基于OQPSK信號的調制技術(shù)的解決方案

調制識別技術(shù)在軍、民領(lǐng)域都有著(zhù)廣泛的應用價(jià)值，近年來(lái)一直受到人們的關(guān)注。隨著(zhù)更多調制技術(shù)的應用，調制識別技術(shù)也在不斷向前發(fā)展，并應用于各個(gè)領(lǐng)域。目前已經(jīng)存在的數字頻帶傳輸方式有振幅鍵控(ASK)、頻移鍵控(FSK)和相移鍵控(PSK)。并且，數字信息有二進(jìn)制和多進(jìn)制之分，因此，數字調制可分為二進(jìn)制調制和多進(jìn)制調制。一些特殊的調制方式還有QAM、MSK、GMSK、OFDM。在多進(jìn)制相移鍵控調制方式中，四進(jìn)制(即QPSK)調制方式應用最為廣泛。

1 QPSK基本原理

理論上OPSK信號為頻帶無(wú)限寬的恒包絡(luò )信號，但我們知道，為避免干擾相鄰通道，實(shí)際信道總是限帶的，經(jīng)限帶后的QPSK信號已不能保持恒包絡(luò )，由于QPSK的I、Q兩路數據信號的極性轉換時(shí)間相同，即碼元的沿是對齊的，其信號的相位變化有0°、±90°、180°4種，其中180°相位變化的信號經(jīng)限帶后會(huì )出現包絡(luò )為0的現象，這在實(shí)際信道是不希望出現的。OQPSK是針對QPSK的一種改進(jìn)形式，OQPSK信號則把Q路信號和I路錯開(kāi)了半個(gè)碼元周期(相對I路或Q路的碼元周期Ts而言)，因而信號的相位變化在任何一個(gè)的整數倍處都可能發(fā)生，但兩路信號的相位變化不會(huì )同時(shí)發(fā)生，這樣，輸出的OQPSK信號只有0°、±90°3種相位變化，如圖1所示，信號經(jīng)限帶后包絡(luò )的最大值與最小值之比約為，這就可以預計，它在實(shí)際信道中的特性將優(yōu)于QPSK信號。

2 基帶信號的產(chǎn)生

OQPSK中，同相和正交這兩信道如同兩個(gè)獨立的BPSK信道，可以分別進(jìn)行編碼，因此，在實(shí)際應用中，OQPSK信號往往傳輸兩路不同信息。以常用的直擴通信為例，若設偽碼時(shí)鐘速率為fs，信息碼速率為fx=fs／N，時(shí)鐘速率為fc=fs，則其實(shí)現的電路如圖2所示。

由時(shí)鐘產(chǎn)生頻率為fc，占空比為50％的時(shí)鐘信號，分兩路輸出。一路經(jīng)同相放大后作為I路偽碼的時(shí)鐘，同時(shí)，對其進(jìn)行N次分頻后，作為I路信息碼的時(shí)鐘。另一路經(jīng)反相放大后作為Q路偽碼的時(shí)鐘，同時(shí)，對其進(jìn)行N次分頻后，作為Q路信息碼的時(shí)鐘。同步控制使信息碼和偽碼處于同步。信息流經(jīng)串并變換后，分別在I／Q選擇信號的控制下，送入I路FIFO或Q路FIFO單元，FIFO單元以時(shí)鐘fx=fc／N的速率向編碼器發(fā)送信息數據，信息經(jīng)編碼后與偽碼異或生成基帶信號。由于I路和Q路信號的時(shí)鐘相差半個(gè)時(shí)鐘周期，因此，I路基帶信號和Q路基帶信號也就錯開(kāi)了半個(gè)時(shí)鐘周期。

3 OQPSK調制的實(shí)現

由于在基帶信號中已對I／Q路信號進(jìn)行了的延時(shí)處理，因此，OQPSK信號可由基帶信號對載波進(jìn)行正交調制產(chǎn)生。雖然OQPSK信號通過(guò)BPF后包絡(luò )起伏小，但其在碼元轉換時(shí)，相位仍存在90°的跳變，使信號頻譜高頻滾降慢，頻帶較寬。為了抑制已調信號的帶外輻射，分別對同相和正交支路的數字信號進(jìn)行編碼，如雙碼元間隔升余弦脈沖，雙碼元間隔三角脈沖等。雙碼元間隔升余弦脈沖可由式(1)表示：
　　

　　因此，基本的OQPSK調制的實(shí)現電路框圖如圖3所示，直接實(shí)現OQPSK調制和經(jīng)升余弦脈沖形成器的信號頻譜分別如圖4和圖5所示。在電路實(shí)現上，采用集成器件可簡(jiǎn)化設計，增加可靠性。如圖3中虛框部分可采用AD8346器件實(shí)現。該器件是工作在0．8～2．5 GHz的正交調制器，在該頻段內，I／Q路信號僅1度的相位誤差，0．2 dB幅度平衡特性和DC-70 MHz的基帶調制帶寬，能較好的滿(mǎn)足設計要求。

雖然OQPSK的包絡(luò )起伏較小，但經(jīng)過(guò)非線(xiàn)性功率放大器后，仍會(huì )將已調信號的頻譜展寬，造成對相鄰信道的干擾。而若采用線(xiàn)性功率放大器，則功率效率較差。因此，人們采取了各種電路設計來(lái)改善功率放大器的動(dòng)態(tài)范圍，圖6所示的笛卡爾負反饋電路就是其中的一種。從功率放大器末端取出的負反饋信號與載波信號相乘后，恢復出的作負反饋的基帶信號。衰減控制用于控制反饋環(huán)路的增益。一般來(lái)說(shuō)，通過(guò)負反饋控制，對于A(yíng)B類(lèi)功率放大器，能使功放后已調信號的帶外輻射降低20 dB以上。

4 結束語(yǔ)

OQPSK信號不會(huì )發(fā)生π相位的突變現象，因此限帶的OQPSK信號的包絡(luò )起伏小。限帶OQPSK信號包絡(luò )的最大值與最小值之比約為2，該信號經(jīng)過(guò)非線(xiàn)性功放后，不會(huì )引起功率譜旁瓣有大的增生，因此該信號在實(shí)際系統中的應用很廣泛。由于OQPSK調制有較高的傳輸可靠性和頻帶利用率，目前，它在移動(dòng)通信、衛星通信等各類(lèi)數字通信系統中應用的較為廣泛。