一种数据速率可变的非相干扩频通信装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种数据速率可变的非相干扩频通信装置，涉及实现在低信噪比条件下，数据速率逐比特可变，扩频码速率可配置,抗多普勒性能强，同步速度快的非相干扩频调制解调数据传输。其中采用频率扫描、并行部分相干结合非相干累积实现大频偏范围的非相干扩频信号的快速捕获，采用数字平均滤波结合平方滤波实现非相干扩频信号的符号定时同步。该发明专利技术具有集成化程度高、可移植性强、重量轻、功耗低、整机调试工作量小、接口简单灵活、功能易扩展、性能稳定可靠等特点，整套电路设备集成于一个长292mm、宽185mm、高28mm的方形终端内，重量为0.6kg，特别适合于体积和重量受限的机载卫星通信系统中作为非相干扩频调制解调信道传输终端应用。

【技术实现步骤摘要】
一种数据速率可变的非相干扩频通信装置
本专利技术涉及卫星通信系统中的一种数据速率可变的非相干扩频通信装置，属于卫星中继通信
特别适用于用作机载卫星中继通信系统中的信号的收发传输装置。
技术介绍
扩频体制由于抗干扰能力强、保密性良好、易于组网、具有较强的抗多径和衰落能力、并具有多址能力和高精度测距能力等优点,无论在通信领域还是导航测距领域都得到了广泛应用。非相干扩频是扩频的一种特例,在非相干扩频系统中,信息数据时钟与扩频码时钟为非同源钟。在卫星中继通信应用系统中，在保证测距精度的同时，要在测距信道上复用数传的数据。为了接口简单、应用灵活，所以允许数据时钟和测距码时钟不同源。这就是典型的非相干直接序列扩频在实际系统中的应用。在非相干扩频系统中,信息的时钟和扩频码时钟非相干,所以信息符号的跳变时刻和扩频码相位无确定关系,数据率和扩频码率从理论上讲可以独立设置。非相干带来了更大的灵活性，但同时也给通信装置的设计提出了更高要求。特别是在低信噪比情况下，非相干扩频信号的接收采用常规方法已无法有效解调信号，同时，机载终端要兼容多种数据速率和扩频码速率并且需要适应相对运动引起的多普勒频偏也对通信装置的设计提出了更高的要求。
技术实现思路
鉴于
技术介绍
中提及的低信噪比条件下的数据速率可变的非相干扩频通信的技术难度，本专利技术的目的在于提供了一种新的在低信噪比条件下，数据速率可变的非相干扩频的通信装置，本专利技术还具有数据速率逐比特可变、同步时间短、抗多普勒性能强、设备小型化、集成度高、性能稳定可靠、重量轻、功耗低、实现简单等特点。本专利技术的目的是这样实现的：一种数据速率可变的非相干扩频通信装置，包括相互连接的非相干扩频调制电路A、中频调制解调电路B、非相干扩频解调电路C、监控电路D和电源电路E；其中非相干扩频调制电路A用于接收监控电路D发送的监控信息，并进行解析后分发至其内部数字模块，同时解析出中频收发频率及发送增益信息指令输出至中频调制解调电路B；还用于接收对外数据接口输入的数据信号，调制成基带信号后输出至中频调制解调电路B；中频调制解调电路B用于根据中频发频率及发送增益信息指令完成基带信号到S频段的信号的变频处理，将变频后的非相干扩频调制信号通过装置中频出接口输出；中频调制解调电路B还用于通过装置对外中频入接口接收非相干扩频中频信号，根据中频收频率指令完成S频段信号到基带信号的变频处理，输出至非相干扩频解调电路C，中频调制解调电路B的中频收发频率及发送增益信息指令由非相干扩频调制电路A解析后转发，中频调制解调电路B的中频解调参考时钟由非相干扩频解调电路C输入；非相干扩频解调电路C用于将变频后的信号进行非相干扩频解调处理，输出解调后的时钟到装置对外时钟接口，输出解调数据信号到装置对外数据接口，还用于将监控信息上报至监控电路D，还用于产生中频解调参考时钟输出到中频调制解调电路B；监控电路D用于接收外部串口输入的监控信息，解析处理后将非相干扩频调制电路A和中频调制解调电路B的配置信息输出至非相干扩频调制模块A，还用于将非相干扩频解调电路C上报的监控信息解析后从外部串口输出。其中，非相干扩频调制电路A包括监控解析单元1、数据速率产生单元2、扩频码速率产生单元3、信息编码单元4和基带扩频单元5；所述的监控解析单元1用于根据监控电路D输入的监控信息，解析出监控下发的数据速率指令输出至数据速率产生单元2，解析出扩频码速率指令输出至扩频码速率产生单元3，解析出中频收发频率及发送增益信息指令输出至中频调制解调单元B；数据速率产生单元2用于按照输入的监控数据速率指令产生速率逐比特可变的数据时钟，输出至信息编码单元4；信息编码单元4用数据速率产生单元2产生的数据时钟对装置外部输入端口的数据信号进行编码处理，输出编码后的信号给基带扩频单元5；扩频码速率产生单元3用于按照输入的扩频码速率指令产生扩频码时钟，输出至基带扩频单元5；基带扩频单元5用扩频码时钟对编码后的信号进行扩频处理生成基带信号，并输出至中频调制解调电路B。