体设计方案 14
3.2串并转换 14
3.3差分编码 15
3.4FIR滤波器设计 17
3.5数字载波 18
第四章DQPSK信号解调 20
4.1解调器总体方案 20
4.2AD采样 20
4.3同步设计 22
4.3.1COSTAS载波跟踪环 22
4.3.2位定时同步 26
4.4差分解码 26
4.5并串转换 29
总结 30
参考文献 31
致谢 32
I
摘要
QPSK（quadraturephaseshiftkeying）是四相移键控的简称，它兼有两方面的特性；
从一方面看，它采用了4种相位；
从另一方面看，它采用了正交的载波。
DQPSK是差分四相移键控（differentialQPSK）的简称，是结合差分编码的QPSK。
DQPSK调制解调方式以其抗干扰能力强、频带利用率高等优点，在现代数字通信系统如数字微波通信、等宽带无线通信等中得到广泛的应用。
DQPSK是在QPSK（四相正交绝对调相）的基础上作的改进，它克服了QPSK信号载波的相位模糊问题，用相邻码元之间载波相位的相对变化来表示2位二进制数字信息。
由于DQPSK 传输信息的特有方式，使得解调时不存在相位模糊问题，这是因为不论提取的载波取什么起始相位，对相邻两个四进制码元来说都是相等的，那么相邻两个四进制码元的相位差肯定与起始相位无关，也就不存在由于相干解调载波起始相位不同而引起的相位模糊问题，所以，在使用中都采用相对的四相调制。
本课题对DQPSK调制解调技术的FPGA实现进行了比较全面的研究,主要介绍了
DQPSK调制解调技术,完成了FIR滤波器、载波跟踪环、位定时同步、并串转换等几个关键模块的设计。
关键字：
DQPSK；
FPGA;
FIR；
载波同步
Abstract
QPSK（quadraturephaseshiftkeying）isafour-phaseshiftkeyingshort,itcombinescharacteristicsofboth;
Fromoneangle,itusesfourkindsofphase;
Ontheotherhand,itusestheorthogonalcarriers.DQPSKisdifferentialquadraturephaseshiftkeying（differentialQPSK）forshort,isacombinationofdifferentiallyencodedQPSK.
DQPSKmodulationanddemodulationforitsanti-interferenceability,bandwidthefficiencyadvantages,hasbeenwidelyusedinmoderndigitalcommunicationsystemssuchasdigitalmicrowavecommunications,broadbandwirelesscommunications,etc..DQPSKismadeintheQPSK（QuadraturePhasequadratureabsolutephasemodulation）basedontheimprovementwhichovercomestheQPSKsignalcarrierphaseambiguities,therelativecarrierphasechangesbetweentheadjacentsymbolsisrepresentedby2-bitbinarydigitalinformation.DuetotheuniquewayDQPSKtransmissionofinformation,makingthephaseambiguityproblemdoesnotexistwhenthedemodulation,thisisbecausenomatterwhattheinitialextractionphaseofthecarriertakesontwoadjacentquaternarysymbolforbothequal,thenphaseotwophasequaternarysymbolscertainlynothingtodowiththestartingphase,thephasedoesnotexistbecausethestartingphasecoherentdemodulationcarrierblurcausedbydifferentproblems,therefore,areinusefour-phasemodulationusingrelatively.
ThistopicDQPSKmodulationanddemodulationtechniquesforFPGArealizationofamorecomprehensivestudyintroducestheDQPSKmodulationanddemodulationtechniquestocompletetheFIRfilter,carriertrackingloop,bittimingsynchronization,andstringconversionandseveralotherkeymodulesdesign.
