解调测试海洋智能无人系统技术

在链路预算概念上，调制器和解调器（或调制解调器）架起了数字域和模拟域之间的桥梁。它们是通信链路的关键所在，且其性能必须被量化以记录一次精确的链路预算。衡量调制解调器的关键是在给定SNR下，解调器模拟输入端的误码率（bit error rate，BER）。不幸的是，使用廉价的COTS组件的通信系统的缺点是，其BER随SNR的性能数据往往没有记录或公开。对不同的调制方案，在噪声存在的情况下都有计算BER的理论模型。然而，这忽略了那些必然忽略的实现损耗。对于链路预算这一目的，更实用的是直接测试噪声存在的情况下解调器的性能。

图19.12　调制解调器测试设置

AX.25协议采用了非纠错校验，因此任何损坏的数据包都会被丢弃。在本测试中，只记录了丢包率，据此，可采用统计分析方法计算BER。丢包率仍然是更适合描述链路性能的措施。解调器的测试装置是相对简单的。测试装置所需的仅仅是一台带声卡和串口的PC。数字数据输入到调制解调器，模拟输出的结果通过电脑记录。然后，为了达到给定的SNR，记录的数据在添加一些噪声后回放给调制解调器。使用MATLAB记录数据、添加噪声、回放信号。使用MATLAB的awgn函数添加高斯白噪声。高斯白噪声是通信信道中典型的建模模型。为了增加SNR值，噪声输出被回放100次，同时记录丢包率比例。实验装置如图19.12所示。

PacCommUP9600和KantronicsKPC3的结果分别如图19.13和图19.14所示。对于PacComm调制解调器，当SNR低于6 dB后，其性能下降迅速，且与数据包的长度无关。对于Kantronics调制解调器，当SNR低于3 dB后，其性能下降迅速，且与数据包的长度无关。

图19.13　PacComm 9 600 bps的性能(www.xing528.com)

图19.14　Kantronics 1 200 bps的性能

因此，对于一个功能链路，我们把这些信噪比水平设置为射频接收机输出端的最小信噪比。下一步就是给定链路参数，确定接收机输出端的信噪比。

前面测试的噪声带宽为22.05 kHz，该带宽由声卡给出，其最大采样率为44.1 kHz，且存在一个模拟滤波阶段，以防止混叠失真。模拟滤波阶段无法进行调整，因此声卡的带宽被定义为测试的带宽。调制解调器通常有一个模拟滤波器以滤除消息信号带宽外的噪声。

采用同样的噪声带宽，我们测试了接收机的基带信噪比输出。即使接收机或调制解调器在一些低于22.05 kHz的截止频率处滤除噪声，测试仍然保持噪声为白噪声的有效假设（在恒定频率）。实际输入到解调器的SNR可能会有所不同，但实际上测试的总性能为接收机的信噪比输入与丢包率的关系。因此，接收机的信噪比输出和解调器的信噪比输入是一个中间步骤，而只有通过一个特定带宽的信噪比才是重要的。测试的唯一要求就是解调器输入和接收机输出采用相同的噪声带宽来测试，且接收机的噪声输出近似为白噪声。