其中，基带扩频单元5包括码发生器模块501、非相干扩频模块502、符号映射模块503和成形滤波模块504；码发生器模块501在扩频码速率产生单元3产生的扩频码时钟驱动下，生成扩频码序列，输出扩频码序列至非相干扩频模块502；非相干扩频模块502根据扩频码速率产生单元3产生的扩频码时钟和码发生器模块501输出的扩频码序列对信息编码单元4输出的编码后的信号进行扩频乘积运算，输出非相干扩频信号至符号映射模块503；符号映射模块503在扩频码速率产生单元3产生的扩频码时钟即非相干扩频调制符号时钟的驱动下，将非相干扩频模块502输出的非相干扩频信号进行符号映射，输出符号序列至成形滤波模块504；成形滤波模块504将扩频码速率产生单元3输出的扩频码时钟进行数字倍频，产生高倍的扩频码速率时钟，在高倍扩频码速率时钟的驱动下对符号映射模块503输入的符号序列进行基带成形滤波，输出滤波后的基带信号至中频调制解调电路B。其中，中频调制解调电路B包括中频调制单元6和中频解调单元7；所述的中频调制单元6用于将非相干扩频调制电路A输出的基带信号经过D/A变换、根据非相干扩频调制电路A解析转发的中频发频率及发送增益信息指令进行中频变频和调制，输出非相干扩频调制信号至装置的中频输出接口，完成装置的发送功能；中频解调单元7用于接收装置中频入接口的非相干扩频中频信号和非相干扩频解调电路C的输入的中频解调参考时钟，根据非相干扩频调制电路A解析转发的中频收频率指令将非相干扩频中频信号经过中频放大、变频处理和A/D变换，完成S频段信号到基带信号的变频处理并输出至非相干扩频解调电路C。其中，非相干扩频解调电路C包括解调预处理单元8、扩频码捕获单元9、扩频码跟踪单元10、扩频码解扩单元11、平均滤波单元12、数据符号同步单元13、多普勒补偿单元14、载波相位同步单元15、数字频率及相位变换单元16和译码输出单元17；所述的解调预处理单元8用于接收中频调制解调电路B输出的解调信号，并进行自动增益控制、带通采样、数字下变频、低通滤波、数字重采样、抽取滤波、匹配滤波和数字幅度调整处理，输出量化最大幅度的基带数字信号至扩频码捕获单元9、扩频码跟踪单元10和扩频码解扩单元11，产生带通采样时钟输出至中频调制解调电路B作为中频解调参考时钟，产生8倍的扩频码时钟输出到扩频码捕获单元9、扩频码跟踪单元10和扩频码解扩单元11作为驱动时钟，产生8倍的逐比特可变的数据速率时钟作为平均滤波单元12模块的使能信号，作为数据符号同步单元13的参考时钟；扩频码捕获单元9在解调预处理单元8输出的8倍扩频码时钟的驱动下完成基带数字信号的扩频码捕获，输出捕获的扩频码至扩频码跟踪单元10，输出捕获同步信号和码字产生指示至扩频码跟踪单元10和扩频码解扩单元11；扩频码跟踪单元10在解调预处理单元8输出的8倍扩频码时钟的驱动下，根据扩频码捕获单元9输出的捕获同步信号、码字产生指示，完成基带数字信号扩频码跟踪，输出本地、超前、滞后三路码序列至扩频码解扩单元11；扩频码解扩单元11根据扩频码跟踪单元10输出本地、超前、滞后三路码序列，调整解调预处理单元8输出的8倍扩频码时钟完成基带数字信号的解扩，输出解扩后的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种数据速率可变的非相干扩频通信装置，其特征在于：包括相互连接的非相干扩频调制电路(A)、中频调制解调电路(B)、非相干扩频解调电路(C)、监控电路(D)和电源电路(E)；其中非相干扩频调制电路(A)用于接收监控电路(D)发送的监控信息，并进行解析后分发至其内部数字模块，同时解析出中频收发频率及发送增益信息指令输出至中频调制解调电路(B)；还用于接收对外数据接口输入的数据信号，调制成基带信号后输出至中频调制解调电路(B)；中频调制解调电路(B)用于根据中频发频率及发送增益信息指令完成基带信号到S频段的信号的变频处理，将变频后的非相干扩频调制信号通过装置中频出接口输出；中频调制解调电路(B)还用于通过装置对外中频入接口接收非相干扩频中频信号，根据中频收频率指令完成S频段信号到基带信号的变频处理，输出至非相干扩频解调电路(C)，中频调制解调电路(B)的中频收发频率及发送增益信息指令由非相干扩频调制电路(A)解析后转发，中频调制解调电路(B)的中频解调参考时钟由非相干扩频解调电路(C)输入；非相干扩频解调电路(C)用于将变频后的信号进行非相干扩频解调处理，输出解调后的时钟到装置对外时钟接口，输出解调数据信号到装置对外数据接口，还用于将监控信息上报至监控电路(D)，还用于产生中频解调参考时钟输出到中频调制解调电路(B)；监控电路(D)用于接收外部串口输入的监控信息，解析处理后将非相干扩频调制电路(A)和中频调制解调电路(B)的配置信息输出至非相干扩频调制模块(A)，还用于将非相干扩频解调电路(C)上报的监控信息解析后从外部串口输出。...

