超窄带（UNB）通信调制技术研究及解调器设计

【摘要】随着数字化和智能化的发展，在低功耗、远距离的数据传输率方面提出了更高的要求。虽然已有ZigBee、Enocaen等低功耗技术的广泛应用，但是仍然不能满足在低功耗状态下的远距离通信的需要。此外，无线频率的资源也变得越来越稀缺，急需寻找一种新的高效率的调制方式来显著的提高频谱利用率。因此，超窄带(UNB)通信技术逐渐为人们所重视，它能提供相当高效的频谱利用率和较远的传输距离。超窄带主要由VMSK和MSB两类调制方式组成，本论文以MSB类调制方式为重点，对这两者的调制原理进行了详细解释分析。在此基础上设计了基于锁频锁相环(FPLL)的MSB解调器，并使用C++语言在PC平台上完成了该解调器的软件构建。论文第一部分针对当今超窄带调制技术的研究现状进行了分析，介绍了VMSK和MSB两类调制方式的基本原理和实现方式，重点对MSB调制方式的功率谱进行细致的阐述。第二部分提出了基于锁频锁相环(FPLL)的MSB解调器的设计，并对系统中的各个相关模块使用了Matlab仿真和算法构建，实现了建立在锁频锁相环理论基础上的载波修复及相位跳变值提取、频率自控环路与锁相环换向的功能。该方法既扩大了载波捕获范围，又满足了精确跟踪载波相位的要求，解决了锁相环捕捉范围和捕捉精度之间的矛盾，使得整个系统在拥有较高精度的载波跟踪能力的同时拥有不错的频率捕捉范围。同时，依据鉴相输出信号的原理，给出了一种相对合理的检测方式，对判决门限的确定也进行了分析。此外，论文构建的方法较好地解决了通信系统的系统同步问题。其中，载波同步利用锁相环直接提取；位同步是根据鉴相器的相位输出进行软件实现；帧同步通过插入辅助码来实现。最后，通过Matlab的平台整合了包括调制/解调在内的较为完整的MSB类传输系统，并基于软件无线电的思想在PC机上完成了解调器的软件构建，其利用全数字化的处理使整个系统结构变得更加灵活、开放和模块化。本文实现的软件解调器选择的载波频率较低，降低了开发难度，但为以后采用高速ADC/DAC和高速CPU处理器来实现高频的超窄带通信技术奠定了基础。
【作者】陈志栋；
【导师】张珣；
【作者基本信息】杭州电子科技大学，电路与系统，2014，硕士
【关键词】超窄带通信；MSB；锁相环；自动频率控制；系统同步；

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