刘振宇 卢 刚 程 恩

     来源：《电子技术应用》

     摘要：阐述利用一种新的π/4-dqpsk调制快速位定时捕获算法进行低速率数字移动突发通信，并利用tmsc54xdsp芯片实现该算法的关键技术。实验表明，较之常规算法，该算法能够更加有效地克服多普勒频并快速实现位定时捕获。

     关键词：π/4-dqpsk调制

     位定时 数字信号处理器

     π/4-dqpsk（π/4

     shift differentially encoded quadrature phase shift keying）是在1862年由贝尔实验室p.a.baker首先提出垢。作为一种线性窄带数字调制技术，同gmsk和tfm等恒包络调制技术相比，π/4-dqpsk调制技术具有更高的频谱利用率和抗衰落、抗多径效应和遮蔽效应等优点。在近年来陆地移动通信与数字卫星移动通信、dab等系统中受到广泛的重视与研究。美国qualcomm公司推出的第一个衫cdma系统（q-cdma系统）就将其作为调制方式。

     但是，在移动通信中，由于电台载体的快速运动，接受信号中存在较大的多普勒频移，这给接收检测时位同步带来了一定困难。因此如何准确、快速进行信号能量检测、多普勒频称校正和位定时信号的捕获与跟踪成为正确检测信号的关键所在。

     近年来对如何克服多普勒频移、位定时的捕获和跟踪提出了很多算法。文献[3]提出的mpsk差分检测算法较具代表性：先利用突发帧报头的cr（carrier

     recovery）信号获取载波误差，然后再从报头btr（bit timing

     recovery）信号来获取位定时信息[3]。但是mpsk算法并未很好地解决多普勒频移的初始捕获问题，而且不适合π/4-dqpsk调制方式。文献[4]中的位定时算法跟踪特性好，并且较易实现，然而在频差存在的情况下，校正后容易存在残余频差，受其影响较大。为此本文选用文献[6]提出的算法，该算法在跟踪过程中与频差无关，并可以在较短周期内实现多普勒频移和位定时的联合捕获。

     随着数字信号处理技术的发展，dsp对数字信号的处理运算精度和速度也越来越高，特别适用于通信等实时运算要求较高的领域，本文采用ti公司出品的tms320c542数字信号算是器实现快速位定时捕获算法。tms320c542是美国ti公司生产的tms320系列第五代数字信号处理芯片，运算速度达100mips，采用六级流水线形式，并具有大批适合数字信号处理运算的指令，性能价格比高，目前国内已广泛应用。本文在tms320c542芯片上实现了π/4-dqpsk调制信号的快速位同步算法，实验结果表明，利用dsp芯片实现的该算法能够有效地实现多普勒频移和位定时信号的快速捕获，个有广泛的应用价值。

     1 π/4-dqpsk调制的基本原理

     π/4-dqpsk调制原理框图和信号星座图分别如图1和图2所示。可以看出：π/4-dqpsk的最大相移为3π/4;带限的π/4-dqpsk的包络波动较小；非线性信道频谱扩散不严重；当有多径衰落存在时，它的工作敏感性小，有利于信号传输[4]。

     假设载波初相位为0，输出序列为：

     其中：g(t)为频谱，是平方根升余弦基带脉冲；ω为载波角频率；ts为码元宽度；θ(t)为调制相位。θ（t）=θ（t-ts）+δθ(t),当kts≤t≤(k+1)ts时，（xk,yk）与δθ（t）关系如表1所示。

     考虑多普勒频移情况，令多普勒频移为δω；包络信号为a（t）=;则依据原理框图可得受多普勒效应影响的已调基带信号实部与虚部分别为：

     sri(t)=a(t)cos[δωt+θ(t)-φ]

     srq(t)=a(t)sin[δωt+θ(t)-φ]