EDGE中8PSK調(diào)制的軟件實(shí)現(xiàn)

　　摘要：EDGE作為GSM增強(qiáng)數(shù)據(jù)速率演進(jìn)系統(tǒng)，其關(guān)鍵技術(shù)之一是引入具有更高調(diào)制速率的8PSK調(diào)制。EDGE中8PSK調(diào)制不同于一般8PSK調(diào)制，它采用的脈沖成型濾波器是對GMSK進(jìn)行Laurent分解獲得的線性GMSK脈沖，且采用硬件電路實(shí)現(xiàn)。硬件實(shí)現(xiàn)Laurent分解及成型濾波存在電路成本高、靈活性差、精度低、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等缺點(diǎn)。針對EDGE中硬件實(shí)現(xiàn)8PSK的這些缺點(diǎn)，提出一種易于軟件實(shí)現(xiàn)的數(shù)字信號處理算法。該算法利用正交調(diào)制實(shí)現(xiàn)方式與軟件無線電技術(shù)，可在通用編程硬件平臺上軟件實(shí)現(xiàn)8PSK調(diào)制，具有可移植性、易實(shí)現(xiàn)性、成本低等優(yōu)點(diǎn)，可用于GSM增強(qiáng)數(shù)據(jù)速率演進(jìn)系統(tǒng)中。

　　引言

　　在GSM(全球移動通信系統(tǒng))蜂窩移動通信系統(tǒng)中，業(yè)務(wù)分語音業(yè)務(wù)與數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)兩類。在無線傳輸中，不論語音業(yè)務(wù)還是數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)都采用了GMSK(高斯最小頻移鍵控)的調(diào)制方式。GMSK調(diào)制具有恒包絡(luò)和帶外輻射小的優(yōu)點(diǎn)，滿足了語音業(yè)務(wù)和一些低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求，但是它無法適應(yīng)不斷發(fā)展的多媒體數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求。EDGE(增強(qiáng)數(shù)據(jù)速率的GSM演進(jìn))是為了GSM向第三代移動通信系統(tǒng)過渡的通信標(biāo)準(zhǔn)，被稱為2.75G^[1]。它的主要目的是提高數(shù)據(jù)的傳輸速率，實(shí)現(xiàn)2G到3G的平穩(wěn)演進(jìn)。因此，EDGE采用了比GMSK調(diào)制更高數(shù)據(jù)速率的8PSK調(diào)制，在符號速率保持不變的前提下，采用8PSK調(diào)制技術(shù)所能達(dá)到的數(shù)據(jù)傳輸速率是GMSK的4倍，可以充分滿足未來無線多媒體應(yīng)用的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求^[2]。

　　8PSK調(diào)制作為一種傳統(tǒng)的調(diào)制方式，被蜂窩移動通信采用還是第一次?，F(xiàn)有的8PSK調(diào)制實(shí)現(xiàn)方法分為模擬實(shí)現(xiàn)和數(shù)字實(shí)現(xiàn)，如調(diào)相法和相位選擇法，一般都是硬件實(shí)現(xiàn)。這就造成靈活性差、成本高、調(diào)制精度不高、實(shí)現(xiàn)困難和結(jié)構(gòu)復(fù)雜等問題，無法適應(yīng)當(dāng)前移動通信的要求。隨著現(xiàn)代工藝和器件的發(fā)展、特別是軟件無線電技術(shù)的發(fā)展，給8PSK調(diào)制的軟件實(shí)現(xiàn)創(chuàng)造了條件。利用軟件實(shí)現(xiàn)8PSK調(diào)制，體現(xiàn)了軟件無線電的靈活性和開放性。對于EDGE系統(tǒng)，8PSK調(diào)制的軟件實(shí)現(xiàn)只是修改和增加一些調(diào)制代碼，很容易實(shí)現(xiàn)，也可減低成本。本文重點(diǎn)研究一種適合EDGE系統(tǒng)8PSK調(diào)制的軟件實(shí)現(xiàn)方法。

　　8PSK調(diào)制原理

　　EDGE是一種有效地提高信道編碼效率的高速移動數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，具有MCS-1~MCS-9等九調(diào)制編碼方式，其中MCS-5~MCS-9采用了8PSK調(diào)制^[3]。8PSK調(diào)制具有更高的數(shù)據(jù)速率和頻帶效率，圖1給出了3GPP協(xié)議實(shí)現(xiàn)的流程圖，其數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)調(diào)制比特率為812.5kb/s，波特率為270.833kb/s^[4]。di 為輸入調(diào)制比特序列，x(t)為輸出調(diào)制后的8PSK射頻信號。di 進(jìn)過符號映射輸出復(fù)數(shù)sk，再進(jìn)過符號旋轉(zhuǎn)輸出復(fù)數(shù)rk，然后進(jìn)過線性GMSK脈沖濾波輸出基帶信號y(t)，再進(jìn)過上變頻處理輸出8PSK的射頻調(diào)制信號x(t)，其中下標(biāo)i和k分別表示調(diào)制比特序號和調(diào)制波特序號。

　　8PSK調(diào)制比特是遵循Gray(格雷)碼的格式，其映射規(guī)律如下：

　　其中l(wèi)為符號映射參數(shù)，具體值如表1所示。

　　圖2給出了8PSK映射后的星座圖，其中I為sk的實(shí)部，Q為sk的虛部映射后的復(fù)數(shù)sk進(jìn)行符號旋轉(zhuǎn)后的信號為：

　　對rk調(diào)制比特執(zhí)行線性脈沖成型濾波，該濾波器是線性GMSK脈沖，是GMSK調(diào)制脈沖的Laurent分解主瓣^[5-6]。它的沖激響應(yīng)為