摘要：闡述利用一種新的π/4-DQPSK調(diào)制快速位定時捕獲算法進行低速率數(shù)字移動突發(fā)通信,并利用TMSC54xDSP芯片實現(xiàn)該算法的關鍵技術。實驗表明,較之常規(guī)算法,該算法能夠更加有效地克服多普勒頻并快速實現(xiàn)位定時捕獲。

    關鍵詞：π/4-DQPSK調(diào)制 位定時 數(shù)字信號處理器

π/4-DQPSK（π/4 Shift Differentially Encoded Quadrature Phase Shift Keying）是在1862年由貝爾實驗室P.A.Baker首先提出垢。作為一種線性窄帶數(shù)字調(diào)制技術,同GMSK和TFM等恒包絡調(diào)制技術相比,π/4-DQPSK調(diào)制技術具有更高的頻譜利用率和抗衰落、抗多徑效應和遮蔽效應等優(yōu)點。在近年來陸地移動通信與數(shù)字衛(wèi)星移動通信、DAB等系統(tǒng)中受到廣泛的重視與研究。美國Qualcomm公司推出的第一個衫CDMA系統(tǒng)（Q-CDMA系統(tǒng)）就將其作為調(diào)制方式。

但是,在移動通信中,由于電臺載體的快速運動,接受信號中存在較大的多普勒頻移,這給接收檢測時位同步帶來了一定困難。因此如何準確、快速進行信號能量檢測、多普勒頻稱校正和位定時信號的捕獲與跟蹤成為正確檢測信號的關鍵所在。

近年來對如何克服多普勒頻移、位定時的捕獲和跟蹤提出了很多算法。文獻[3]提出的MPSK差分檢測算法較具代表性：先利用突發(fā)幀報頭的CR（Carrier Recovery）信號獲取載波誤差,然后再從報頭BTR（Bit Timing Recovery）信號來獲取位定時信息[3]。但是MPSK算法并未很好地解決多普勒頻移的初始捕獲問題,而且不適合π/4-DQPSK調(diào)制方式。文獻[4]中的位定時算法跟蹤特性好,并且較易實現(xiàn),然而在頻差存在的情況下,校正后容易存在殘余頻差,受其影響較大。為此本文選用文獻[6]提出的算法,該算法在跟蹤過程中與頻差無關,并可以在較短周期內(nèi)實現(xiàn)多普勒頻移和位定時的聯(lián)合捕獲。

隨著數(shù)字信號處理技術的發(fā)展,DSP對數(shù)字信號的處理運算精度和速度也越來越高,特別適用于通信等實時運算要求較高的領域,本文采用TI公司出品的TMS320C542數(shù)字信號算是器實現(xiàn)快速位定時捕獲算法。TMS320C542是美國TI公司生產(chǎn)的TMS320系列第五代數(shù)字信號處理芯片,運算速度達100MIPS,采用六級流水線形式,并具有大批適合數(shù)字信號處理運算的指令,性能價格比高,目前國內(nèi)已廣泛應用。本文在TMS320C542芯片上實現(xiàn)了π/4-DQPSK調(diào)制信號的快速位同步算法,實驗結(jié)果表明,利用DSP芯片實現(xiàn)的該算法能夠有效地實現(xiàn)多普勒頻移和位定時信號的快速捕獲,個有廣泛的應用價值。

1 π/4-DQPSK調(diào)制的基本原理

π/4-DQPSK調(diào)制原理框圖和信號星座圖分別如圖1和圖2所示�？梢钥闯觯害�/4-DQPSK的最大相移為3π/4;帶限的π/4-DQPSK的包絡波動較小;非線性信道頻譜擴散不嚴重;當有多徑衰落存在時,它的工作敏感性小,有利于信號傳輸[4]。

假設載波初相位為0,輸出序列為：

    其中：g(t)為頻譜,是平方根升余弦基帶脈沖;ω為載波角頻率;Ts為碼元寬度;θ(t)為調(diào)制相位。θ（t）=θ（t-Ts）+Δθ(t),當kTs≤t≤(k+1)Ts時,（Xk,Yk）與Δθ（t）關系如表1所示。

考慮多普勒頻移情況,令多普勒頻移為Δω;包絡信號為A（t）=;則依據(jù)原理框圖可得受多普勒效應影響的已調(diào)基帶信號實部與虛部分別為：

Sri(t)=A(t)cos[Δωt+θ(t)-φ]

Srq(t)=A(t)sin[Δωt+θ(t)-φ]

其中φ為收發(fā)固定相差;改寫成復數(shù)形式表示為：

2 快速位定時捕獲算法

根據(jù)文獻[6],首先定義x(t)=sr(t)s^r(t-2Ts),其中s^r(t)為sr(t)復共軛。則有：

    對于利用差分檢測突發(fā)幀,不需要CR碼參與檢測算法的計算,而只需BTR碼。當BTR碼為“…x(k-1)y(k-1)xkykx(k+1)y(k+1)…=…11001100…”時,可近似認為A（t-2Ts）=A（t）。由表1可推出：

θ（t）-θ(t-2Ts)=-π/2

因此：xi(t)=A2(t)sin(2ΔωTs)

xq(t)=A2(t)cos(2ΔωTs)

xi(t),xq(t)分別為x(t)的實部和虛部。

討論接受機勻速直線運動情況,此時Δω在BTR期間保持不變,當t=t0+kT時,定義：