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低扩频因子解调器的设计与实现
陈强辉余金岳
(中国电子科技築团公司第五十四研究所河北石家庄050081)
摘要]随着对多速率传系统需求的日益增大,多遠率调制解调器的设计是一个突出的问题。介绍了一种基于低扩频
因子(2、4和8)的多遠率兼容解调器的设计和工程实现,提出了一种高旁PN码定时同步的方法,同时给出了该解调器恒参信
道下的误码性能。測试结果表明谅解调器抗噪声性能较强,为多遠率兼容解调器的设计提供了一个较好的方法
关键词扩频扩频因子定时同步多速率
中图分类号:TN76文献标识吗:A文章编号:1008-1739(2010)16-44-3
Design and Implementation of Demodulator Based on Low
Spreading Factor
CHEN Qiang -hui, YU Jin-lei
( The 54th Research Institute of CET C, Shijiazhuang Hebei 050081, China)
Abstract: Along with a steady increase in the demand for he mulate communication system the desin of multi-rate modem
is an outstanding problem. This paper introduces the design and engneering implementation of multi-rate modem based on low
spreading factor (2, 4, 8), brings forward a method for short PN code timing synchronization, provides the error code capabiity in
AWGN channel The test result shows that the modem does well in anti-noise, and provides a good method for multi-rate modem
Key words: DS/SS; spreading factor; timing synchronization; multi-rate
1引言
2扩频码分析
随着超大规模集成电路以及数字信号处理技术的发展,
先分析扩频码的自相关特性。扩频因子为2时,采用曼彻
对支持多速率传输系统的需求越来越大,多速率系统中
斯特( Manchester)码实现速率兼容。扩频因子为4时,扩频码
可用的传输方案是可变扩频增益技术,扩频增益一般也称为为{10
处理增益,因此可变扩频增益技术又称为可变处理增益技术,1},采用直
是一种较为传统的多速率实现方案。在这种技术中,不同速率接序列扩
业务的信息比特流经扩频后,占用相同的带宽,从而具有不同频,调制方6
的处理增益,低速率信息扩频增益髙,而高速率信息扩频增益式为二进制
低。本文所指的低倍扩频指的扩频因子为2、4和8。假设系统相位鍵控32
有4种信息速率:256A5121bA、1024はbA2048,那么(BPSK)调o/∥
可以利用直接序列扩频原理将256k/、512h/和10241b/制,其解护?
3个速率进行扩频,得到2048b/的传输速率,实现速率兼匹配滤波器
容,简化调制解调器的设计。在低倍扩频系统中,由于所用扩的输出如图
频码相对较短,自相关性较差,解扩后的相关峰旁瓣较多,因1所示。对
此,定时同步的提取是低扩频因子解调器的难点问题。
于扩频因子
期/Ts
定稿日期:2010-06-25
为8的扩频
图14位扩频码的自相关性因
《计机与网络》2010年第16期
万方数据
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系统,扩频码为(10101100},采用直接序列扩频,调制方度快,同步时间仅为一个伪码周期,但在伪码长度较长时需要
式为BPSK调制,其解扩匹配滤波器的输出如图2所示。
消耗较多硬件资源。设计采用数字匹配滤波器①M来实现扩
频信号的解扩。采样速率为一个chip码元2个采用点。
3.2載波同步
采用判决反绩型科斯塔斯环来进行载波恢复。误差检测
电路提取的误差信号为
e(k)=Im3\ x(k)exp(-j06(k)
0
判决反馈环型 Costas环又称为修正型 Costas环,环路的
核心为相位误差检测器。检测器利用采样信号与符号判决来
产生误差信号,该误差信号反映了实际载波相位与当前估计
相位的差别。输入基带信号同载波环恢复出的载波信号进行
周期/TB
复数混频,而后送入判决器,判决后的信号同判决前信号一并
图28位扩频码的自相关性图
送人相位误差检模块,提取相位误差信号,并送入数字环路
观察图1和图2可知,由于扩频码较短,扩频码的自相关
滤波器滤波并最终痤制数控振荡器(NCO)输出载波信号相
特性不是很理想,当接收码相位与本地扩频码相位完全对齐
位,完成载波同步过程。采用判决反馈 Costas 3环,相位误差检
时,匹配滤波器输出一个相关峰值;但在相位未对齐的时刻
测算祛对差小于符号速率1%的频率误差同样具有一定的跟
或码元相位跳变时刻也会出现一些小的相关峰值,这些峰值
踪能力,若将相位误差检测改为鉴频鉴相算法,则载波频差跟
最大时达到了相位对齐时峰值的一半,这些峰值的出现会影
踪能力能达到符号速率的10%左右。
响解扩时定同步的提取,因此,定时同步的提取是低倍扩
33定时同步
解调器的一个难点
定时同步采用PN码和数据符号同步的方式,即一个数据
符号的转换点对应着一PN码周期的转换点,DMF完成一次
3解调器实现
PN码解扩,同时意味誉获取了数据符号的位同步信息,再附
加一定的数据位时钟恢复和保护电路,就可以获取精确的数
解调器主要由正交下变频、扩频解扩器、載波同步和定据位同步,如图4所示。
时同步等组成,采用全数字实现,如图3所示。来自AD转换
找量大判决
后的低中频信号经过正交下変频后变换为零中频信号,零中
信号在复数混频器中去掉相位误差,在扩频解扩器中去掉
去直流
扩频调制后进行定时提取和载波提取,最后进行判决和差分
齿
形败富口
译码后送出解调码和钟。
延对
定时提取DMA
来自AD变J正交下??7
零中颜
效字匹记
接数据入“1変?频器解扩
加
号
?
波
定的
输出
ACO」後NCo?环路滤渡摄取
图4定时同步组成框图
数字匹配滤波器输出的相关峰信号经过取绝对值去掉相
图3解调器组成框图
位信息后送给去直流梳齿滤波器,经过梳齿潓波器进行提纯
3.1扩频解扩
后在一个数据符号内寻找最大值,在门限判决模块内将找到
直接序列扩频信号的捕捉同步方式有很多种,如序列相的峰值和设置的内部寄存器存放的门限进行比较,若峰值大
关积分处理法(滑动相关器法)、同步头法、发射参考信号法、发于给定的门限值,则输出一个以峰值为中心4个采样点宽度
射公共时间基