2.2.2 DPSK自適應解調仿真

　　針對微波著陸系統信號的特點，根據微波著陸信號的參數設計仿真輸入信號，對自適應DPSK解調進行了Matlab仿真。設計仿真輸入信號的中頻載波為30 MHz，系統采樣率為100 MHz，調制信號的數據速率為15.625 kHz，信噪比為0 dB，本地載波的頻率為30 MHz。噪聲源為方差為1的正態分布隨機噪聲。仿真時間取0.6 ms，仿真的輸出波形如下。

　　如圖4所示，圖4（a）為原始信號，原始信號通過差分編碼器后，輸出如圖4（b）所示的差分編碼信號。當原始信號為“1”時，相位發生變化，當原始信號為“0”時，相位不發生變化。差分編碼信號通過調制器調制到帶噪聲的載波上，形成如圖4（c）所示的DPSK調制信號。由于載波的頻率較高，所以相位突變的細節不清晰。DPSK已調信號通過相位檢測后，輸出如圖4（d）所示的帶有波形陷落的信號。該波形陷落是由于已調信號的相位突變，本振信號跟蹤相位突變造成的。這個波形的陷落程度與自適應濾波器的調整步長有關。由圖4（d）可以看出，每一次波形的陷落都反映了差分編碼信號相位的變化。相位檢測輸出波形經過取絕對值后輸出波形，如圖4（e）所示。圖4（e）的波形再通過均值濾波器后，形成圖4（f）波形。圖4（f）是一個平滑的陷落波形，其平滑程度與噪聲大小及均值濾波的階數有關。

?

　　如圖5所示，對圖5（a）輸出的均值濾波波形進行門限比較，并且通過單穩的方式輸出比較結果。單穩的時間與DPSK傳輸碼元的寬度一致。圖5（c）是位同步脈沖的輸出，該脈沖是由濾波器濾波輸出的，所以需要一個響應時間。因此前一個同步脈沖是無效的。用同步脈沖的下降沿對單穩輸出結果進行采樣，恢復出如圖5（d）所示的數、據。如圖4（a）是發送的原始信號波形，如圖5（d）是解調恢復后的數據波形。通過對比發現，自適應解調算法能夠正確地實現DPSK信號的解調。

?

?

　　3 系統的硬件實現

　　DSP（digital signal processor）是一種獨特的微處理器，是以數字信號來處理大量信息的器件。其工作原理是接收模擬信號，轉換為0或1的數字信號。再對數字信號進行修改、刪除、強化，并在其他系統芯片中把數字數據解譯回模擬數據或實際環境格式。它不僅具有可編程性，而且其實時運行速度可達每秒數以千萬條復雜指令程序，遠遠超過通用微處理器，是數字化電子世界中日益重要的電腦芯片。它的強大數據處理能力和高運行速度，是最值得稱道的兩大特色。

　　系統使用ADI公司的新一代定點DSP—BF532作為系統的信號處理器。使用Altera公司的Stratix系列FPGA及高速AD實現中頻采樣，同時擔負部分微波著陸信號的處理任務。DSP通過其內部的PPI（并行外設接口）接口與FPGA進行采樣數據的交換，同時通過DSP的數據總線協調FPGA的工作。DSP采用外部并行Flash引導方式，Flash通過數據總線及地址總線連接到DSP系統中。考慮到系統的程序代碼量比較大，因此設計了外部SRAM單元，DSP的部分程序放置到外部的SRAM空間中，中頻采樣回來的數據則放在DSP內部的SRAM中，可以更好地發揮DSP的數據處理能力，提高系統的實時性。電源的設計中，模擬電源與數字電源獨立。為了降低系統的功耗，數字系統電源采用開關電源。為了提高模擬系統數據采集的精度及穩定性，模擬部分電源則采用線性穩壓電源實現。接收機的中頻處理系統具體實現框圖，如圖6所示。

?

　　4 結語

　　本文通過對微波著陸系統的分析，以及對DPSK解調的仿真結果表明，使用自適應濾波解調原理對微波著陸系統信號進行解調是行之有效的，能夠取得良好的解調效果。同時對微波著陸接收機的結構設計，利用先進的DSP技術簡化了傳統的微波著陸信號處理方案。為微波著陸系統的設計提供了一種新的途徑。

?