数字中频调制解调系统的设计与实现

在硬件电路实现时，MSK基带调制(图中实线部分)在FPGA中实现，当接收到系统的发送允许St_TCLK时，启动MSK基带调制，从RAM中读取发送信息数据，从低位开始进行差分编码、根据消息和伪码进行伪随机扩频，将扩频后的数据进行串并变换、正余弦加权运算，之后将正余弦加权后数据送给D／A处理。中频调制(图中虚线部分)采用AD公司的带D／A转换的正交数字上变频器AD9957完成，AD9957可以实现数据的内插滤波、正交上变频、D／A转换输出等功能，本系统设置中频频率为70 MHz。
由于基带MSK调制就是对并行的两路数据进行正弦加权，即每个比特对应于周期为fb／4的半个的正弦波形，根据0／1选择不同的相位，因此在具体实现中，可以采用查找表的方法，根据内插系数先产生半个波长的正弦波信号数据进行存储，在调制时根据数据选择输出不同相位的半个周期正弦波形。
图3表示的是在板运行时，在QuartusⅡ的在线逻辑分析仪SignalTap上采集的MSK基带调制波形，其中Ldata为I路调制数据。

2．2 MSK数字解扩解调
本板的信息解调采用解扩解调一次完成的方案：即在系统完成捕获和同步的情况下，利用扩频码的相关性，通过相关运算，解出信息，因此系统接收方案就归结为如何对相关峰进行捕获的问题。
由于本系统的信号带宽为5 MHz，因此可以根据欠采样理论，对70 MHz模拟中频信号进行40 MHz欠采样；根据数字信号处理理论，对70 MHz模拟中频信号进行40 MHz采样，相当于一次下变频，将频谱搬移到10 MHz的载频上，通过本地的10 MHz的NCO，对采样后的信号进行数字正交下变频，采用低通滤波器，滤掉高次谐波分量，变为基带信号后，在与本地的PN码所对应的MSK基带信号进行基带复相关运算，运算后的实部与虚部的模值就是最大相关峰值。基带复相关原理框图如图4所示。

图5为根据基带复相关原理，在板运行时解出的相关峰，根据实际测试结果，该方法完全可以满足系统的指标要求，并具备一定的抗多径和多普勒频偏的能力。

3 结论
通过采用DSP+FPGA的方案构建的中频调制解调系统能够更好地完成中频调制、解调、编译码、扩频解扩和消息预处理等功能。将对时序要求严格的算法放到FPGA中实现，系统控制和消息预处理由DSP来完成，这样使得系统调试更加方便。通过该系统还可以实现QPSK。16QAM等其他多种调制方式，通过DSP对FPGA的不同配置，实现信号不同调制解调方式的切换，来实现中频意义上的软件无线电。