摘要：為了有效提高系統(tǒng)的抗干擾能力，在已有軟擴頻的基礎上，提出了一種新的雙軟擴頻與π／4DPSK復合調制系統(tǒng)，即發(fā)送端數據經過串并轉換后，選取兩組正交碼擴頻并與π／4DPSK調制信號復合后調制載波，接收端下變頻后使用比特軟值解調恢復出發(fā)送數據。并進行了系統(tǒng)建模和在AWGN和多徑信道下的誤碼率性能仿真。結果表明，新系統(tǒng)在BER=10-5時比傳統(tǒng)的硬判決解調算法性能提高約3 dB，具有較好的抗干擾與抗多徑能力。
關鍵詞：軟擴頻；卷積編碼；差分解調；比特軟值；多徑

    軟擴頻又稱多進制正交擴頻，是一種高效的擴頻調制方式，它是從直接序列擴頻技術衍生而來的一種新型基帶擴頻技術，與傳統(tǒng)的直接序列擴頻技術相比，它在相同的信息速率和系統(tǒng)帶寬條件下具有更高的擴頻增益，能夠有效解決傳輸帶寬和處理增益之間的矛盾。π／4DESK是一種比較適合衰落信道傳輸的調制方式，在移動通信中得到了廣泛使用，其解調不需要相干載波，因而不存在相位模糊等問題。文獻對雙軟擴頻系統(tǒng)進行了性能分析，但I、Q兩路采用同一組擴頻碼集合，增加了后續(xù)解調工作的復雜度，同時受限于硬判決方式，系統(tǒng)性能有進一步提升的空間。文獻和文獻給出了雙軟擴頻系統(tǒng)的軟信息提取算法，并進行了FPGA實現(xiàn)，由于僅使用了軟擴頻，與復合系統(tǒng)相比，解調端需要更多的相關器，復雜度較高。文獻提出了DNOrth-MDPSK的差分解調算法，從理論上進行了分析，但所提算法較復雜，不方便工程實現(xiàn)。
    針對這一情況，筆者提出了一種新的雙軟擴頻與π／4DPSK復合調制系統(tǒng)，即將2路軟擴頻信號與1路π／4DPSK差分相位調制信號進行復合后分別經I路和Q路同時進行傳輸，在接收端使用比特軟值進行解調，對所提系統(tǒng)使用Matlab／Simulink進行了建模，并對所建模型在AWGN與多徑信道下進行了誤碼率性能仿真。

1 雙軟擴頻與π／DPSK調制結構
    雙軟擴頻與π／4DPsK調制結構如圖1所示，數據經串并轉換分為3路，2路1bM bit數據進行軟擴頻，分別從2個維的正交擴頻碼集合WI和WO中各選擇一個正交序列，1路2 bit數據進行π／4DPSK調制。

    設在第n個符號周期內兩支路發(fā)送的擴頻碼序列分別為，第n個符號與第n-1個符號的相位差為△θ，則發(fā)送信號的等效低通表達式為：
   
    式中：TS為符號周期；(n-1)Ts≤t≤nTs。相位差△θ根據π／4DPSK調制，由表1決定。

    對基帶信號上變頻，載波exp(jωct)，則發(fā)射信號表達式為：
   

2 雙軟擴頻與π／4DPSK解擴解調軟值
    接收信號為：

    雙軟擴頻解擴軟值是利用當前兩正交支路的所有相關值，根據最大似然準則，進行聯(lián)合兩支路解擴獲得比特軟值。I、Q兩支路第kbit數據的軟值為：
   
   
    式中消除了載波殘留項。
    π／4DPSK解調軟值是利用解擴的中間結果，根據最大后驗概率準則，進行差分相位解調獲得比特軟值。第kbit數據的軟值為：

    根據上述公式做出雙軟擴頻與π／4DPSK復合調制系統(tǒng)的解擴解調框圖，如圖2所示。

3 系統(tǒng)建模與仿真驗證
    為驗證與評估新系統(tǒng)，在前面分析的基礎上，使用Matlab／Simulink仿真工具，在AWGN和多徑信道下對上述算法進行了系統(tǒng)建模與仿真。
    所建模型選擇如下參數：軟擴頻所用進制M=8，串并轉換為3路，2路3 bit進行軟擴頻，1路2 bit進行π／4DPSK調制；信道編碼采用(4，3，7)卷積編碼，譯碼采用Viterbi軟譯碼；I、Q兩支路維正交擴頻碼集合采用長度為32的M序列移位實現(xiàn)；AWGN信道，多徑模型為兩徑，反射系數0．8，最大多徑延遲3 bit；解調端載波相位偏移π／3。
    在Simulink建模過程中，使用Simulink的基本工具箱(Simulink)、通信工具箱(Communications Blockset)、信號處理工具箱(Signal Processing Blockset)等3個工具箱，為方便根據所建系統(tǒng)模型進行工程實現(xiàn)，模型中主要采用基本的邏輯模塊，如Buffer、Unbuffer、Demux、LookupNDDirect、Unit Delay、MinMax、Sum等，建立邏輯級模型，可直接映射為FPGA代碼。根據圖1、圖2所示框圖，系統(tǒng)模型主要由卷積編碼、串并轉換、π／4DPSK調制、軟擴頻調制、多徑和AWGN信道、相關值運算、Viterbi譯碼等模塊組成，調制端模型如圖3所示，解擴解調端模型如圖4所示。

    對所建系統(tǒng)模型，在AWGN與多徑信道下進行了誤碼率性能仿真，并與傳統(tǒng)的硬判決解調算法進行比較，得到性能曲線如圖5所示。可以看出，對于比特軟值解調算法，當Eb／No=10dB時，BER=10-5，比傳統(tǒng)的硬判決解調算法約好3dB。

4 結論
    本文提出了一種新的雙軟擴頻與π／4DPSK復合調制系統(tǒng)，給出了系統(tǒng)結構，并進行了系統(tǒng)建模。對該系統(tǒng)模型在AWGN與多徑信道下進行了誤碼率性能仿真，仿真結果表明，采用比特軟值解調算法比傳統(tǒng)的硬判決解調算法，在BER=10-5時誤碼率性能約好3 dB，表現(xiàn)出了較好的抗干擾與抗多徑能力，對于軟擴頻技術在工程中的應用具有一定的指導意義。