数字卫星广播中cpm与qpsk调制性能仿真分析

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1、文章编号：1002－8692（2009）S1-0004-02数字卫星广播中与CPMQPSK*·实用技术·调制性能仿真分析刘春江1，吴志跃2，郭沛宇1，周德斌1（1.广播科学研究院，北京100866；2.国家广电总局无线局，北京100866）【摘要】在介绍分析卫星广播Ka波段信道特点并建立信道仿真模型的基础上，使用Matlab软件对四相相移键控（QPSK）和连续相位调制（CPM）在Ka波段信道中的性能进行了仿真比较，指出在数字卫星广播应用中CPM调制具有更强的优势和应用前景。【关键词】数字卫星广播；Ka波段；Q

2、PSK；CPM【中图分类号】TN911.3【文献标识码】BSimulationAnalysisofCPMandQPSKinDigitalSatelliteBroadcastLIUChun-jiang1,WUZhi-yue2,GUOPei-yu1,ZHOUDe-bin1（1.AcademyofBroadcastingScience,Beijing100866,China;2.AdministrativeBureauofRadioStationsofSARFT,Beijing100866,China）【Abstr

3、act】BasedonanalyzingthecharacterofKabandinsatellitebroadcastandestablishingchannelsimulationmodule,thispaperdifferentiatesthecapabilityofQPSKandCPMinKabandchannelbyusingMatlabsimulation.ItpointsoutthatCPMmodulationhaspromisingfutureandadvantageinDigitalSate

4、lliteBroadcasting（DSB）application.【Keywords】DSB;Kaband;QPSK;CPM扰小和设备体积小等。然而，Ka频段对大气损伤非常敏感。测量数据表明：在大于0.1%的时间内对于30GHz的上行频率雨衰可超过40dB，而对于20GHz的下行频率雨衰也将超过20dB[4]。根据Ka波段信道的这一特点，沿用文献[4]给出的Ka波段卫星通信信道的数学模型，把雨衰作为一个乘性因子引入到信道仿真分析中，已调信号s（t）=Re[s1（t）exp（j2πfct）]。该信号通过雨衰信

5、道后变为r1（t）=αexp（j准）s1（t），0≤t≤T引言在卫星广播通信信道内，1由于信道的衰落特性对信号的幅度存在直接影响，不宜采用幅度调制，频率调制的频带利用率又非常低，因此比较适宜采用相位调制技术，事实上目前在单载波卫星广播通信中应用最为广泛的正是QPSK这种相位调制技术[1-2]。但近年来，随着广播通信容量的不同增加，射频频带资源越来越显宝贵，对于数据传输速率和频谱利用率的要求也越来越高，解决问题的式中：fc为载波频率为调制信号为其时域复基；s（t）；s（t）1途径集中在两个方向：一是开发利用具有

6、更多频谱资源带表达；s（f）为其频域复基带表达；T为调制码元宽度；α1的频带，如使用频谱可利用率高、潜在干扰小的Ka甚至和准分别表示等效低通雨衰信道的包络和相位，均为随机变量，其分布特性由天气条件决定，均服从高斯分布，其概率密度函数为U波段以弥补较低频率的C和Ku波段的不足；二是研究具有更高频谱利用率的新的调制解调技术，QPSK调制没有恒定包络，从符号到符号间有不连续的相位转移，体现在功率谱上就是占用较宽的带宽及高频放大器的利用率不高，而连续相位调制（CPM），不仅有恒定的包络，而且有连续的相位，大大改善了调

7、制信号的功率谱[3]。笔者基于前人研究建立的Ka波段卫星信道仿真模型，使用仿真软件对两种不同调制技术的性能进行仿真比较，指出CPM调制是一种更加适宜于数字卫星广播通信的调制解调技术。exp2-（r-m′）221p（α）=2σ′2姨2πσ′1222exp-（准-m″）p（准）=2σ″2姨2πσ″各天气条件下的均值m和方差σ2参数如表1所示，由此可建立如图1所示的Ka波段信道仿真模型。图1中高斯过程1和高斯过程2为两个相互独立的带限、零均值高斯随机过程，其方差分别等于σ′2和σ″2。高斯过程1与实常数产生器1产生

8、的m′相加后，生成均值为m′、方差为σ′2的高斯随机过程α。同理可产生高斯随机过程准。准经指数产生器生成exp（j准）后，与α相乘，Ka波段信道模型与较低频率的C频段和Ku频段相比，Ka频段的卫星广播通信具有3个明显优势，即频谱可用率高、潜在干2*国家“863”计划项目（2005AA147100）图2QPSK调制与解调系统仿真程序结构图图3CPM调制与解调系统仿真程序结构图10010-110-2RE