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基于DSP处理器的数字OQPSK调制器实现方案
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2017-10-25
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OQPSK调制技术是继OPSK之后发展起来的一种恒包络数字调制技术，由于具有较高的频带利用率和在频带受限的系统中抗干扰性能强，被广泛地应用于移动通信和卫星通信领域。传统的OQPSK调制器都是由硬件电路来完成，存在电路复杂、体积大和功耗高等缺点。随着高速DSP处理器的应用，本文提出了一种基于DSP处理器的数字OQPSK调制器实现方案，让OQPSK调制器的大部分功能由DSP处理器执行相应的算法实现，此方案省去了大量的硬件电路，具有体积小、功耗低、稳定可靠等优点。
1 OQPSK调制原理简介
QPSK调制由于同相支路I和正交支路Q的两个比特ab可能同时发生变化，因而存在180°的相位突变，这在频带受限的系统中会引起信号包络的很大起伏，造成邻道干扰。OQPSK调制对此作了改进，它将Q支路的符号在时间上错开Tb，这样上下两个支路的相邻码元不可能同时变化，使得相邻码元相位差最大缩小至90°，从而减小了信号包络的起伏。OQPSK调制的原理如图1所示。
设输入的数据为{Uk}，则OQPSK已调波可以表示成：
式中g（t）为基带脉冲波形，为消除码间串扰且误码率最小，g（t）的波形应要求是平方根升余弦函数。为了简单起见，本文中设g（t）为矩形脉冲波形。
2 OQPSK调制器的硬件选择
OQPSK调制器的硬件开发平台采用的是合众达的SEED-DEC5416嵌入式DSP开发板，其系统结构原理如图2所示。处理器是16bit定点DSP芯片TMS320VC5416，OQPSK信号的16位各样点数据送往转换精度只有14位的D／A转换控制器TLC32044，该控制器只对16位中的高14位数据进行D／A转换，转换后的波形送示波器显示。
3 OQPSK调制的软件设计
主程序中首先对TLC32044芯片初始化（过程请查阅相应的PDF资料），然后调用执行OQPSK调制子程序。下面介绍本文设计的在DSP处理器上实现OQPSK调制的方法。
3．1 基于DSP的OQPSK调制算法
设信息流为…bkakbk-1ak-1，并假定已经保存在DSP的数据存储空间中（实际应用中可以使用单片机通过HPI接口向DSP写入要发送的信息流），其中bkakbk-1ak-1可以看成是一个字（16位）的最低4位。将输入的信息流串并转换成双比特码元，可以对信息码字每次右移动2位实现。Q支路延迟和I支路的对应关系可以采用测试ak、bk-1和bk这三位码元来完成，若测试位为O，则对正弦或余弦值取负以完成单／双极性变换的功能。因此，可以画出基于DSP的OQPSK调制算法流程，如图3所示。图3中已经假设I支路一个码元包含2个周期的余弦波，一个周期的余弦波采样32个点，变量Count用于控制信息流的长度，OQPSK_Buf缓冲区用于保存调制完成的采样点数据。
1 OQPSK调制原理简介
QPSK调制由于同相支路I和正交支路Q的两个比特ab可能同时发生变化，因而存在180°的相位突变，这在频带受限的系统中会引起信号包络的很大起伏，造成邻道干扰。OQPSK调制对此作了改进，它将Q支路的符号在时间上错开Tb，这样上下两个支路的相邻码元不可能同时变化，使得相邻码元相位差最大缩小至90°，从而减小了信号包络的起伏。OQPSK调制的原理如图1所示。
设输入的数据为{Uk}，则OQPSK已调波可以表示成：
式中g（t）为基带脉冲波形，为消除码间串扰且误码率最小，g（t）的波形应要求是平方根升余弦函数。为了简单起见，本文中设g（t）为矩形脉冲波形。
2 OQPSK调制器的硬件选择
OQPSK调制器的硬件开发平台采用的是合众达的SEED-DEC5416嵌入式DSP开发板，其系统结构原理如图2所示。处理器是16bit定点DSP芯片TMS320VC5416，OQPSK信号的16位各样点数据送往转换精度只有14位的D／A转换控制器TLC32044，该控制器只对16位中的高14位数据进行D／A转换，转换后的波形送示波器显示。
3 OQPSK调制的软件设计
主程序中首先对TLC32044芯片初始化（过程请查阅相应的PDF资料），然后调用执行OQPSK调制子程序。下面介绍本文设计的在DSP处理器上实现OQPSK调制的方法。
3．1 基于DSP的OQPSK调制算法
设信息流为…bkakbk-1ak-1，并假定已经保存在DSP的数据存储空间中（实际应用中可以使用单片机通过HPI接口向DSP写入要发送的信息流），其中bkakbk-1ak-1可以看成是一个字（16位）的最低4位。将输入的信息流串并转换成双比特码元，可以对信息码字每次右移动2位实现。Q支路延迟和I支路的对应关系可以采用测试ak、bk-1和bk这三位码元来完成，若测试位为O，则对正弦或余弦值取负以完成单／双极性变换的功能。因此，可以画出基于DSP的OQPSK调制算法流程，如图3所示。图3中已经假设I支路一个码元包含2个周期的余弦波，一个周期的余弦波采样32个点，变量Count用于控制信息流的长度，OQPSK_Buf缓冲区用于保存调制完成的采样点数据。
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