Mode5中調制解調的實現方法

2016-08-29 02:14:23四川九洲電器集團有限責任公司

電子世界 2016年15期

四川九洲電器集團有限責任公司　葛　露

Mode5中調制解調的實現方法

四川九洲電器集團有限責任公司葛露

Mode5是北約現役識別系統全新設計模式，采用了高數據率的MSK調制方式。本文從理論出發，結合工程實踐，針對Mode5調制解調提出簡化的實現方式，可簡化實現復雜度并節約硬件資源。

Mode5；MSK；正交調制；差分解調

1　引言

Mode5是北約現役MarkⅫA雷達敵我識別系統中全新設計的模式，是對原MarkⅫ敵我識別系統的改進。Mode5使用了現代的調制、編碼和加密技術，克服了MarkⅫ波形的性能和安全問題，可提供高可信度、精確、連續的友軍信息來防止誤傷。

與原MarkⅫ相比，Mode5改進如下：采用MSK調制方式；詢問信道和應答信道傳輸的詢問和應答數據采用了高數據率最小相移鍵控（MSK）調制方式，由于MSK調制頻譜占據帶寬更窄，減少了對L頻段其他系統的干擾，同時擴頻技術的采用，可進一步提高系統的抗干擾能力。

下面對Mode5中MSK調制解調實現方法進行討論。

2　調制

Mode5中采用了16MHz碼速率的MSK調制方式。MSK調制方式的數學表達式為：

其中T為碼元周期，dk為輸入碼元序列。MSK調制常見的實現方法為基帶正交調制方式，基帶調制分為頻率和相位兩部分，其中基帶的余弦加權脈沖頻率為固定值，由碼片周期決定，對Mode5而言，加權頻率f=4MHz；而相位部分則由初始相位和輸入碼元序列決定。MSK基帶調制的相位完全由輸入碼元序列決定。當輸入碼元為1時相位在當前相位上增加90°，而輸入碼元為0時則相位在當前相位基礎上減小90°，相鄰碼片實現正交。

工程上為實現調制方式，可考慮僅根據碼片周期生成相應的載波，可采用ROM查找的方式代替原NCO，然后根據輸入碼元控制ROM地址實現MSK基帶調制?？紤]16位80MHz的時鐘速率對碼元進行調制，首先計算得到所需的基帶載波信號，載波頻率為f=4MHz，并用16比特二進制補碼對數據進行量化，將所得到量化數據的生成ROM查找表，這里我們記錄一個整周期的cos（2πft）余弦信號（20×16bit），如表1所示。

表1　整周期余弦表

圖1　MSK調制路徑示意圖

對應的sin（2πft）函數與cos（2πft）相差為90°，對應的基地址在表1中為15，則無需單獨進行記錄。

當輸入碼元為1時，相位增大90°，輸出對應地址空間增大5個單位，即從addri到addri+4；當輸入碼元為0時，相位減小90°，輸出對應地址空間減少5個單位，從addri到addri-4。如調制碼元dk=［1， 1，1， 0］時，基帶輸出地址空間變化如圖1所示。

將I、Q數據序列按照時鐘節拍送D/A完成數模轉換，通過上變頻到規定的頻率實現MSK射頻調制。

3　解調

MSK的解調有多種實現方式，工程上較為易于實現的為非相干差分解調的方式，實現原理如下：將射頻信號進行抽取濾波后下變頻至基帶，I、Q兩路信號可分別用表達式cos（θt）和sin（θt）表示，其中θt為t時刻碼片的相位。將兩路信號分別延時一個碼片時間可得到上個碼片的表達式cos（θt-1）和sin（θt-1），用I路的延時乘以Q路的當前值減去Q路的延時乘以I路的當前值滿足

sin（θt）cos（θt-1）-cos（θt）sin（θt-1）=sin（θt-θt-1）=sin（Δθ）

當調制bit為1時，當前碼片相對前一碼片的相位增大90°，而調制bit為0時，當前碼片相對前一碼片的相位減小90°，即可通過上式sin（Δθ）的符號判斷相鄰碼片相位的變化關系實現解調，即下式成立，流程如圖2所示。從圖2可以看出這里僅需要兩個乘法器和少量邏輯資源實現MSK的解調。