基于DSP的数字OQPSK调制器实现方案
o 引言
oqpsk调制技术是继opsk之后发展起来的一种恒包络数字调制技术，由于具有较高的频带利用率和在频带受限的系统中抗干扰性能强，被广泛地应用于移动通信和卫星通信领域。传统的oqpsk调制器都是由硬件电路来完成，存在电路复杂、体积大和功耗高等缺点。随着高速dsp处理器的应用，本文提出了一种基于dsp处理器的数字oqpsk调制器实现方案，让oqpsk调制器的大部分功能由dsp处理器执行相应的算法实现，此方案省去了大量的硬件电路，具有体积小、功耗低、稳定可靠等优点。
1 oqpsk调制原理简介
qpsk调制由于同相支路i和正交支路q的两个比特ab可能同时发生变化，因而存在180°的相位突变，这在频带受限的系统中会引起信号包络的很大起伏，造成邻道干扰。oqpsk调制对此作了改进，它将q支路的符号在时间上错开tb，这样上下两个支路的相邻码元不可能同时变化，使得相邻码元相位差最大缩小至90°，从而减小了信号包络的起伏。oqpsk调制的原理如图1所示。
设输入的数据为{uk}，则oqpsk已调波可以表示成：
式中g(t)为基带脉冲波形，为消除码间串扰且误码率最小，g(t)的波形应要求是平方根升余弦函数。为了简单起见，本文中设g(t)为矩形脉冲波形。
2 oqpsk调制器的硬件选择
oqpsk调制器的硬件开发平台采用的是合众达的seed-dec5416嵌入式dsp开发板，其系统结构原理如图2所示。处理器是16bit定点dsp芯片tms320vc5416，oqpsk信号的16位各样点数据送往转换精度只有14位的d/a转换控制器tlc32044，该控制器只对16位中的高14位数据进行d/a转换，转换后的波形送示波器显示。
3 oqpsk调制的软件设计
主程序中首先对tlc32044芯片初始化(过程请查阅相应的pdf资料)，然后调用执行oqpsk调制子程序。下面介绍本文设计的在dsp处理器上实现oqpsk调制的方法。
3.1 基于dsp的oqpsk调制算法
设信息流为…bkakbk-1ak-1，并假定已经保存在dsp的数据存储空间中(实际应用中可以使用单片机通过hpi接口向dsp写入要发送的信息流)，其中bkakbk-1ak-1可以看成是一个字(16位)的最低4位。将输入的信息流串并转换成双比特码元，可以对信息码字每次右移动2位实现。q支路延迟和i支路的对应关系可以采用测试ak、bk-1和bk这三位码元来完成，若测试位为o，则对正弦或余弦值取负以完成单/双极性变换的功能。因此，可以画出基于dsp的oqpsk调制算法流程，如图3所示。图3中已经假设i支路一个码元包含2个周期的余弦波，一个周期的余弦波采样32个点，变量count用于控制信息流的长度，oqpsk_buf缓冲区用于保存调制完成的采样点数据。
3.2 正弦和余弦数据的获取
上述算法中需要正弦或余弦各点的采样值，幅度为1的正弦各点采样值大多都是小数，而16位定点dsp芯片的操作数是整数，为此要设定小数点在16位二进制数中的位置，考虑到调制后波形的最大值是
，因此对正弦或余弦的数值采用q14表示法才能满足调制后数据的范围。显然，在汇编程序中按“.word x”形式直接输入正弦和余弦的各点采样值(q14)比较繁琐，可以用下面的一段c语言程序生成正弦采样点数据文件(程序中已将正弦载波的频率归一化)，然后在tc2.0软件的当前路径下将生成的包含文件sindata.inc移动到由软件cos2.o建立的工程文件夹内，用汇编伪指令.include将该文件包含进来即可省去繁琐的数据输入。用类似的程序也可生成需要的余弦数据文件。
4 实验结果
首先，在软件开发环境ccs2.0(c5000)下进行oqpsk调制波形的仿真验证。将汇编语言源程序和命令连接文件一起编译、链接并装载运行，接着执行菜单命令view|graph|time frenquency，打开graph property dialog对话框，在该对话框中输入标题名“oqpsk调制信号波形”、变量0qpsk_buf的起始地址0x0124(命令连接文件中将.bss段定位到daram的org=0060h上)，并选择数据的长度为512、数据类型为16-bit signed integer及qvalue的值为14，然后点击该ok按钮即可将oqpsk_buf缓冲区的已调信号的采样值生成已调信号波形，如图4所示。为了验证oqpsk调制算法及产生的波形的正确性，图5又给出了相同的16位的数据流，在matlab环境下仿真出的oqpsk已调信号波形。两图的波形完全一致，且波形的最大幅度都为
。
其次，在seed-dec5416硬件平台上对输出的调制波形进行验证。在附录中源程序的开始部分增加对tlc32044芯片初始化代码，然后再改用一个死循环重复将oqpsk_buf缓冲区保存的已调信号数值依次送往该芯片，在示波器上就可观察到与图4近似完全相同的调制波形。另外，调制速率的大小可以通过从oqpsk_buf缓冲区取数送d/a转换器后执行一段延时程序来控制。
5 结束语
本文在dsp处理器上设计实现的数字oqpsk调制器，省去了传统调制器的大量的硬件电路，具有功耗低、抗干扰能力强和软件可升级等优点。
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设输入的数据为{uk}，则oqpsk已调波可以表示成：
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