【技术特征摘要】
1.一种数据速率可变的非相干扩频通信装置，其特征在于：包括相互连接的非相干扩频调制电路(A)、中频调制解调电路(B)、非相干扩频解调电路(C)、监控电路(D)和电源电路(E)；其中非相干扩频调制电路(A)用于接收监控电路(D)发送的监控信息，并进行解析后分发至其内部数字模块，同时解析出中频收发频率及发送增益信息指令输出至中频调制解调电路(B)；还用于接收对外数据接口输入的数据信号，调制成基带信号后输出至中频调制解调电路(B)；中频调制解调电路(B)用于根据中频发频率及发送增益信息指令完成基带信号到S频段的信号的变频处理，将变频后的非相干扩频调制信号通过装置中频出接口输出；中频调制解调电路(B)还用于通过装置对外中频入接口接收非相干扩频中频信号，根据中频收频率指令完成S频段信号到基带信号的变频处理，输出至非相干扩频解调电路(C)，中频调制解调电路(B)的中频收发频率及发送增益信息指令由非相干扩频调制电路(A)解析后转发，中频调制解调电路(B)的中频解调参考时钟由非相干扩频解调电路(C)输入；非相干扩频解调电路(C)用于将变频后的信号进行非相干扩频解调处理，输出解调后的时钟到装置对外时钟接口，输出解调数据信号到装置对外数据接口，还用于将监控信息上报至监控电路(D)，还用于产生中频解调参考时钟输出到中频调制解调电路(B)；监控电路(D)用于接收外部串口输入的监控信息，解析处理后将非相干扩频调制电路(A)和中频调制解调电路(B)的配置信息输出至非相干扩频调制模块(A)，还用于将非相干扩频解调电路(C)上报的监控信息解析后从外部串口输出。2.根据权利要求1所述的一种数据速率可变的非相干扩频通信装置，其特征在于：非相干扩频调制电路(A)包括监控解析单元(1)、数据速率产生单元(2)、扩频码速率产生单元(3)、信息编码单元(4)和基带扩频单元(5)；所述的监控解析单元(1)用于根据监控电路(D)输入的监控信息，解析出监控下发的数据速率指令输出至数据速率产生单元(2)，解析出扩频码速率指令输出至扩频码速率产生单元(3)，解析出中频收发频率及发送增益信息指令输出至中频调制解调单元(B)；数据速率产生单元(2)用于按照输入的监控数据速率指令产生速率逐比特可变的数据时钟，输出至信息编码单元(4)；信息编码单元(4)用数据速率产生单元(2)产生的数据时钟对装置外部输入端口的数据信号进行编码处理，输出编码后的信号给基带扩频单元(5)；扩频码速率产生单元(3)用于按照输入的扩频码速率指令产生扩频码时钟，输出至基带扩频单元(5)；基带扩频单元(5)用扩频码时钟对编码后的信号进行扩频处理生成基带信号，并输出至中频调制解调电路(B)。3.根据权利要求2所述的一种数据速率可变的非相干扩频通信装置，其特征在于：基带扩频单元(5)包括码发生器模块(501)、非相干扩频模块(502)、符号映射模块(503)和成形滤波模块(504)；码发生器模块(501)在扩频码速率产生单元(3)产生的扩频码时钟驱动下，生成扩频码序列，输出扩频码序列至非相干扩频模块(502)；非相干扩频模块(502)根据扩频码速率产生单元(3)产生的扩频码时钟和码发生器模块(501)输出的扩频码序列对信息编码单元(4)输出的编码后的信号进行扩频乘积运算，输出非相干扩频信号至符号映射模块(503)；符号映射模块(503)在扩频码速率产生单元(3)产生的扩频码时钟即非相干扩频调制符号时钟的驱动下，将非相干扩频模块(502)输出的非相干扩频信号进行符号映射，输出符号序列至成形滤波模块(504)；成形滤波模块(504)将扩频码速率产生单元(3)输出的扩频码时钟进行数字倍频，产生高倍的扩频码速率时钟，在高倍扩频码速率时钟的驱动下对符号映射模块(503)输入的符号序列进行基带成形滤波，输出滤波后的基带信号至中频调制解调电路(B)。