基于OQPSK信號的調制技術的解決方案

調制識別技術在軍、民領域都有著廣泛的應用價值，近年來一直受到人們的關注。隨著更多調制技術的應用，調制識別技術也在不斷向前發(fā)展，并應用于各個領域。目前已經(jīng)存在的數(shù)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(shù)字信息有二進制和多進制之分，因此，數(shù)字調制可分為二進制調制和多進制調制。一些特殊的調制方式還有QAM、MSK、GMSK、OFDM。在多進制相移鍵控調制方式中，四進制(即QPSK)調制方式應用最為廣泛。

1 QPSK基本原理

理論上OPSK信號為頻帶無限寬的恒包絡信號，但我們知道，為避免干擾相鄰通道，實際信道總是限帶的，經(jīng)限帶后的QPSK信號已不能保持恒包絡，由于QPSK的I、Q兩路數(shù)據(jù)信號的極性轉換時間相同，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)限帶后會出現(xiàn)包絡為0的現(xiàn)象，這在實際信道是不希望出現(xiàn)的。OQPSK是針對QPSK的一種改進形式，OQPSK信號則把Q路信號和I路錯開了半個碼元周期(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的整數(shù)倍處都可能發(fā)生，但兩路信號的相位變化不會同時發(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)限帶后包絡的最大值與最小值之比約為，這就可以預計，它在實際信道中的特性將優(yōu)于QPSK信號。

2 基帶信號的產生

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

由時鐘產生頻率為fc，占空比為50％的時鐘信號，分兩路輸出。一路經(jīng)同相放大后作為I路偽碼的時鐘，同時，對其進行N次分頻后，作為I路信息碼的時鐘。另一路經(jīng)反相放大后作為Q路偽碼的時鐘，同時，對其進行N次分頻后，作為Q路信息碼的時鐘。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，F(xiàn)IFO單元以時鐘fx=fc／N的速率向編碼器發(fā)送信息數(shù)據(jù)，信息經(jīng)編碼后與偽碼異或生成基帶信號。由于I路和Q路信號的時鐘相差半個時鐘周期，因此，I路基帶信號和Q路基帶信號也就錯開了半個時鐘周期。

3 OQPSK調制的實現(xiàn)

由于在基帶信號中已對I／Q路信號進行了的延時處理，因此，OQPSK信號可由基帶信號對載波進行正交調制產生。雖然OQPSK信號通過BPF后包絡起伏小，但其在碼元轉換時，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(shù)字信號進行編碼，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調制的實現(xiàn)電路框圖如圖3所示，直接實現(xiàn)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。在電路實現(xiàn)上，采用集成器件可簡化設計，增加可靠性。如圖3中虛框部分可采用AD8346器件實現(xiàn)。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，能較好的滿足設計要求。

雖然OQPSK的包絡起伏較小，但經(jīng)過非線性功率放大器后，仍會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改善功率放大器的動態(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。一般來說，通過負反饋控制，對于AB類功率放大器，能使功放后已調信號的帶外輻射降低20 dB以上。

4 結束語

OQPSK信號不會發(fā)生π相位的突變現(xiàn)象，因此限帶的OQPSK信號的包絡起伏小。限帶OQPSK信號包絡的最大值與最小值之比約為2，該信號經(jīng)過非線性功放后，不會引起功率譜旁瓣有大的增生，因此該信號在實際系統(tǒng)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，它在移動通信、衛(wèi)星通信等各類數(shù)字通信系統(tǒng)中應用的較為廣泛。