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    广东快乐十分号码规律:2FSK与QPSK混合调制解调技术的研究

    作者:毛昕蓉 陈蓉时间:2019-02-26来源:电子产品世界收藏

    快乐十分倍投必赢技巧 www.jmsvu.com   作者/毛昕蓉,陈蓉(西安科技大学通信与信息工程学院, 陕西 西安 710054)

    本文引用地址://www.jmsvu.com/article/201902/397977.htm

      摘要:四相相移键控()以及频移键控()为常用的短距离无线数字通信制式,凭借良好的抗干扰性能以及简单的实现方式,在通信领域有着较为广泛的应用。频谱利用率比较高、抗干扰性强,广泛应用于各种通讯系统。实现方式简单,可异步传输,抗噪和抗衰减性能好,在中低速数据传输中广泛应用。本文对两种调制解调技术进行研究,基于二者调制解调原理,介绍一种新颖的调制解调方式,即QPSK与2FSK解调。对传统QPSK和2FSK单一调制方式进行改良,将信号混合在一起,通过同一信道同时发射,同时接收解调,提高信道利用率。

      关键词:QPSK;2FSK;

      1 系统概述

      虽然数字调制和解调技术种类繁多,但随着现代通信需求的增长,人们对调制技术的抗干扰、天抗衰落、频谱利用和误差性能提出了越来越高的要求。单一的调制解调技术早已不能够达到人们的要求,因此本文提出了一种解调技术,以满足现代通讯的需要。

      本文对传统的QPSK和2FSK单调制方法进行了改进,对QPSK和2FSK调制信号进行了混合调制。QPSK码率为2 Mbps,系统时钟频率为16 MHz,在9 dB信噪比情况下误码率小于0.1%;2FSK码率为10 kbps,系统时钟频率为16 MHz,在 9 dB信噪比情况下误码率小于0.1%。

      图1是发射机系统的框图。原始信号分为两个信号:输入1,输入2,分别进行QPSK调制以及2FSK调制。由QPSK调制产生的I路信号与2FSK调制产生的I路信号相互叠加,由QPSK调制产生的Q路信号和2FSK调制生成的Q路信号相互叠加。将得到的两路信号经过数字上变频??楹铣梢宦分衅敌藕?,其载波频率为4 MHz,混频后进行发射。

    1551866531513874.jpg

      图2为接收机系统框图。首先将接收到的RF信号经ADC采样量化,使其成为频率为4 MHz的中频信号,经过数字下变频??橛氡菊裥藕畔喑?,通过滤波分别获得I路与Q路的混合信号(此时的两路混合信号即为发射机端的两路混合信号),把两路混合信号分别送入2FSK解调??橛隥PSK解调???,根据QPSK和2FSK的特点分别对其做相应的??榻獾鞴ぷ?。

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      2 仿真测量结果

      2.1 QPSK调制??榉抡?/strong>

      在QPSK发射机中,信源产生的二进制基带信号经过串并转换后生成生两路BPSK信号,然后分别经过双极性变换和16倍“0”值插值。插值后引入了镜像频谱,并且信号的频带变窄,如图3所示。因此要将“0”值插值后的信号通过低通滤波,滤除镜像频谱。低通滤波后,基带信号的频域波形如图4所示:

      从滤波后的频域波形中可以发现,低通滤波器将“0”值插值后信号中产生的镜像频带完全过滤掉了,只保留了原始基带信号的频率信息。这样就得到了QPSK的基带调制信号。

      2.2 2FSK调制??榉抡?/strong>

      图5所示为20 KHz的正弦NCO和40 KHz正弦NCO的输出信号接入选通器,生成的2FSK_I路信号,将两个频率的余弦NCO输出信号接入另一个选通器,生成2FSK_Q路信号,Q路与I路信号始终有着90°相位差,采用这种特殊波形,在码元相关时,一个周期内只会生成一个相关峰,大大优化了峰值检测和判决的准确度。图6所示波形为I路的2FSK信号与QPSK信号相加后的波形。

      2.3 QPSK解调??榉抡?/strong>

      混合信号的频谱分量包含20 KHz、40 KHz、1 MHz,在发射端通过正交上变频??榫? MHz的上变频后,频谱进行了4 MHz的搬移,因此在接受端需首先经过4 MHz的下变频,然后经过一个截止频率为4 MHz的低通滤波器,滤除多余的频谱分量,便得到了频谱在0附近的2FSK频谱分量和QPSK频谱分量,再经过一个截止频率为50 KHz的高通滤波器,我们便能得到仅含QPSK频率分量的频谱图,从而滤掉2FSK进行QPSK的解调。

      在QPSK解调中,我们采取星座图解调的方法,首先进行两个16 bit的前头码相关,找到相关峰后如图7,便可以确定信号的起始位置建立新的星座图坐标系如图8所示。

      2.4 2FSK接收机系统定点仿真

      正交解调后,我们将2FSK信号进行了40倍抽取,这样是为了降低采样频率和采样点数,降低数据处理量。对I路与Q路信号分别进行码元“0”和码元“1”相关,相关后求平方和,从而得到数值为正的相关峰。进行相关后的波形如图9、10所示。图中很容易看出两种符号相关后的波形存在类似于“互补”状态的幅值,每个相关峰对应检测出一个2FSK数据,最终解调得到2FSK波形。

      2.5 混合调制模式下性能测试

      在通信过程中,难免会引入噪声,白噪声是通信中经常遇到的噪声中的一种,在噪声的干扰下,会影响通信系统的有效性和可靠性,因此需要进行性能评估。根据系统性能要求,对噪声从0 dB~11 dB进行测试,找到误码率达到千分之一以下时的信噪比。如图为误码率曲线:

      从图中可以发现QPSK在8 dB时,误码率为千分之 一,达到误码要求;2FSK误码率在8 dB时低于千分之一,满足系统要求。

      3 结论

      本文对传统的2FSK和QPSK单一调制方式进行了深入学习和改进,将两种调制信号进行混合,在同一信道完成同时接收和解调,实现了QPSK与2FSK混合调制解调,提升了传输信道的频带利用效率。另外,本文为实现其它混合模式的调制奠定基础,相信在不久的将来会有更多的混合调制涌现。

      参考文献

      [1]张辉,曹丽娜.现代通信原理与技术.西安电子科技大学出版社,2008.

      [2]李亚南.数字调制识别算法研究[D].西安:西安电子科技大学, 2013.

      [3]应亚萍,许建凤,陈婉君.2FSK调制解调系统的FPGA设计与实现[J].浙江:浙江工业大学,2010.

      [4]王甲琛.基于FPGA的DPSK调制解调技术的设计与实现[D].西安:西安电子科技大学, 2010.

      [5]张志民.数字通信信号调制方式自动识别研究及实现[D].长沙:国防科学技术大学,2012.

      [6]雷雪梅,吕镜清,杨万麟,等.FSK/PSK混合调制多参数估计[J].电子信息对抗技术,2009(24):9-13.

    本文来源于科技期刊《电子产品世界》2019年第3期第66页,欢迎您写论文时引用,并注明出处



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