?引 言
直接序列擴頻通信是擴頻通信技術中的一種, 具有抗干擾、抗多徑衰落、抗阻塞能力強, 以及頻譜利用率高、保密性好、截獲率低、易于組網(wǎng)、進行高精度測距等諸多優(yōu)點。
本文提出了一種基于軟件無線電的直擴系統(tǒng)的設計方案。給出了各項設計參數(shù)指標, 并對所提出的設計方案進行了仿真 驗證。
1? 系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)
基于軟件無線電的直擴通信終端采用對中頻進行數(shù)字化采樣, 由軟件編程實現(xiàn)信號的擴頻、調(diào)制、解擴、解調(diào)等數(shù)字信號處理。本文重點介紹直擴通信終端的中頻數(shù)字處理的具體實現(xiàn)方案。直擴通信終端的結(jié)構(gòu)框圖如圖1 所示。
信號發(fā)射時, 信息經(jīng)過信源、信道編碼后, 與擴頻偽碼進行相乘擴頻。為了使擴頻后的基帶信號與后面的DAC 的轉(zhuǎn)換速率相匹配, 在正交調(diào)制之前必須通過內(nèi)插把低速率的擴頻基帶信號提升到DAC 的轉(zhuǎn)換速率上。內(nèi)插后的數(shù)據(jù)通過成形濾波器, 以消除碼間干擾和高頻鏡像干擾, 內(nèi)插濾波后的擴頻基帶信號與載波相乘實現(xiàn)數(shù)字調(diào)制, 之后通過高速DAC 轉(zhuǎn)換成中頻模擬信號。
信號接收時, 中頻模擬信號經(jīng)過高速ADC 采樣后, 與本地載波相乘進行正交下變頻至零中頻, 經(jīng)抽取濾波后, 送入偽碼同步環(huán)進行偽碼捕獲跟蹤。偽碼同步后, 再經(jīng)過信號解擴解調(diào)以及相應的信道和信源解碼。
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圖1 直擴通信終端結(jié)構(gòu)框圖
2? 系統(tǒng)參數(shù)設計
直擴通信終端參數(shù)約束主要有如下幾個方面:
( 1) 信息數(shù)據(jù)的傳輸速率: 由于該直擴通信終端主要用于低速率數(shù)據(jù)通信以及語音通信, 而且目前語音編碼( 如CELP、AMBE 編碼) 后的數(shù)據(jù)速率一般為2! 4 Kb/ s, 4 Kb/ s, 4! 8 Kb/ s, 8 Kb/ s, 9! 6 Kb/ s。因而在信息速率的選擇上設定信息速率為8 Kb/ s, 信道編碼采用碼率為1/ 2 的卷積編碼。因此待擴頻的數(shù)據(jù)速率為16 Kb/ s。
( 2) 擴頻偽碼類型以及階數(shù): 由于所設計直擴通信終端目前完成的是點對點的通信, 因而為了簡便起見,在直擴通信終端中采用m 序列作為擴頻偽碼。若m 序列的長度太長, 則不僅增長了接收機的捕獲時間還增加了接收機結(jié)構(gòu)的復雜性。若m 序列長度太短, 則中頻數(shù)字化直擴通信終端的抗干擾能力減弱。因而采用折中方式, 采用11 階的m 序列作為中頻數(shù)字化直擴通信終端的擴頻偽碼。
( 3) 擴頻處理增益: 擴頻增益是直擴通信的一個重要參數(shù), 反映了系統(tǒng)抗干擾能力的強弱, 是對信噪比改善程度的度量, 其定義為接收機輸出信噪功率比與接收機的輸入信噪功率比之比, 即:
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其中: B RF 為擴頻后的帶寬; Bb 為基帶數(shù)據(jù)帶寬; Rc 為擴頻后的偽碼速率; Rb 為基帶數(shù)據(jù)速率。在本設計中,為了提高頻帶利用率, 考慮到所允許的最大帶寬, 這里設計偽碼的速率為4. 096 Mb/ s。因而, 可以得到中頻數(shù)字化直擴通信終端的處理增益為24 dB。
( 4) 數(shù)字調(diào)制方式和中頻載頻: 由于DPSK 信號采用帶判決反饋結(jié)構(gòu)的叉積鑒頻環(huán)不僅可以消除頻偏, 而且還可以進行差分解調(diào), 從而不需要載波的相位同步, 簡化了接收機的電路設計。因而采用DPSK 作為中頻數(shù)字化直擴通信終端的數(shù)字調(diào)制方式。
在中頻載頻的選擇上, 采用21.4 MHz為中頻數(shù)字化直擴通信終端的中頻載頻。
( 5) 偽碼同步電路: 對于偽碼捕獲電路框架, 采用非相干串行捕獲法。其中的積分清洗濾波器可用累加器或者匹配濾波器來代替。由于直擴通信終端采用先解擴后解調(diào), 在解擴之前無法得到精確的載波相位和載頻, 因此偽碼跟蹤電路采用非相干超前延時鎖相環(huán)。
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