基于軟件無(wú)線電的直擴(kuò)通信終端設(shè)計(jì)與仿真
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2 系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)
直擴(kuò)通信終端參數(shù)約束主要有如下幾個(gè)方面：
(1)信息數(shù)據(jù)的傳輸速率：由于該直擴(kuò)通信終端主要用于低速率數(shù)據(jù)通信以及語(yǔ)音通信，而且目前語(yǔ)音編碼(如CELP、AMBE編碼)后的數(shù)據(jù)速率一般為 2.4Kb／s，4Kb／s，4.8Kb／s，8Kb／s，9.6Kb／s。因而在信息速率的選擇上設(shè)定信息速率為8Kb／s，信道編碼采用碼率為1／2 的卷積編碼。因此待擴(kuò)頻的數(shù)據(jù)速率為16 Kb／s。
(2)擴(kuò)頻偽碼類型以及階數(shù)：由于所設(shè)計(jì)直擴(kuò)通信終端目前完成的是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信，因而為了簡(jiǎn)便起見(jiàn)，在直擴(kuò)通信終端中采用m序列作為擴(kuò)頻偽碼。若m序列的長(zhǎng)度太長(zhǎng)，則不僅增長(zhǎng)了接收機(jī)的捕獲時(shí)間還增加了接收機(jī)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。若m序列長(zhǎng)度太短，則中頻數(shù)字化直擴(kuò)通信終端的抗干擾能力減弱。因而采用折中方式，采用11階的m序列作為中頻數(shù)字化直擴(kuò)通信終端的擴(kuò)頻偽碼。
(3)擴(kuò)頻處理增益：擴(kuò)頻增益是直擴(kuò)通信的一個(gè)重要參數(shù)，反映了系統(tǒng)抗干擾能力的強(qiáng)弱，是對(duì)信噪比改善程度的度量，其定義為接收機(jī)輸出信噪功率比與接收機(jī)的輸入信噪功率比之比，即：
其中：BRF為擴(kuò)頻后的帶寬；Bb為基帶數(shù)據(jù)帶寬；Rc為擴(kuò)頻后的偽碼速率；Rb為基帶數(shù)據(jù)速率。在本設(shè)計(jì)中，為了提高頻帶利用率，考慮到所允許的最大帶寬，這里設(shè)計(jì)偽碼的速率為4．096 Mb／s。因而，可以得到中頻數(shù)字化直擴(kuò)通信終端的處理增益為24 dB。
(4)數(shù)字調(diào)制方式和中頻載頻：由于DPSK信號(hào)采用帶判決反饋結(jié)構(gòu)的叉積鑒頻環(huán)不僅可以消除頻偏，而且還可以進(jìn)行差分解調(diào)，從而不需要載波的相位同步，簡(jiǎn)化了接收機(jī)的電路設(shè)計(jì)。因而采用DPSK作為中頻數(shù)字化直擴(kuò)通信終端的數(shù)字調(diào)制方式。
在中頻載頻的選擇上，采用21．4MHz為中頻數(shù)字化直擴(kuò)通信終端的中頻載頻。
(5)偽碼同步電路：對(duì)于偽碼捕獲電路框架，采用非相干串行捕獲法。其中的積分清洗濾波器可用累加器或者匹配濾波器來(lái)代替。由于直擴(kuò)通信終端采用先解擴(kuò)后解調(diào)，在解擴(kuò)之前無(wú)法得到精確的載波相位和載頻，因此偽碼跟蹤電路采用非相干超前延時(shí)鎖相環(huán)。
3 仿真結(jié)果
由于偽碼速率為4.096 Mb／s，故由采樣定理可知至少需8.192 MHz的采樣頻率對(duì)偽碼采樣，考慮到偽碼跟蹤電路延遲超前鎖相環(huán)的方便設(shè)計(jì)，采用16.384 MHz的采樣速率對(duì)偽碼進(jìn)行采樣，即一個(gè)偽碼采四點(diǎn)。因而信息信號(hào)經(jīng)擴(kuò)頻后得到的基帶擴(kuò)頻信號(hào)速率為16.384Mb／s，而DAC轉(zhuǎn)換速率設(shè)定為81．92 Mb／s，所以為匹配數(shù)據(jù)速率需要對(duì)基帶擴(kuò)頻信號(hào)進(jìn)行內(nèi)插，內(nèi)插因子為81．92／16．384=5。接收過(guò)程為發(fā)送過(guò)程的反過(guò)程，抽取因子等于內(nèi)插因子也為5。
為了提高頻譜利用率，消除碼間干擾，需要使用成形濾波器對(duì)擴(kuò)頻后的碼片進(jìn)行成形濾波。在中頻數(shù)字化直擴(kuò)通信終端設(shè)計(jì)中為了節(jié)省電路資源，把成形濾波器設(shè)計(jì)為既起碼片成形作用，又起內(nèi)插濾波作用。為了降低濾波器的數(shù)據(jù)吞吐率，這里采用多項(xiàng)濾波結(jié)構(gòu)。基帶擴(kuò)頻信號(hào)在內(nèi)插了5倍后，速率達(dá)到了81．92 Mb／s，因而濾波器的采樣頻率為81．92 MHz。由于采用DBPSK調(diào)制，偽碼速率為4．096 Mb／s，因調(diào)制后的信號(hào)3 dB帶寬為4．096 MHz，因此濾波器的截止頻率只要為2．048 MHz即可，但為了能較好地濾出信號(hào)頻率，在中頻數(shù)字化直擴(kuò)通信終端中，設(shè)定濾波器的截止頻率為4．096 MHz，從而既滿足了內(nèi)插濾波的要求又滿足了碼片成形的要求。由于收發(fā)過(guò)程中都使用了成形濾
波器，所以成形濾波器采用平方根升余弦濾波器。
根據(jù)所設(shè)定的參數(shù)，進(jìn)行了直擴(kuò)通信終端的擴(kuò)頻調(diào)制仿真，發(fā)射部分Matlab仿真結(jié)果如圖2所示。
由圖2可知，信息數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)擴(kuò)頻之后，其頻譜在整個(gè)頻段中得到了擴(kuò)展，再與載頻為21．4 MHz的載波相乘實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的上變頻(即DPSK調(diào)制)。
評(píng)論