基于软件无线电的EBPSK调制抗干扰研究

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随着现代无线通信技术的迅猛发展,特别是移动互联网出现和快速市场化,人们对信息传输速率提出了更高的要求,也使空中的无线频谱资率越来越拥挤。为了提高频谱利用率,新的调制解调技术不断涌现。以扩展二元相移键控(Extend Binary Phase Shift Keying,EBPSK)调制为代表的高效调制技术,表面上只是二元调制,却通过不对称调制和小角度调相紧缩传输信号频谱,呈现工程带宽上的“超窄带”,从而极大地提高了频谱利用率。  抗干扰性能从来都是衡量无线通信系统的重要指标之一,对于复杂电磁环境下的军事通信至关重要。本文采用EBPSK调制与直接序列扩频两类技术,结合基于冲击滤波器的接收机,构建基于EBPSK调制的直接序列扩频系统(Direct Sequence Spread System based EBPSK modulation,DS-SS/EBPSK),探讨系统实现的关键技术,以及在高斯白噪声信道和衰落信道下的抗噪声性能和抗干扰性能,并在NI软件定义无线电平台(Software Defined Radio,SDR)上实现系统的收发实验。本文:  1、详细介绍了EBPSK调制器和基于冲击滤波接收的高效解调技术,进而给出了EBPSK通信系统的传输结构;对简化的EBPSK调制提取基带信号,推导理论功率谱,更为直观了解EBPSK调制与传统BPSK调制的功率分配差别;以贝叶斯准则作为接收准则,推导出了EBPSK最佳接收的抗噪声性能,表明传统的相关接收机和匹配滤波器对于EBPSK调制仍是误码性能上的最佳接收机;将冲击滤波器视为窄带滤波器,利用分解调制波形的方法推导出AWGN信道下基于冲击滤波器接收机的抗噪声性能解析表达式,仿真表明理论推导的合理性,为冲击滤波器的进一步优化提供了可能的方向。  2、给出了DS-SS/EBPSK系统的实现原理,调制功率谱和扩频解扩、伪码同步等关键技术,表明扩频使系统呈现了工程带宽意义上的扩展,香农公式中的以带宽换取信噪比方法对EBPSK调制仍然适用,进而为EBPSK调制与扩频调制技术结合的全新领域提供了一个依据和参考。  3、分析了DS-SS/EBPSK通信系统在AWGN信道中的对抗宽带脉冲干扰、窄带干扰及BPSK调制干扰,表明扩频系统对窄带干扰具有良好的抑制性能;分析了在衰落信道中的扩频系统性能,表明EBPSK的不对称调制天然具有估计多径衰落参数的能力,通过调整码元周期可以躲避多径效应的影响。  4、介绍了NI SDR平台,并根据提出的系统框架,利用两台NI SDR构建了DS-SS/EBPSK通信实时收发系统。
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