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        基于軟件無線電的衛(wèi)星通信模擬源的實現(xiàn)

        作者: 時間:2010-10-27 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

        信源數(shù)據(jù)根據(jù)數(shù)據(jù)協(xié)議編碼成幀和串/并轉(zhuǎn)換后送給基帶調(diào)制模塊,這里初步選用了三種典型協(xié)議(ISOHDLC,ANSI ADCCP和JBll98.1A-2004),用戶根據(jù)需要可以自行擴充。ISO HDLC為國際化標準組織(ISO)制定的面向比特規(guī)程的高級數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議(HDLC)。ANSI ADCCP協(xié)議幀的基本結(jié)構(gòu)與ISOHDLC基本相同,主要的區(qū)別在于前者的幀校驗序列字段(FCS)的生成多項式為。 GJ-B1198.1A-2004標準規(guī)定了航天器遙測遙控的基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),其遙控數(shù)據(jù)幀包括啟動序列、地址同步字、方式字、注入數(shù)據(jù)幀、開關(guān)指令幀、循環(huán)冗余檢錯碼和結(jié)束序列。
        I/Q數(shù)據(jù)在直擴模塊中選擇需要擴譜與否,擴譜所用PN碼為移位寄存器級聯(lián)生成的m序列,信息數(shù)據(jù)與PN碼直接異或就能實現(xiàn)擴譜。
        對于數(shù)字相位調(diào)制方式(如BPSK,QPSK和OQPSK等),數(shù)據(jù)經(jīng)過成形和內(nèi)插濾波后再正交調(diào)制到中頻上,其實現(xiàn)方式遵循軟件無線電調(diào)制基本理論,如圖3所示。

        本文引用地址:http://www.antipu.com.cn/article/157005.htm


        為了將信號頻譜限制在一個合理的范圍內(nèi),需要對信號進行成形濾波。平方根升余弦滾降濾波器是無線通信中最常用的一種成形濾波器,它可以消除理想低通濾波器設(shè)計的困難。其過渡帶平滑,通過引入滾降系數(shù)來改變傳輸信號的成形波形,可以減小抽樣定時脈沖誤差所帶來的影響?;鶐盘柦?jīng)過成形濾波以后,在進行數(shù)字上變頻之前,為了提高信號的采樣速率,需要對輸入信號進行內(nèi)插,同時需要濾波器以濾除高頻鏡像。成形濾波器和內(nèi)插濾波器可以合并為一個FIR濾波器,其系數(shù)可由Matlab中的rcosine()函數(shù)生成。濾波器系數(shù)可存儲在FP-GA的ROM中,使用時以查找表方式讀出,由于數(shù)據(jù)為單比特串行輸入,成形內(nèi)插濾波操作僅為濾波器系數(shù)之間的加減運算,無乘法運算。這樣既提高了系統(tǒng)的處理速度,又節(jié)省了乘法器資源。
        從理論上來說,各種通信信號都可以用正交調(diào)制方法加以實現(xiàn)。根據(jù)圖1,可以寫出時域表達式為:

        式中:fc為載波頻率。調(diào)制信號的信息包含在I(t)和Q(t)內(nèi),各種調(diào)制方式下的I/Q數(shù)據(jù)由基帶數(shù)據(jù)調(diào)制模塊生成。由于各種調(diào)制信號的都是在數(shù)字域?qū)崿F(xiàn)的,故在數(shù)字域?qū)崿F(xiàn)時要對上式進行數(shù)字化:

        式中:fs為采樣頻率。當采樣頻率為載波角頻率的4倍時,式(2)中cos和sin項變?yōu)?或±1,可省去混頻乘法器和數(shù)控振蕩器(NCO),使調(diào)制模塊大為簡化。
        NCO在軟件系統(tǒng)中作用非常重要,它既可產(chǎn)生混頻用的本振(LO)信號,又可用來輸出FM和FSK調(diào)制信號。一種常用的實現(xiàn)NCO的方法是采用坐標旋轉(zhuǎn)數(shù)字計算方法(CORDIC)算法。CORDIC的基本思想是采用逐次逼近的算法實現(xiàn)三角函數(shù)的計算,其優(yōu)點是只進行加減運算和移位操作,結(jié)合并行處理和加流水線,可以實現(xiàn)每一個時鐘周期輸出一個經(jīng)過n位迭代的結(jié)果。該NCO模塊的基本功能是由相位控制字來產(chǎn)生正弦和余弦分量輸出。數(shù)據(jù)源控制NCO的相位控制字就可產(chǎn)生FM調(diào)制數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)源控制NCO相位控制字在兩個常數(shù)頻率中選擇切換,便可產(chǎn)生2FSK調(diào)
        制數(shù)據(jù)。

        3 模擬源的指標測試
        安捷倫公司的矢量信號分析儀89641A可分析各種模擬和數(shù)字調(diào)制信號,作為接收機可顯示調(diào)制信號的各種信息(如時域波形、頻譜以及星座圖等),作為測試儀表可定量分析被測信號的調(diào)制精度(如EVM、相位誤差和載波頻率誤差等)。采用89641A對本衛(wèi)星通信模擬源中頻輸出信號進行測試,不同調(diào)制方式下的矢量幅度誤差(EVM)如表1所示??梢钥闯?,各種調(diào)制方式下的EVM指標均良好。目前該信號源已成功應(yīng)用
        到某衛(wèi)星通信系統(tǒng)中,工作正常。



        4 結(jié)語
        基于軟件無線電構(gòu)架的衛(wèi)星通信模擬源以軟件無線電基本理論為依據(jù),以FPGA為基本實現(xiàn)平臺,具有很強的適用性與兼容性,無需改動硬件就可按用戶要求進行軟件升級,可靠性高。它既可應(yīng)用于國防軍事上(如軍用衛(wèi)星通信和電子戰(zhàn)系統(tǒng)),又可應(yīng)用于和平時期國民生產(chǎn)的各個方面(如GSM,衛(wèi)星電視,3G通信等),具有很大的經(jīng)濟效益和推廣價值,對雷達通信一體化技術(shù)、衛(wèi)星對抗技術(shù)都具有巨大的推動和發(fā)展作用,有著良好的社會效益。


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