1．目的及意义

研究目的及意义

随着近些年的通信领域的迅速发展，调制和解调技术也得到巨大的完善，然而在移动通信和卫星通信等领域，对于调制解调的技术要求明显较高。无线通信的带宽十分有限，传播过程还存在多径效应和各种衰落，这就需要对调制解调技术有很高的要求。现如今常用的调制技术有QPSK、AQM、MSK等。其中π/4—DQPSK（差分正交相移键控）是一种线性窄带数字调制技术，具有很多优良特性，如频谱利用率高、抗衰落性能好和包络波动小，并且还能有效对抗多径效应等，最大的优势在于提高频谱利用率的同时仍保证较高的正确率，在无线通信中有较为广泛的使用。

π/4-DQPSK是QPSK和OQPSK两种调制方式的结合，由于QPSK最大的相位变化为π，造成较大的包络浮动，而OQPSK无法进行非相干解调，对同步技术要求较高。π/4-DQPSK调制相位跳变被限制在±π/4和±3π/4，大大降低了包络的波动，经过滤波后，它的功率谱紧凑，旁瓣功率小。因此π/4-DQPSK兼具QPSK和OQPSK两种调制方式的优点。

π/4-DQPSK的调制采用的差分编码方式，它在每个时钟位的中间都有一次跳变，传输的是“1”还是“0”，是在每个时钟位的开始有无跳变来区分的。差分编码的变化要少，因此更适合与传输高速的信息，被广泛用于宽带高速网中。采用π/4-DQPSK调制方式时，信号的相位跳变是瞬时变化的，可以采用基带滤波技术对符号的时域波形进行扩展，从而将信号的频谱限制在一个合理的范围之内。如果基带滤波器设计得合理，就可以消除码间干扰的影响。

π/4-DQPSK的解调采用的有中频差分解调、基带差分解调技术两种常见的解调方式。

通过中频差分解调和基带差分解调的对比可以看出，基带差分解调当载波同步实现后，解调输出的性能比较优越，误码率也低。实现全数字π/4-DQPSK调制系统是具有实际应用价值的研究工作。 鉴于π/4-DQPSK的优越性和使用的广泛性，本文研究实现了π/4-DQPSK调制解调系统。

国内外的研究现状

π/4-DQPSK是由美国贝尔实验室首次提出的，最初适用于码率24kbps,载频为18kHz的电话线的数据传输。后来加拿大萨省大学电子工程系的科研队伍采用FPGA将最大传输速率提高到了5Mbps。Gardner提出了一种经典的位同步算法Gardner算法，该算法每个符号仅需要两个采样点，结构简单易于实现，并且具有检测性能不受载波频偏影响的特点国内也有众多科研人员对其进行深入的研究和应用，如2016年北京理工大学硕士安思宁在太赫兹点对点通信链路中的40Gbps 对DQPSK调制解调器的实现，再如2015年张梦和张有志两位学者研究了一种π/4-DQPSK和GMSK调制可变信号一体化解调技术。北美、日本、欧洲的数字蜂窝系统将π/4-DQPSK作为标准调制方式。赵杭生，甘仲民等根据π/4-DQPSK本身的特点提出了一种信号能量检测、频移初捕并行处理的位定时捕获算法。此外，π/4-DQPSK调制技术也应用于我国的数字集群移动通信系统中。可见π/4-DQPSK的调制技术使用的广泛性。{title}

2. 研究的基本内容与方案

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本毕业设计是π/4-DQPSK调制和解调系统的设计，在调制系统中，主要研究的是差分编码技术和成型滤波技术，在解调系统中，着重比较中频差分解调、基带差分解调技术这两种解调方法。采用FPGA硬件描述语言Verilog HDL在Altera公司的QUARTUS Ⅱ开发环境下设计并仿真各个模块,根据调制、解调端的实现方案分别编译综合,实现基于FPGA的p/4一DQPSK调制解调功能。

第一部分，研究调制系统，其中两个重要的步骤差分相位编码和成型滤波是研究重点。在整个调制过程中，数据先经过串并转换形成两路数据，对两路数据进行差分相位编码，形成编码后的数据Xi_i和Xq_i。此时仍然为脉冲信号，具有高频分量，难以传输，所以采用成型滤波器对脉冲信号进行处理，以便传输，最后将两路信号分别乘以正余弦信号后相加，形成最终的调制信号s(t)。成型滤波器采用的是升余弦平方根滤波器。