直扩OQPSK系统载波跟踪的设计及FPGA实现

2009-12-16 20:41:13来源: 山西电子技术

  0 引言

  载波同步是无线通信系统中一个重要的实际问题,是基带信号处理的关键技术。导致载波频率及相位不确定性的主要因素有:一是频率源的漂移会引起载波频率的漂移;二是电波传输的时延会产生载波相位的偏移;三是多普勒频移,即在发射机和接收机产生相对移动时,会产生多普勒频移,从而导致载波频率的偏移;四是多径效应,即信号在传输过程中由于多路径(发射、折射1传播引起多径效应,从而带来载波频率和相位的延迟。

  1 OQPSK调制原理

  偏移四相相移键控(Offset QPSK,OQPSK)与QPSK信号常见于扩展频谱调制,与QPSK信号类似,OQPSK信号的Q路信号相比I路信号延迟半个码元宽度。其结果是消除了已调信号中突然相移π的现象。这样,每二分之一码片时间信号就只能发生+π/2的变化。一般扩谱QPSK或OQPSK信号可用下式表示:

公式

  式中,θd(t)表示数据相位调制,c1(t)和c2(t)是相互独立的正交扩谱码,一般采用双极性不归零码(±1)。c1(t)和c2(t)码的元宽度相同。若c1(t)和c2(t)在时间上同步,即为QPSK调制。若c2(t)比c1(t)延迟半个码片时间,则为OQPSK调制。其中同相通道和正交通道的数据可以不同,这种调制叫双通道QPSK或OQPSK调制。其输出信号可以表示为:

公式

  另外,QPSK和OQPSK还允许同相通道和正交通道的发射功率不同。

  2 OQPSK调制载波跟踪环的设计

  由于系统收发时钟的不同源和多谱勒频移等问题,通常系统的收发会存在一定的频差,并且频差是随着时间变化的。对于OQPSK调制信号,这种频差所造成的后果是很严重的,不仅会引起信噪比下降,而且还会引起信号畸变,故应引入载波跟踪。下面以直扩OQPsK系统为例来说明其载波跟踪电路的设计。

  图1所示是扩频OQPSK信号载波跟踪环的原理图。图中的r(k)为经过中频放大后的采样信号,可由下式表示:

公式

  其中,P为信号幅度,dI、dQ为I、Q两路信息数据,cI、cQ为I、Q两路扩频码序列,n(k)为噪声分量,信源编码方式为不归零码。

扩频OQPSK信号载波跟踪环的原理图

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关键字:FPGA  基带信号处理  OQPSK  载波跟踪

编辑:小甘 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/FPGA/2009/1216/article_860.html
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北京航空航天大学教授,国内最早从事复杂数字逻辑和嵌入式系统设计的专家。

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