第五章软件无线电基本算法

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1、第五章第五章 软件无线电软件无线电中的信号处理算法中的信号处理算法主讲人：李玉柏主讲人：李玉柏本章主要内容本章主要内容 5.1 软件无线电中的调制算法软件无线电中的调制算法5.1.1 信号调制通用模型信号调制通用模型 在当代通信中，通信信号的种类繁多，如果在当代通信中，通信信号的种类繁多，如果按照常规的方法，产生一种信号就要一种硬件电按照常规的方法，产生一种信号就要一种硬件电路，那么，要使一个通信机产生多种信号，其电路，那么，要使一个通信机产生多种信号，其电路就会极其复杂，体积、重量都会很大。路就会极其复杂，体积、重量都会很大。 软件无线电中，各种调制信号是以一个通用软件无线电中，各种调制信号

2、是以一个通用的数字信号处理平台为支撑，利用各种软件来产的数字信号处理平台为支撑，利用各种软件来产生的。生的。信源信源I I多相滤波多相滤波相乘相乘信源信源Q Q多相滤波多相滤波相乘相乘相加相加tCcostCsin正交调制的实现框图正交调制的实现框图 从理论上来说，各种信号都可以用正交调制的从理论上来说，各种信号都可以用正交调制的方法来实现，其表达式：方法来实现，其表达式： 调制信号的信息都应该包括在调制信号的信息都应该包括在I(t)和和Q(t)内。另内。另外，由于各种调制信号都在数字域实现的，因此，外，由于各种调制信号都在数字域实现的，因此，在数字域上实现时要对上式进行数字化。在数字域上实现时

3、要对上式进行数字化。)sin()()cos()()(ttQttItsCC)sin()()cos()()(SCSCnnQnnIns5.1.2 模拟信号调制算法模拟信号调制算法1.调频（调频（FM） 调频就是载波频率随调制信号成线性变化的调频就是载波频率随调制信号成线性变化的一种调制方式。一种调制方式。)(cos()(0dttktAtstfC令：令：将将s(t)的表达式展开，带入的表达式展开，带入u(t)化简，可得：化简，可得： 可以看出：可以看出：dttktf)(0sin)sin(cos)cos()(tAtAtsCCsin)(cos)(tQtI2、调幅（、调幅（AM） 调幅就是使载波的振幅随调制

4、信号的变化规律而调幅就是使载波的振幅随调制信号的变化规律而变化。变化。 从信号表达式中，我们很容易得出：从信号表达式中，我们很容易得出：ttmAtsCacos)(1 ()(0)()(1 ()(tQtmAtIa3、双边带信号（、双边带信号（DSB） 双边带信号是由载波同调制信号直接相乘得到的，双边带信号是由载波同调制信号直接相乘得到的，只有上、下边带分量，无载波分量。只有上、下边带分量，无载波分量。 要实现正交信号只需令：要实现正交信号只需令：ttAtsCcos)()(0Q(t) );()(tAtI4、单边带信号（、单边带信号（SSB) SSB是滤除双边带信号的一个边带而得到的。是滤除双边带信号

5、的一个边带而得到的。 LSSB表达式：表达式： USSB表达式：表达式： 其中，其中， 代表代表Hilbert变换。变换。)sin()()cos()()(tttttsCC)sin()()cos()()(tttttsCC)(t对对LSSB: 对对USSB:);()();()(ttQttI);()();()(ttQttI5.1.3 数字信号调制算法数字信号调制算法1、振幅键控信号（、振幅键控信号（2ASK） 一个二进制的振幅键控信号可以表示为一个单极一个二进制的振幅键控信号可以表示为一个单极性脉冲和一个正弦信号相乘。性脉冲和一个正弦信号相乘。)cos()()(ttmtsC其中，其中，m(t)为单极

