基于軟件無線電的直擴通信終端設(shè)計與仿真
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2 系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計
直擴通信終端參數(shù)約束主要有如下幾個方面：
(1)信息數(shù)據(jù)的傳輸速率：由于該直擴通信終端主要用于低速率數(shù)據(jù)通信以及語音通信，而且目前語音編碼(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。因此待擴頻的數(shù)據(jù)速率為16 Kb／s。
(2)擴頻偽碼類型以及階數(shù)：由于所設(shè)計直擴通信終端目前完成的是點對點的通信，因而為了簡便起見，在直擴通信終端中采用m序列作為擴頻偽碼。若m序列的長度太長，則不僅增長了接收機的捕獲時間還增加了接收機結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。若m序列長度太短，則中頻數(shù)字化直擴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)字化直擴通信終端的擴頻偽碼。
(3)擴頻處理增益：擴頻增益是直擴通信的一個重要參數(shù)，反映了系統(tǒng)抗干擾能力的強弱，是對信噪比改善程度的度量，其定義為接收機輸出信噪功率比與接收機的輸入信噪功率比之比，即：
其中：BRF為擴頻后的帶寬；Bb為基帶數(shù)據(jù)帶寬；Rc為擴頻后的偽碼速率；Rb為基帶數(shù)據(jù)速率。在本設(shè)計中，為了提高頻帶利用率，考慮到所允許的最大帶寬，這里設(shè)計偽碼的速率為4．096 Mb／s。因而，可以得到中頻數(shù)字化直擴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，而且還可以進行差分解調(diào)，從而不需要載波的相位同步，簡化了接收機的電路設(shè)計。因而采用DPSK作為中頻數(shù)字化直擴通信終端的數(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)字化直擴通信終端的中頻載頻。
(5)偽碼同步電路：對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代替。由于直擴通信終端采用先解擴后解調(diào)，在解擴之前無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，采用16.384 MHz的采樣速率對偽碼進行采樣，即一個偽碼采四點。因而信息信號經(jīng)擴頻后得到的基帶擴頻信號速率為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)速率需要對基帶擴頻信號進行內(nèi)插，內(nèi)插因子為81．92／16．384=5。接收過程為發(fā)送過程的反過程，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擴頻后的碼片進行成形濾波。在中頻數(shù)字化直擴通信終端設(shè)計中為了節(jié)省電路資源，把成形濾波器設(shè)計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，這里采用多項濾波結(jié)構(gòu)?；鶐U頻信號在內(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頻率，在中頻數(shù)字化直擴通信終端中，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)，進行了直擴通信終端的擴頻調(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)過擴頻之后，其頻譜在整個頻段中得到了擴展，再與載頻為21．4 MHz的載波相乘實現(xiàn)數(shù)據(jù)的上變頻(即DPSK調(diào)制)。
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