课程设计任务书--信号解调（QPSK）

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1、课程设计任务书分院（系）信息科学与工程学院专业电子信息工程学生姓名潘钦学号0503030232设计题目信号解调（QPSK）内容及要求：（1）将模拟信号（QPSK调制）解调成数字信号。（2）对QPSK解调算法有初步的了解。（3）熟练使用CCStudio3.1。进度安排：2008年12月19～26日选课题、查阅资料2008年12月27～31日课内上机编写软件程序（或硬件原理图设计）调试程序及仿真2009年01月03日课内上机调试程序及仿真、并且调试出结果2009年01月04～08日课内上机调试结果验收及检查报告电子版（草稿）2009年01月09日修改报告及提交报告电子版（修改之后）200

2、9年01月10日正式提交报告（打印版）及参加第一次答辩2009年01月11日不合格者参加第二次答辩（交正式报告的电子版）指导教师（签字）：年月日分院院长（签字）：年月日-1-目录一、设计任务及目的-1-1.设计任务-1-2.设计目的-1-二、设计原理-1-三、软件程序-7-五、结论-16-六、参考文献-16--1-沈阳理工大学DSP技术课程设计报告信号解调（QPSK）一、设计任务及目的1.设计任务（1）将模拟信号（QPSK调制）解调成数字信号。（2）对QPSK解调算法有初步的了解。（3）熟练使用CCStudio3.1。2.设计目的本设计的目的在于通过使用CCStudio3.1软仿真来

3、实现DSP中的QPSK解调过程，学会原理图设计，了解QPSK解调算法以及解调过程。初步对QPSK解调进行程序设计，并在CCS开发环境下的软件调试，同时也加深学生对A/D实现过程和设计过程的理解。二、设计原理现代通信的各个领域均向数字化方向发展，解调技术也不例外。现在针对QPSK调制方式，提出一种全新的数字解调算法。该算法允许本地载波由独立的固定频率振荡器产生，不需要锁相的反馈控制，而相干检测的所有其它功能均由数字信号处理模块完成。它的功能框图如图1所示。图1QPSK全数字解调框图其中ω1是独立的接收载波频率，1/T是取样频率，T是QPSK的码组宽度。-16-沈阳理工大学DSP技术课程

4、设计报告最后的计算机模拟结果表明算法不仅能正确的解调QPSK信号，而且可以跟踪载波的慢漂移。（一）QPSK解调方案1）全数字解调算法的提出参看上图，接收信号和接收端载波进行正交相乘之后，按1/T速率进行取样，则：（1）其中Ik、Qk为取样时刻同相和正交通路的样值，ψk是第k时刻对应QPSK码的相位样值，Өk=∆ωkT+Өo其中∆ω是收发两端载波角频率之差，T是QPSKM码组宽度，Өo是初始相差。nI(k)、nQ(k)是同相、正交通道的噪声样值，它们也是呈高斯分布的白噪声，从Ik、Qk的表达式中可以看到，Ik、Qk中包含了全部码字信息及收发载波频差的信息，于是可以采用数字信号处理方法来

5、恢复码源信息并估计出收发载波频差。2）全数字解调算法的推导设收发载波角频率差为∆ω，一般说载波飘移较慢，可以认为它在一段时间内不变，令Ω=∆ωT,则（2）其中Ik、Qk是可以观察的序列，ψk、Ω待估计，由前式得（3）其中Өn(k)是k时刻相位噪声。令则（4）其中-16-沈阳理工大学DSP技术课程设计报告（5）如果在收端时∆ψk做出了正确的判断∆ψk，则收发载波频差的第k个观察值（6）规定取模2π运算的值域为（-π，π），通常这个观察序列{Ωk}采用Kalman一阶预测算法，可以估计第k+1个Ωk+1。如果已经有第k个频差的估计值，并假定估计无误，则取（7）由估计出的∆ψk就可以按差分

6、规则得到ψk，于是可以判断出它是QPSK哪一个码组，从而恢复出QPSK信号的码元信息序列。根据前面的分析可以得出如下数字信号处理框如图2，它是一个交叉耦合估计方案。3）Kalman估计法估计载波频差利用Kalman一步预测算法，可以得到载波频差估计的Kalman滤波算法。（8）图2QPSK全数字解调的数字信号处理框图其中K为滤波器增益系数，是一个可调参数。（9）从第四部分计算机模拟结果可以看出，这里迭代初值Ω0选取范围较大，只要落在收敛范围内即可，一般以发射端标称频率未初始（二）QPSK全数字解调的噪声性能分析1）算法对载波频差估计的均值可以把坐标参考系旋转到Өk处，这样噪声可以看成

7、试（r,Ө）的矢量，当它为窄带高斯白噪声时，r是瑞利分布，ω是在（-π，π）上均匀分布。-16-沈阳理工大学DSP技术课程设计报告（10）则有（11）由此可以得（12）又因噪声是白色的，前后时刻不相关，即（13）另外有：（14）因为Ω在（-π，π）之间有mod[Ω]=Ω，所以（15）也就是说对收发载波频差的观察是无偏的。另外若在高信噪比条件下，k较大时，Ωk接近Ω，且抖动不大，则从Kalman预测公式中有（16）2）算法对载波估计值得方差图3加性噪声干扰的