自适应码速率的QPSK软解调技术的研究与实现

摘要

数字调制解调技术是现代数字通信系统必不可少的组成部分，QPSK调制解调方式因为具有较高的频谱利用率，较高的传输速度，较强的抗干扰性等优点，被广泛应用于卫星通信、雷达通信、数字电视等领域。其中，在卫星通信时，发送端往往需要根据信道传输质量来调整码速率的大小以保证通信质量，这就要求接收端也具备在载波速率已知时，对未知的不同码速率进行自适应解调，然而现有的多数研究只针对多档已知码速率的自适应解调，盲解调技术虽然可以在未知码速率等先验条件下进行自适应解调，但该技术下的采样频率一般较高且固定不变，这对于低码速率的调制信号而言，无疑会造成采样率过剩的问题。同时，随着对调制解调系统灵活性，开放性等要求的进一步提高，以及通用计算机性能的快速提升、GPU等并行计算单元的相继出现，使得基于通用计算机平台的软解调技术具有很好的研究价值与应用前景。针对上述原因，论文提出了一种自适应码速率的QPSK软解调系统的实现方法。
　　论文首先对QPSK调制解调原理及相关技术进行了详细的介绍与分析，并对相关公式进行了推导；然后在深入理解QPSK解调技术及其相关理论的基础上，提出了一种自适应码速率的QPSK软解调系统的实现方法，该方法通过估计采样后数据的码速率，进而计算出一个较低的最佳采样频率，再以该最佳采样频率对调制信号进行采样，并根据估计出的码速率实时设计相关解调参数，从而实现对不同码速率的QPSK调制信号的自适应解调，在系统的实现方法上，论文根据多线程编程思想，通过在Visual Studio2010平台上编写基于多线程的自适应解调C++程序，并结合现有的ADC数据采集卡实现了整个自适应解调系统，其中采用瞬时频率谱法作为系统的码速率估计方法；最后利用现有的调制板卡和ADC数据采集卡搭建了测试平台，并通过向系统中输入3种不同码速率的调制信号来验证系统的自适应解调功能，通过向调制信号中加入不同功率的高斯白噪声实现对系统误码率的测试，同时经过多次测试得出了系统的最高解调速率可达4Mbps，相比已有的软解调系统，解调速率有了较大提升。
　　综上所述，本论文在理解了QPSK调制解调原理和码速率估计算法的基础上，通过在Visual Studio2010平台上编写C++程序，并结合现有的ADC数据采集卡实现了自适应码速率的QPSK软解调系统，多次实际测试结果表明论文所设计系统具备自适应解调功能、良好的误码率性能以及较高的软解调速率。

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第一章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3论文主要研究内容及章节安排

第二章 QPSK调制解调技术的基础理论

2.1信号采样定理

2.2 FIR滤波器

2.3 QPSK调制解调原理

2.4载波同步技术

2.5定时同步技术

2.6本章小结

第三章 自适应码速率的QPSK软解调系统的设计与实现

3.1 Visual Studio 2010 开发环境介绍

3.2系统整体设计

3.3最佳采样率选择模块

3.4 滤波系数生成模块

3.5自适应Costas环模块

3.6定时同步判决输出模块

3.7重采样模块

3.8本章小节

第四章 自适应码速率的QPSK软解调系统的测试与验证

4.1系统平台的搭建

4.2系统功能测试

4.3系统性能测试

4.4本章小结

第五章 总结与展望

5.1总结

5.2展望

参考文献

致谢

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