6、性脉冲，可以表示为：为单极性脉冲，可以表示为： ( g(t)是持续时间为是持续时间为T的矩形脉冲，的矩形脉冲， an 是信号源给出的二进制符号）是信号源给出的二进制符号）要实现正交调制，只要令：要实现正交调制，只要令： I(t) = 0 Q(t) = m(t)()(nTtgatmnn2、二进制频移键控信号（、二进制频移键控信号（2FSK） 2FSK是符号是符号0对应载波频率为对应载波频率为w1，符号，符号1对应载波对应载波频率为频率为w2的以调波形。的以调波形。)cos()()cos()()(2_1tnTtgatnTtgatfnnnn)()(; 0)()(_tmtQtIaann的反码的反码是是

7、3、二进制相移键控信号（、二进制相移键控信号（2PSK） 2PSK方式是键控的载波相位按基带脉冲序列的规方式是键控的载波相位按基带脉冲序列的规律而改变的数字调制方式。律而改变的数字调制方式。 ( an取值为取值为1；发；发0时取时取1，发，发1时取时取-1）)cos()()(tnTtgatsnCn4、DPSK调制：调制： DPSK调制是利用前后相邻码元调制是利用前后相邻码元的相对载波相位去表示数字信息的一种表示方式。的相对载波相位去表示数字信息的一种表示方式。它与它与PSK的区别仅仅在于编码方式不同。的区别仅仅在于编码方式不同。5、M进制数字频率调制（进制数字频率调制（MFSK）：）：MFSK

8、是是FSK的直接推广！的直接推广！ 式中，式中， m (m = 0, 1, , M-1) 是与是与an 相对应的相对应的载波角频率偏移载波角频率偏移)cos()()(ttnTtgtsmnC6、M进制数字振幅调制（进制数字振幅调制（MASK）7、四进制数字相位调制（、四进制数字相位调制（QPSK） 是受信息控制的相位参数，它有四种可能是受信息控制的相位参数，它有四种可能的取值。对的取值。对QPSK而言：而言： MASK与与ASK在调制方式上无本质的区别。在调制方式上无本质的区别。 an为信源给出的为信源给出的M进制电平。进制电平。)cos()()(tnTtgatfnCn)cos()()(nnCt

9、nTtgts)(nnnnnnTtgtQnTtgtI )sin()()( )cos()()(8、正交振幅调制（、正交振幅调制（QAM） QAM是一种多进制混合调幅调相的调制方式。通是一种多进制混合调幅调相的调制方式。通常用星座图可以直观的表示出来。常用星座图可以直观的表示出来。QAM信号的数学表达式为：信号的数学表达式为：只要令：只要令： 就可以实现就可以实现QAM信号了。信号了。nnCnCntnTtgbtnTtgats )sin()()cos()()(nnnnnTtgbnTtgatI )(Q(t) )()(9、最小频移键控（、最小频移键控（MSK） 所谓所谓MSK，就是调制指数最小（，就是调制

10、指数最小（h=0.5)的连续相位的的连续相位的FSK。 式中式中T为码元宽度，为码元宽度，an为为1， 是第是第n个码元的起始相位个码元的起始相位 只要把数据进行适当的编码，同样可以用调频的方法实现只要把数据进行适当的编码，同样可以用调频的方法实现MSK信号的调制信号的调制)2cos()(nknCtTattsn时；时；111 nnnnnnnaanaa10、GMSK信号信号 GMSK调制就是把输入数据经过高斯低通滤波器调制就是把输入数据经过高斯低通滤波器进行预调制滤波后，再进行进行预调制滤波后，再进行MSK调制信号的数字调制信号的数字调制方式。调制方式。 这种信号具有恒复包络，功率谱集中，频谱较

11、这种信号具有恒复包络，功率谱集中，频谱较窄等特点。窄等特点。 5.2 软件无线电解调算法软件无线电解调算法5.2.1 信号解调通用模型信号解调通用模型 软件无线电几乎所有的功能都靠软件来实现，软件无线电几乎所有的功能都靠软件来实现，解调也不例外。从理论上说，正交解调法可以对所解调也不例外。从理论上说，正交解调法可以对所有的样式进行解调，所以，在软件无线电中，选取有的样式进行解调，所以，在软件无线电中，选取了数字正交解调法。了数字正交解调法。 根据以上思想，我们可以构建一个通用模型，根据以上思想，我们可以构建一个通用模型，通过加载不同的软件来实现对所有信号的解调。通过加载不同的软件来实现对所有信