基于聲卡的QPSK信號(hào)的實(shí)時(shí)軟解調(diào)

近幾年來(lái)，PC機(jī)的各項(xiàng)技術(shù)得到了迅速發(fā)展，CPU的計(jì)算速度、內(nèi)存容量都大幅度提高，其數(shù)字信號(hào)處理能力已經(jīng)完全可以滿足對(duì)常規(guī)通信信號(hào)的實(shí)時(shí)解調(diào)。將調(diào)制解調(diào)器設(shè)計(jì)在聲卡上而不是DSP芯片上，有很多好處：首先，聲卡廉價(jià)易得，充分利用卡上的line in、mic in、line out、spk out等端口，可以實(shí)現(xiàn)多路信號(hào)的實(shí)時(shí)解調(diào)，一卡多用;其次，優(yōu)化后的解調(diào)軟件占用CPU的時(shí)間很少，可以在接收數(shù)據(jù)的同時(shí)從事其他工作;第三，不受存儲(chǔ)空間的限制，用高級(jí)語(yǔ)言編程，設(shè)計(jì)周期短。另外，這種設(shè)計(jì)方案與硬件平臺(tái)無(wú)關(guān)，軟件升級(jí)周期短。本文正是基于這種思想，拋開DSP器件，以PC機(jī)為硬件平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)QPSK信號(hào)的實(shí)時(shí)解調(diào)，系統(tǒng)框圖如圖1所示。

　　圖1中，接收機(jī)輸出的基帶信號(hào)經(jīng)PC機(jī)聲卡采樣后得到離散化的數(shù)字序列。對(duì)信號(hào)的采樣可調(diào)用Windows的API函數(shù)對(duì)聲卡進(jìn)行控制，包括采樣頻率、緩存大小、每次讀入的字節(jié)數(shù)等，具體實(shí)現(xiàn)可參看相關(guān)資料，本文不再贅述。圖1中的解調(diào)軟件部分是本文討論的重點(diǎn)，它完成對(duì)信號(hào)的數(shù)字化實(shí)時(shí)解調(diào)功能，其數(shù)字化解調(diào)原理如圖2所示。

　　軟件AGC

　　軟件AGC用于跟蹤信號(hào)外包絡(luò)變化實(shí)現(xiàn)對(duì)衰落的補(bǔ)償。本文采用圖3所示對(duì)數(shù)AGC。

　　圖3中的對(duì)數(shù)AGC用軟件實(shí)現(xiàn)時(shí)，A(n)的計(jì)算采用下式。

　　log{A(n+1)}=log{A(n)}+α[log{R}-log{|A(n)x(n)|}]

　　圖中，x(n)是軟件AGC的輸入信號(hào)，y(n)是輸出信號(hào);A(n)是AGC的增益控制變量;α和R為常量，取值根據(jù)設(shè)計(jì)要求在補(bǔ)償速度和穩(wěn)定性之間取折中，當(dāng)要求補(bǔ)償速度迅速時(shí)，取較大的值，反之，取較小的值。

　　DFPLL載波頻率恢復(fù)

　　在位同步點(diǎn)附近，存在信號(hào)的碼間串?dāng)_問(wèn)題。DFPLL的基本思想就是，對(duì)于每個(gè)碼元，利用位同步附近的采樣點(diǎn)計(jì)算碼元的相位，并根據(jù)基帶信號(hào)碼元的相位特點(diǎn)，計(jì)算出參考載波與信號(hào)載波的差值，利用此差值調(diào)整VCO的相位，進(jìn)行載波恢復(fù)。