[发明专利]一种QPSK通信中基于方波节拍的超简SPWM调制系统

说明书

本发明提供一种QPSK通信中基于方波节拍的超简SPWM调制系统，包括适用于QPSK通信的基于方波节拍的新型SPWM调制算法和基于DSP的超简SPWM数字实现系统。水下通信节点是监测海洋环境和国防安全侦查的关键终端节点，其特性决定了水下节点在设计时要考虑设备的低功耗和小体积。水声通信发射系统中，发送信号通过SPWM调制电路和功放电路驱动水声换能器发射信号，这一部分包含了众多模拟模块。本发明着眼于通信节点的信号发送端和QPSK调制信号的特性，针对传统SPWM生成原理和生成电路进行改进，提出一种QPSK调制系统中基于方波节拍的SPWM调制算法和基于DSP的超简SPWM数字调制系统，减小模拟电路面积和功耗，以满足水下通信节点的需求。

技术领域

本发明涉及通信调制算法领域，是QPSK调制系统中功率放大系统所需的SPWM波生成方法及方式，具体的为一种QPSK通信中基于方波节拍的超简SPWM调制系统。

背景技术

水下通信节点的高速水声通信广泛采用QPSK通信制式进行信息传输，其隐蔽性、高性能等需求决定了节点设计中低功耗与小尺寸成为必须考虑的因素。经典的SPWM波形实现系统普遍采用发送信号与一个三角载波相比较的方法，模拟电路部分面积较大，无法满足水下通信节点的设计需求。

发明内容

本发明针对上述问题,设计一种QPSK通信中基于方波节拍的超简SPWM调制系统。

本发明采用如下技术方案实现：

一种QPSK通信中基于方波节拍的超简SPWM调制系统，包括基于方波节拍的傅里叶级数SPWM调制算法、以及实现上述算法的基于DSP的超简SPWM数字调制系统；

所述的QPSK调制系统中基于方波节拍的傅里叶级数SPWM调制算法设计如下：

QPSK时域信号表达为：

s_QPSK(t)＝I(t)cos(2πf_ct)-Q(t)sin(2πf_ct)

其中，f_c为QPSK载波频率，I(t)为同向支路信号，Q(t)为正交支路信号；I(t)∈{1,-1}，Q(t)∈{1,-1}，其码元相位有四种，QPSK调制相位为π/4，3π/4，5π/4，7π/4；

QPSK信号对应的SPWM输出波形表示为：

其中，u(t)为单位阶跃函数，N为单支路码元数量，T_c为码元周期，τ_i为码元对应的方波初相延迟，方波信号由g(t)表示。

所述的基于DSP的超简SPWM数字调制系统包括依次连接的QPSK信号生成单元、初相计算单元、SPWM输出单元；

(1)QPSK信号生成单元

在DSP内生成信息对应信息序列，将信息序列转换为8位二进制ASCII码，对串行码序列进行双极性变换后，分割成I、Q两路并行基带码元序列；

(2)初相计算单元

根据调制信号各码元计算每个码元的起始相位，并记录各码元对应延迟参数τ_i值，将τ_i值转换为SPWM输出单元中ePWM模块计数器起始计数值进行存储；

(3)SPWM输出单元

包括定时器、ePWM模块，定时器中断周期为码元周期，码元切换时通过定时器中断重置ePWM模块的计数值以改变SPWM波初相。