4.根据权利要求1所述的一种数据速率可变的非相干扩频通信装置，其特征在于：中频调制解调电路(B)包括中频调制单元(6)和中频解调单元(7)；所述的中频调制单元(6)用于将非相干扩频调制电路(A)输出的基带信号经过D/A变换、根据非相干扩频调制电路(A)解析转发的中频发频率及发送增益信息指令进行中频变频和调制，输出非相干扩频调制信号至装置的中频输出接口，完成装置的发送功能；中频解调单元(7)用于接收装置中频入接口的非相干扩频中频信号和非相干扩频解调电路(C)的输入的中频解调参考时钟，根据非相干扩频调制电路(A)解析转发的中频收频率指令将非相干扩频中频信号经过中频放大、变频处理和A/D变换，完成S频段信号到基带信号的变频处理并输出至非相干扩频解调电路(C)。5.根据权利要求1所述的一种数据速率可变的非相干扩频通信装置，其特征在于：非相干扩频解调电路(C)包括解调预处理单元(8)、扩频码捕获单元(9)、扩频码跟踪单元(10)、扩频码解扩单元(11)、平均滤波单元(12)、数据符号同步单元(13)、多普勒补偿单元(14)、载波相位同步单元(15)、数字频率及相位变换单元(16)和译码输出单元(17)；所述的解调预处理单元(8)用于接收中频调制解调电路(B)输出的解调信号，并进行自动增益控制、带通采样、数字下变频、低通滤波、数字重采样、抽取滤波、匹配滤波和数字幅度调整处理，输出量化最大幅度的基带数字信号至扩频码捕获单元(9)、扩频码跟踪单元(10)和扩频码解扩单元(11)，产生带通采样时钟输出至中频调制解调电路(B)作为中频解调参考时钟，产生8倍的扩频码时钟输出到扩频码捕获单元(9)、扩频码跟踪单元(10)和扩频码解扩单元(11)作为驱动时钟，产生8倍的逐比特可变的数据速率时钟作为平均滤波单元(12)模块的使能信号，作为数据符号同步单元(13)的参考时钟；扩频码捕获单元(9)在解调预处理单元(8)输出的8倍扩频码时钟的驱动下完成基带数字信号的扩频码捕获，输出捕获的扩频码至扩频码跟踪单元(10)，输出捕获同步信号和码字产生指示至扩频码跟踪单元(10)和扩频码解扩单元(11)；扩频码跟踪单元(10)在解调预处理单元(8)输出的8倍扩频码时钟的驱动下，根据扩频码捕获单元(9)输出的捕获同步信号、码字产生指示，完成基带数字信号扩频码跟踪，输出本地、超前、滞后三路码序列至扩频码解扩单元(11)；扩频码解扩单元(11)根据扩频码跟踪单元(10)输出本地、超前、滞后三路码序列，调整解调预处理单元(8)输出的8倍扩频码时钟完成基带数字信号的解扩，输出解扩后的数据至平均滤波单元(12)；平均滤波单元(12)在解调预处理单元(8)产生的8倍的逐比特可变的数据速率时钟驱动下，对扩频码解扩单元(11)输出的解扩后的数据信号进行滑动平均滤波，输出8倍的逐比特可变的数据速率的数据信号至数据符号同步单元(13)；数据符号同步单元(13)在解调预处理单元(8)产生的8倍的逐比特可变的数据速率时钟的驱动下，对数据信号进行定时同步，输出定时同步数据信号至多普勒补偿单元(14)、载波相位同步单元(15)和数字频率及相位变换单元(16)，输出定时同步时钟信号至多普勒补偿单元(14)、载波相位同步单元(15)、数字频率及相位变换单元(16)和译码输出单元(17)；多普勒补偿单元(14)对数据符号同步单元...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪颜，李静芳，王立功，陈敬乔，张丽娜，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十四研究所，
类型：发明
国别省市：河北,13