Key Words:
DQPSK;
FIR;
Carrier Synchronization
II
DQPSK调制解调技术的研究与实现
第一章绪论
1.1课题背景
人类通信的历史悠久而漫长，最远的通信可追溯到几千年前的古代。
广义上，通信是指任何通过传输媒质把信息从一个地方传送到另一个地方的过程。
入类通信历史虽然久远，但是人类真正进入现代通信信息社会不过一百多年的历史。
以1837年发明莫尔斯电报为起点，人类社会才进入了以电波为通信手段的通信时代。
现代通信技术融入了计算机技术、数字信号处理技术以及EDA技术等多方面成果，使通信这个领域发生了革命性的变化。
现代通信技术和多种学科密切联系，呈现出加速发展的态势，新的理论、新的观念不断提出并用于实践，因而通信领域的研究一直十分活跃。
在当代，光纤通信技术、卫星通信技术和移动通信技术，已成为现代通信技术的三大主要发展方向。
数字通信相对模拟系统有成本低、功耗小、可靠性高等方面的优势，得到了广泛的应用。
数字调制技术作为通信领域中重要的一个方面，得到了迅速发展。
全数字调制解调器除了具有一般数字系统具有的高可靠性以外，还可兼容各类现代调制与解调技术，并可以融合为一体，体现了灵活性和广泛的适应性，因而具有极强的生命力，这也是近年来全数字解调器成为国内研究热点的一个原因。
在国内，数字调制解调器研究己有不少研究成果。
如海尔集成电路设计有限公司研制的符合DVB．S标准的卫星信道解码器HQPSK．DVB、西安电子科大的无线局域网WLAN、清华大学研制的可变码速调制解调器等。
这些成果，打破了国外的技术垄断，走出了自主研发的道路，为国家通信事业做出了积极的贡献。
现在，国家信息产业部对实现我国3G完全自主研制给予了很大的支持，以大唐电信为代表的国内很多单位已很深入地展开了此方面的研究，我国自主研发的
TDS．CDMA标准得到国际公认后，其工程实现也迫在眉睫。
数字化、自主研发将成为我国3G时代的主要特征。
面对大好的发展形势，电子科大电子工程研究所对可适用于3G系统的射频电路及
33
数字基带处理器进行了积极的科研。
针对3G系统更高的通信要求，制定了长远的科研计划。
其中之一就是实现一种全数字多制式、变码速基带处理器。
本文作为基带处理器的一部分内容，主要对DQPSK调制解调技术在FPGA上实现进行研究，对其它类型以及改进类型的QPSK调制技术将在后继课题中开展。
1.2DQPSK调制技术与数字通信
QPSK调制即是正交相移键控（QuadratePhaseShiftKeying简称QPSK），是一种采用
载波绝对相位传输信息的相位调制技术。
它通常采用载波的π 3 相位表示二进
0,，π，π
2 2
制数信息的11，01，00，10
π3π5π7π
11，01，00，10从而传递信
或者用载波的，，，表示
4 4 4 4
息。
QPSK调制是一种窄带线形调制，频谱利用率较高，并且一次可以传送2个符号，理论上QPSK可工作于噪比为3dB的恶劣环境下，具有较强的抗干扰能力，因此QPSK调制在很多数字通信中得到了广泛的应用。
QPSK解调技术可分为相干解调和非相干解调两类，采用相干解调时会比非相干解调多3dB的增益，因此相干解调在要求较高的通信系统中应用较广。
采用相干解调时，解调器需要恢复参考载波，并要求参考载波的相位和频率与发送端一致，但是要实现这一点比较困难。
因为通常的解调器是采用锁相环恢复参考载波的，当锁相环锁定时会出现多重相位模糊，这使得解调出的数据完全可能出现0、l倒置的情况。
这主要是由于QPSK采用绝对载波相位来传递信息带来的问题，它大大增加了解调器设计难度，成为QPSK调制中很大的不足。
DQPSK是在QPSK基础上发展起来的一种调制技术。
针对载波恢复时存在相位模糊度的问题，DQPSK调制是在发射方采用差分编码，即对原来的传递信息码进行一次相对编码，利用载波相位的相对变化来表示传输信息。
这样，接收方就可以根据载波的相位相对变化来解调信号，从而避开了需要恢复出相位与频率都要一致的载波问题，也就克服了0、1倒置的情况。
因此实际使用的QPSK调制多是差分编码调制的，即
DQPSK调制（DifferentiallyencodedQuadratePhaseShiftKeying，简称DQPSK）。
目前，DQPSK调制技术在数字通信中已有比较广泛的应用。
对于DQPSK无线数字
通信，常见的发射机与接收机结构可用图1.1及图1.2结构表述。
接收机与发射机在结构上都可以分为射频前端、模拟中频、基带处理三部分。
对接收机来说，射频前端和中频部分主要任务是把接收到的高频信号搬移到可以直接AD采样的中频上，然后由基带处理器完成DQPSK信号解调工作。
在目前的情况下，AD采样速度还不能做到很高，基带处理器的速度也不容易做到很高，因此多数数字接收机还不能做到射频采样数字化的程度，都需要模拟系统来完
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