技
术
创
新
中 文 核 心 期 刊
《
微 计 算 机 信 息
》
（
测 控 自 动 化
）２００７
年 第
２３
卷 第
１－
１
期
３６０
元
／
年 邮局订阅号
：
８２－９４６
《
现场总线技术应用
２００
例
》
移 动 计 算
基于软件无线电的
ＱＰＳＫ
解调的设计
Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ＱＰＳＫ Ｄｅｍ ｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｒａｄｉｏ
（
湖南大学
）
王松涛 刘宏立 毛六平 童调生
ＷＡＮＧ ＳＯＮＧＴＡＯ ＬＩＵ ＨＯＮＧＬＩ ＭＡＯ ＬＩＵＰＩＮＧ ＴＯＮＧ ＴＩＡＯＳＨＥＮＧ
摘要
：
在无 线通信 系 统中
，
调制 解 调技术 的 好坏 很 大程 度 上决 定 了 通信 的 质量
，
ＱＰＳＫ
调 制 方 式 具 有 优 越 的 性 能
，
在 无 线 移 动
通信 领 域中被 广 泛采 用
。
文 中 详 细 介 绍 了
ＱＰＳＫ
的 相 干 解 调 的 整 体 方 案 并 重 点 介 绍 了 用
ＣＯＲＤＩＣ
算 法 的 基 本 原 理
，
以 及 由
ＣＯＲＤＩＣ
算法 实现数 控 振荡 器
（
ＮＣＯ
）
的方 法 和硬件 电 路的 设 计
。
关键词
：ＱＰＳＫ；
数控振荡器
；ＣＯＲＤＩＣ
算法
中图分类号
：ＴＮ９２９．５
文献标识码
：Ｂ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：
Ｉｎ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ，ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｓ ｔｈｅ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ ｃｏｍｍｕｃａｔｉｏｎ．ＱＰＳＫ ｈａｓ ｓｕｐｅｒｉｏｒ
ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ａｎｄ ｉｔ ｉｓ ｗｉｄｅｌｙ ｕｓｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｆｉｅｌｄ ｏｆ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｍｏｂｉｌｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｗｈｏｌｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｅｄ
ｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｅｍｐｈａｓｉｓ ｏｎ ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ｏｆ ＣＯＲＤＩＣ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ，ｔｈｅ ｗａｙｓ ｏｆ ｒｅａｌｉｚｉｎｇ ＮＣＯ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｈａｒｄｗａｒｅ
ｃｉｒｃｕｉｔ ｕｓｉｎｇ ＣＯＲＤＩＣ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＱＰＳＫ，Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｌｙ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ，ＣＯＲＤＩＣ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ
文章编号
：１００８－ ０５７０（２００７）０１－
１
－ ０２３０－ ０２
１
引言
在数字通信系统中
，
由于基带信号不适合在无线信道中传
输
，
所以在远距离 通信和无线移动通信系统中
，
通常要先 采用
数字调制技术把基带信号变换成频带信号
，
然后再进行传输
，
在接收端
，
要把频带信号解调成数字基带信号再进行基带处
理
，
所以调制解调的质量直接影响了通信的质量
。
在各种数字
调制技术中
，
正交相移 键控
（
ＱＰＳＫ
）
由于性 能优越而 被广泛 采
用
，
在已经开通的窄带
ＣＤＭＡ
系统和即将投入运行的第三代移
动通信网络中均采用了
ＱＰＳＫ
调制方式
。
传统的数字调制解调
都是利用专用的调制解调芯片完成的
，
其灵活性受到很大限
制
，
随着集成电路制造技术和软件无线电技术的迅猛发展
，
采
用通用数字可编程处理器
（
ＤＳＰ
和
ＦＰＧＡ
）
来实现数字调制解调
以及基带信号处理成为了移动通信发展的必然趋势
。
本文介绍
了基于软件无线电的
ＱＰＳＫ
解调的设计方案
。
２ ＱＰＳＫ
的调制解调简介
ＱＰＳＫ
是正交四相相移键控
，
已调制信号是抑制载波的信
号
，
信号中不直接含有载波
，
所以在进行相干解调的时候必须从
接收到的已调信号的相关信息中进行载波信号的提取
，
得到与
接收载波同频同相的本地正弦波
，
从而完成正交解调
。
３ ＱＰＳＫ
的整体解调方案及框图
天线接收到射频信号后进行匹配滤波然后下变频
，
得到低
中频信号
，
低中频信号仍然是模拟信号
，
经数字化后得到的
ＱＰＳＫ
信号的表达式为
Ｔ
ｂ
是信号的码元宽度
，
ω
ｃ
是载波频率
。
下图是对数字化的
图
１ ＱＰＳＫ
解调电路的整体框图
由于接收到的
ＱＰＳＫ
信号是抑制载波的双边带信号
，
信号
中不包含载波分量
，
所以必须首先对
ＱＰＳＫ
信号进行非线性变
化
，
然后从相关的信息中提取出载波分量
。
在相干解调方式中
，
数字锁相环是最常用的方法
，
在此我们采用
ＣＯＳＴＡＳ
环来进行
载波的提取和同步
。
图中经过数字化的
ＱＰＳＫ
信号与
ＣＯＳＴＡＳ
环产生的本地载波分别在相乘器中相乘
，
由低通滤波器滤除高
频成分及噪声后
，
得到
Ｉ
﹑
Ｑ
两路基带信号
。
送入抽样判决电路
在位同步信号的作用下进行抽样判决
，
最后经并串转换电路输
出解调后的信号
。
为了得到本地正弦波信号
，
经过正交解调后
的
Ｉ
﹑
Ｑ
两路基带信号在相乘器中进行数字鉴频产生一 个与二
者的相位误差成比例的数字样本序列
，
该数字序列经数字环路
滤波器加以平滑得到控制信号
（
即频率控制字
） ，
去控制数控振
荡器的频率
，
产生与接收信号同频同相的数字正弦波序列
。
图
１
的解调过程如下
假设本地产生的正余弦波信号分别为
则
式中
Ａ
为常量
，
在此就不给出具体值了
，
ｖ
３
﹑
ｖ
４
经过低通滤
波器滤除高频分量后得到
王松涛
：
硕士研究生
资助基金
：
国家自然科学基金
（
６０２７２０５１
）
２３０
－ －
