摘要：基于軟件無線電擴(kuò)頻通信中的載波頻偏及收發(fā)兩端信源速率不匹配進(jìn)行了研究，并提出了實(shí)現(xiàn)擴(kuò)頻同步的解決算法。

      關(guān)鍵詞：軟件無線電DSP擴(kuò)頻通信

      擴(kuò)頻通信提供了一種抗干擾的有效途徑。由于采用了偽隨機(jī)編碼擴(kuò)展頻譜，以及相關(guān)接收技術(shù)，使其具有很強(qiáng)的抗干擾性能。軟件無線電SDR（SoftwareDefinedRadio）是近年來發(fā)展起來的一門新興學(xué)科。它采用數(shù)字信號處理技術(shù)，在可編程控制的通用硬件平臺上，利用軟件來定義無線電臺的各部分功能。其核心思想是在盡可能靠近天線的地方使用寬帶“數(shù)字/模擬”轉(zhuǎn)換器，盡早地完成信號的數(shù)字化，從而使得無線電臺的功能盡可能地用軟件來定義和實(shí)現(xiàn)�；谲浖䶮o線電進(jìn)行擴(kuò)頻通信系統(tǒng)設(shè)計具有設(shè)計靈活、易于調(diào)試、縮短系統(tǒng)開發(fā)時間，同時還具有可兼容性，是未來的發(fā)展趨勢。

      1系統(tǒng)介紹

      在系統(tǒng)發(fā)射端，數(shù)據(jù)流經(jīng)過2比特串并轉(zhuǎn)換后分為I、Q兩路，然后對I、Q兩路數(shù)據(jù)進(jìn)行擴(kuò)頻。I路和Q路所選用的擴(kuò)頻碼子不相同，它們相互正交。接著擴(kuò)頻后的I、Q路信號分別通過平方根升余弦濾波，最后進(jìn)行正交調(diào)制，將信號發(fā)射出去。系統(tǒng)發(fā)射端原理圖如圖1所示。

      系統(tǒng)接收端原理圖如圖2所示。在接收端，采用正交下變頻技術(shù)將接收信號頻帶搬移到零中頻，這樣便于DSP處理，然后利用低通濾波濾除基帶帶外噪聲，再進(jìn)行A/D變換，變換成可處理的數(shù)字信號，然后送入DSP；在DSP內(nèi)進(jìn)行同步搜索和頻偏估計，在同步搜索成功的基礎(chǔ)上，糾正載波頻偏和調(diào)整碼元采樣速率；進(jìn)入同步跟蹤環(huán)節(jié)，它鎖定同步信息并跟蹤載波頻偏變化，然后進(jìn)行擴(kuò)頻碼的非相干解擴(kuò)解調(diào)，最后輸出原理信息。

      系統(tǒng)正常工作是建立在同步的基礎(chǔ)上，為了保證收端與發(fā)端同步，接收端的頻率源采用直接數(shù)字頻率合成器（DirectDigitalFrequencySynthesis簡稱DDS或DDFS）。它受DSP控制，通過DSP的控制，調(diào)整收端頻率，最終實(shí)現(xiàn)收發(fā)兩端同步。

      系統(tǒng)基于軟件無線電開發(fā)，其關(guān)鍵點(diǎn)是艇DSP實(shí)現(xiàn)處理數(shù)據(jù)。婁了保證實(shí)時處理數(shù)據(jù)，系統(tǒng)選用的DSP器件為TI公司生產(chǎn)的高速定點(diǎn)數(shù)字信號處理芯片TMS320C6416，其運(yùn)行時鐘目前最高可達(dá)700MHz，單指令周期內(nèi)最多可支持八條指令并行運(yùn)行，故運(yùn)算速度最高可達(dá)5600MIPS，是目前業(yè)界最快的數(shù)字信號處理器。該DSP在系統(tǒng)中主要負(fù)責(zé)同步的提取，識別有用信號，以及解擴(kuò)后信號的處理。采用基于軟件無線電設(shè)計的思想符合通信系統(tǒng)數(shù)字化、實(shí)時化的發(fā)展趨勢。

      2系統(tǒng)同步問題分析

      系統(tǒng)的同步是一個關(guān)鍵問題，系統(tǒng)的正常工作須建立在同步的基礎(chǔ)上。下面就系統(tǒng)同步的核心問題進(jìn)行分析，分析引發(fā)同步不確定的因素可能造成的影響。

      2．1同步的不確定性因素

      引發(fā)同步不確定性的因素主要有以下幾方面：

      （1）頻率源通信中所用到的頻率源

      晶振并不是理想中的頻率源，它主要受以下兩方面影響：

      ·頻率準(zhǔn)確度，晶振的實(shí)際頻率總與標(biāo)稱頻率存在一定差異；

      ·頻率穩(wěn)定度，它主要由溫度變化引起。

      由于頻率源之間存在的頻偏和頻率源的頻率漂移會造成發(fā)射端與接收端的載波頻率不一致和載波的漂移，使系統(tǒng)性能下降。另一方面，它會造成收發(fā)兩部信息流速率不一致，當(dāng)發(fā)端信息流速率大于收端速率時，可能造成信息丟失，當(dāng)發(fā)端信息流速率小于收端速率時，收端會錯誤地多收數(shù)據(jù)。因此，系統(tǒng)需要保證收發(fā)端頻率一致。

      （2）電波傳播的時延

      由于發(fā)射端與接收端相隔一定距離，以及頻偏的存在，在時間上的積累反映為載波的相偏。

      （3）多普勒頻移

      它是由發(fā)射端與接收端相對位置的變化，引起頻率和傳輸時間的變化。

      （4）多徑效應(yīng)

      它是在傳輸過程中由于多路徑傳播引起的。它主要影響系統(tǒng)中碼相位、載波頻率相位延遲造成同步的不確定。

      在衛(wèi)星通信中需要考慮的主要是頻率源的穩(wěn)準(zhǔn)度和多普勒現(xiàn)象。

      2．2同步問題的影響分析

      2．2．1同步中的載波頻偏分析

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