基于USRP的DMR物理層研究和驗證系統實現

　　物理層關鍵技術實現

　　中頻調制解調

　　DMR采用的4CP-FSK調制方式屬于4FSK調制方式中的一種，4FSK是采用基帶信號控制載波的頻率傳送信息，如信號“-3”可以用頻率f_0傳送，信號“-1”可以用頻率f_1傳送，信號“1”可用頻率f_2傳送，信號“3”可用頻率f_3傳送。頻移鍵控包括兩種，一種為相位連續頻移鍵控(CPFSK)，即傳送不同的信號時，相位連續，通過連續相位調制(CPM)實現;另一種為非連續相位頻移鍵控(DFSK)。CPM是恒包絡相位連續調制方之一，本身兼具編碼增益，窄主瓣、快速滾降和恒包絡等特點，廣泛使用于軍事和專用通信領域^[9]。

　　一般CPM信號定義如公式(1)所示：
              (1) 

　　其中Ts是符號周期，E是符號能量，fs是載波頻率，在本系統中中頻為10kHz，上變頻后為400MHz，φ(t,a)是瞬時相位，φ0是初始相位，a代表符號的進制，a∈{±1，±3.±…，±(M-1)}，φ(t,a)表達式見公式(2)。
         

　　其中T為脈沖周期，g(t)為脈沖函數。對公式(1)進行離散化，設定，可以得到
         

　　對4CP-FSK調制后信號進行相干解調，相干解調流程見圖3。

　　兩路正交信號I(nTs )，Q(nTs)求反正切可以得到φ(nTs)，然后把相位調整到間，最后進行差分運算后可得到m(n)。
              (4) 

　　碼元同步和幀同步

　　碼元同步

　　碼元不同步是由于發送端時鐘與接收端時鐘不匹配導致的。在接收端的一個符號周期中不易確定最佳采樣時刻，如果隨機取一個采樣點的數據，往往會導致采樣點為非最佳采樣點，即與最佳采樣點偏離。圖3黑色曲線為匹配濾波后數據，藍點為在一個符號周期的隨機采樣點，可以看出隨機采樣往往偏離最佳采樣點。

　　對于發端8倍插值，收端進行匹配濾波后每個符號周期有8個采樣點，符號同步結果只有8種可能。假設在一個符號周期中采樣點的位置為ψε{1，2，3，4，5，6，7，8}。發端與收端頻偏較小，且一幀數據持續時間為30ms，假設一幀中的所有符號周期內的同步位置相對不變。同步算法在不同幀之間一直處于運行狀態，具體的同步過程如圖4所示。