数字卫星广播中cpm与qpsk调制性能仿真分析

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1、数字卫星广播中CPM与QPSK调制性能仿真分析刘舂江1,吴志跃2,郭沛宇周徳斌1(1.广播科学研宄院，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其模型的柚础上，使川Matlab软件对叫相相移键控(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，指出在数字卫呈广播应用中CPM调制只有更强的优势和应用前景。【关键词】数字卫星广播：Ka波段；QPSK:CPM【中图分类号】TN911.3【文献标识码】BSimulationA

2、nalysisofCPMandQPSKinDigitalSatelliteBroadcastLIUChun-jiangWUZhi-yue2,GUOPei-yu1,ZHOUDe-bin1(1.AcademyofBroadcastingScience,Beijing100866,China;2.AdministrativeBureauofRadioStationsofSARFT,Beijing100866,China)【Abstract】BasedonanalyzingthecharacterofKabandin

3、satellitebroadcastandestablishingchannelsimulationmodule,thifpaperdifferentiatesthecapabilityofQPSKandCPMinKabandchannelbyusingMatlabsimulation.ItpointsoutthatCPIVmodulationhaspromisingfutureandadvantageinDigitalSatelliteBroadcasting(DSB)application.【Keyword

4、s]DSB;Kaband;QPSK;CPM1引言在卫星广播通信信道内，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屮应用最为广泛的正是QPSK这种相位调制技术n'但近年來，随着广播通信容ffl的不同增加，射频频带资源越来越显宝贵，对于数祓传输速率和频谱利用率的要求也越来越高，解决问题的途径集屮在两个方向：一是歼发利用具有更多频谱资源的频带，如使用频谱可利用率髙、潜在干扰小的Ka其至U波段以弥补较低频率的C

5、和Ku波段的不足；二足研究具有更髙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扣位转移.体现在功率躋上就是占用较宽的带宽及高频放大器的利用率不髙，而连续相位调制(CPM),不仅有恒定的包络,而且有连续的相位，大大改善了调制信号的功率浩曰。笔者基丁•前人研宂建立的Ka波段卫星信道仿真模型.偎用仿K软件对两种不同调制技术的性能进行仿真比较,指出CPM调制足一种更加适宜于数字卫星广播通信的调制解调技术。2Ka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

6、个明显优势，即频谱河用率高、潜在干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30GH2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'根据Ka波段信道的这一特点，沼用文献阅给出的Ka波段卫星通信信道的数学模型，把雨袞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(j2TTfct)]0该信号通过雨袞信道后变为n(t)=aexp(j准)s!(t),0

7、⑴为其吋域fi基带衣达;Sl(f)为K频域复基带表达;T为调制码元宽度：a和准分别衮示等效低通雨衰信道的包络和相位，均为随机变量，其分布特性中天气条件决定，均服从商斯分布，其概率密度函数为p⑷=—=—exp2(了2)2姨2nd，2aP(；t)=^_exp2^)i2姨2TT(f2(T各天气条件下的均值m和方差a2参数如表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、零均值髙斯随机过程，其方差分别等于(f2和(7'高斯过程1与实常数产生器1产生的m1相加后，生

8、成坞值为m1、方差为a'2的高斯随机过程a。冋理讨产生高箝随机过程准。准经指数产生器生成exp(jS)后，与a相乘，*国家“863”计划项Id(2005AA147100)C(t)岛斯过程I实常数2«p(j4>)AWGN困3CPM调制与解调系统仿真栈序结构图天气条件-a准ma2ma2晴天0.4550.000560.00790.00381照云0.3460.002720.01540.0086