EDGE中8PSK調制的軟件實現

　　摘要：EDGE作為GSM增強數據速率演進系統，其關鍵技術之一是引入具有更高調制速率的8PSK調制。EDGE中8PSK調制不同于一般8PSK調制，它采用的脈沖成型濾波器是對GMSK進行Laurent分解獲得的線性GMSK脈沖，且采用硬件電路實現。硬件實現Laurent分解及成型濾波存在電路成本高、靈活性差、精度低、結構復雜等缺點。針對EDGE中硬件實現8PSK的這些缺點，提出一種易于軟件實現的數字信號處理算法。該算法利用正交調制實現方式與軟件無線電技術，可在通用編程硬件平臺上軟件實現8PSK調制，具有可移植性、易實現性、成本低等優點，可用于GSM增強數據速率演進系統中。

　　引言

　　在GSM(全球移動通信系統)蜂窩移動通信系統中，業務分語音業務與數據業務兩類。在無線傳輸中，不論語音業務還是數據業務都采用了GMSK(高斯最小頻移鍵控)的調制方式。GMSK調制具有恒包絡和帶外輻射小的優點，滿足了語音業務和一些低速數據業務的需求，但是它無法適應不斷發展的多媒體數據業務需求。EDGE(增強數據速率的GSM演進)是為了GSM向第三代移動通信系統過渡的通信標準，被稱為2.75G^[1]。它的主要目的是提高數據的傳輸速率，實現2G到3G的平穩演進。因此，EDGE采用了比GMSK調制更高數據速率的8PSK調制，在符號速率保持不變的前提下，采用8PSK調制技術所能達到的數據傳輸速率是GMSK的4倍，可以充分滿足未來無線多媒體應用的數據業務需求^[2]。

　　8PSK調制作為一種傳統的調制方式，被蜂窩移動通信采用還是第一次。現有的8PSK調制實現方法分為模擬實現和數字實現，如調相法和相位選擇法，一般都是硬件實現。這就造成靈活性差、成本高、調制精度不高、實現困難和結構復雜等問題，無法適應當前移動通信的要求。隨著現代工藝和器件的發展、特別是軟件無線電技術的發展，給8PSK調制的軟件實現創造了條件。利用軟件實現8PSK調制，體現了軟件無線電的靈活性和開放性。對于EDGE系統，8PSK調制的軟件實現只是修改和增加一些調制代碼，很容易實現，也可減低成本。本文重點研究一種適合EDGE系統8PSK調制的軟件實現方法。

　　8PSK調制原理

　　EDGE是一種有效地提高信道編碼效率的高速移動數據標準，具有MCS-1~MCS-9等九調制編碼方式，其中MCS-5~MCS-9采用了8PSK調制^[3]。8PSK調制具有更高的數據速率和頻帶效率，圖1給出了3GPP協議實現的流程圖，其數據業務調制比特率為812.5kb/s，波特率為270.833kb/s^[4]。di 為輸入調制比特序列，x(t)為輸出調制后的8PSK射頻信號。di 進過符號映射輸出復數sk，再進過符號旋轉輸出復數rk，然后進過線性GMSK脈沖濾波輸出基帶信號y(t)，再進過上變頻處理輸出8PSK的射頻調制信號x(t)，其中下標i和k分別表示調制比特序號和調制波特序號。

　　8PSK調制比特是遵循Gray(格雷)碼的格式，其映射規律如下：

　　其中l為符號映射參數，具體值如表1所示。

　　圖2給出了8PSK映射后的星座圖，其中I為sk的實部，Q為sk的虛部映射后的復數sk進行符號旋轉后的信號為：

　　對rk調制比特執行線性脈沖成型濾波，該濾波器是線性GMSK脈沖，是GMSK調制脈沖的Laurent分解主瓣^[5-6]。它的沖激響應為