DPSK自适应解调仿真 - 基于DSP的微波着陆信号处理系统设计

　

　2.2.2 DPSK自适应解调仿真

　　针对微波着陆系统信号的特点，根据微波着陆信号的参数设计仿真输入信号，对自适应DPSK解调进行了Matlab仿真。设计仿真输入信号的中频载波为30 MHz，系统采样率为100 MHz，调制信号的数据速率为15.625 kHz，信噪比为0 dB，本地载波的频率为30 MHz。噪声源为方差为1的正态分布随机噪声。仿真时间取0.6 ms，仿真的输出波形如下。

　　如图4所示，图4（a）为原始信号，原始信号通过差分编码器后，输出如图4（b）所示的差分编码信号。当原始信号为“1”时，相位发生变化，当原始信号为“0”时，相位不发生变化。差分编码信号通过调制器调制到带噪声的载波上，形成如图4（c）所示的DPSK调制信号。由于载波的频率较高，所以相位突变的细节不清晰。DPSK已调信号通过相位检测后，输出如图4（d）所示的带有波形陷落的信号。该波形陷落是由于已调信号的相位突变，本振信号跟踪相位突变造成的。这个波形的陷落程度与自适应滤波器的调整步长有关。由图4（d）可以看出，每一次波形的陷落都反映了差分编码信号相位的变化。相位检测输出波形经过取绝对值后输出波形，如图4（e）所示。图4（e）的波形再通过均值滤波器后，形成图4（f）波形。图4（f）是一个平滑的陷落波形，其平滑程度与噪声大小及均值滤波的阶数有关。

 

　　如图5所示，对图5（a）输出的均值滤波波形进行门限比较，并且通过单稳的方式输出比较结果。单稳的时间与DPSK传输码元的宽度一致。图5（c）是位同步脉冲的输出，该脉冲是由滤波器滤波输出的，所以需要一个响应时间。因此前一个同步脉冲是无效的。用同步脉冲的下降沿对单稳输出结果进行采样，恢复出如图5（d）所示的数、据。如图4（a）是发送的原始信号波形，如图5（d）是解调恢复后的数据波形。通过对比发现，自适应解调算法能够正确地实现DPSK信号的解调。

 

 

　　3 系统的硬件实现

　　DSP（digital signal processor）是一种独特的微处理器，是以数字信号来处理大量信息的器件。其工作原理是接收模拟信号，转换为0或1的数字信号。再对数字信号进行修改、删除、强化，并在其他系统芯片中把数字数据解译回模拟数据或实际环境格式。它不仅具有可编程性，而且其实时运行速度可达每秒数以千万条复杂指令程序，远远超过通用微处理器，是数字化电子世界中日益重要的电脑芯片。它的强大数据处理能力和高运行速度，是最值得称道的两大特色。

　　系统使用ADI公司的新一代定点DSP—BF532作为系统的信号处理器。使用Altera公司的Stratix系列FPGA及高速AD实现中频采样，同时担负部分微波着陆信号的处理任务。DSP通过其内部的PPI（并行外设接口）接口与FPGA进行采样数据的交换，同时通过DSP的数据总线协调FPGA的工作。DSP采用外部并行Flash引导方式，Flash通过数据总线及地址总线连接到DSP系统中。考虑到系统的程序代码量比较大，因此设计了外部SRAM单元，DSP的部分程序放置到外部的SRAM空间中，中频采样回来的数据则放在DSP内部的SRAM中，可以更好地发挥DSP的数据处理能力，提高系统的实时性。电源的设计中，模拟电源与数字电源独立。为了降低系统的功耗，数字系统电源采用开关电源。为了提高模拟系统数据采集的精度及稳定性，模拟部分电源则采用线性稳压电源实现。接收机的中频处理系统具体实现框图，如图6所示。

 

　　4 结语

　　本文通过对微波着陆系统的分析，以及对DPSK解调的仿真结果表明，使用自适应滤波解调原理对微波着陆系统信号进行解调是行之有效的，能够取得良好的解调效果。同时对微波着陆接收机的结构设计，利用先进的DSP技术简化了传统的微波着陆信号处理方案。为微波着陆系统的设计提供了一种新的途径。