一种基带数字信号编码调制一体化系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基带数字信号编码调制一体化的系统，该系统包含：级联编码模块、PCM/PSK/PM调制模块和BPSK/NRZ调制模块，其特征在于，所述系统还包含：用于控制所述级联编码模块、PCM/PSK/PM调制模块和BPSK/NRZ调制模块编码调制方式的控制子系统，该子系统进一步包含：接口模块,第一多路器，用于从接口模块输出的两路数据中选择一路输出至后级电路，所述后级电路为级联编码模块；SRRC-OQPSK调制模块；数据分配器，多路器和控制逻辑模块。本发明专利技术的控制技术用于完成基带数据的RS（Reed-Solomon）编码接口数据选择和编码组帧，并可以根据不同（低、中、高）传输码速率对应选择不同的调制模式功能。该控制技术实现基带信号编码后按照下行低、中、高数据码率对应选择PCM/PSK/PM、BPSK/NRZ和SRRC-OQPSK调制方式。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于空间通信领域，涉及一种星载数传发射机中完成基带信号编码、调制多功能一体化的控制技术，即本专利技术涉及一种基带数字信号编码调制一体化系统。
技术介绍
星载数传发射机的主要任务是将有效载荷探测的科学数据及工程遥测参数进行编码、调制和放大后通过天线传输到地面接收站。目前，一些深空探测器上下行数传发射机主要采用模拟低中频调制方案。将来自有效载荷的基带数据或遥测数据完成信道编码处理后，首先调制在模拟中频上；经过中频滤波、放大等中频处理环节之后，经过上变频、射频功率放大、射频滤波等环节后送至发射天线。模拟中频调制方案需要多级变频，使得电路复杂；如果要实现不同基带信号码速率对应选择不同调制方式，控制电路复杂、灵活性较差，难以适应不同空间科学探测任务的应用需求。而且，复杂的模拟电路导致发射机的体积、重量和功耗较大，系统不能实现轻小型化。随着软件无线电理论和半导体技术的发展，大规模的可编程数字集成芯片FPGA(现场可编程门阵列)技术得到快速发展。原本需要多个模拟分立元器件才能完成的基带信号处理功能，可在单个FPGA芯片上完成。本专利技术的申请人于2012年5月的电讯技术杂志上发表了文章编号为:1001-893X(2012)05-0668-06，名称为“深空通信Ka频段数传发射机基带电路单元实现”的文章，在这篇文章中详细阐述了用于深空通信下行链路Ka频段发射机中基带数据编码调制一体化电路单元的结构和实现原理。电路单元将来自外部的的串行输入数据转换为8位并行数据，组成RS编码所需的固定帧长。然后，由级联编码模块进行RS编码交织、同步加扰以及CC编码。实现CCSDS(the Consultative Committee for Space Data Systems)的“CCSDS131.0-B-l 蓝皮书，，建议的RS码为RS (255，223)，交织深度可以从2到5进行选择，同步标识为“ 1ACFFC1D”，力口扰的生成多项式为:h(x) =x8+x7+X5+X3+1，CCHS(7，1/2)。最后，由外部控制指令根据数传码速率大小选择对应的调制方式。如果是低码率遥测数据，则选用调制方式为PCM/PSK/PM ;较高码速率和高码率分别选择BPSK/NRZ或SRRC-QPSK调制方式。然而，基于这篇文章所披露的技术方案在使用包络过零点的非恒包络SRRC-QPSK调制方式且功放工作于饱和状态时，会导致已调信号频谱扩展和边带抬升。目前，在空间通信中，解决饱和功放非线性效应的频带利用率较高的恒(准)包络调制方式主要有GMSK(Guassian Filterd Minimum Shift Keying)和 SRRC-OQPSK两种调制方式。考虑到技术应用成熟程度和实现复杂度，本专利技术采用了准恒包络的SRRC-OQPSK调制方式。该调制方式的包络不过零点且起伏较小。此外，文章中对于如何更好的控制上述各种一体化的电路的协同工作并没有给出相应的技术手段，而高效的控制上述各电路单元的一体化工作也是实现一体化技术的必要技术手段。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，为克服上述技术问题本专利技术体用一种基带数字信号编码调制一体化的控制方法及系统。为实现上述目的，本专利技术提供了一种基带数字信号编码调制一体化的系统，该系统包含:级联编码模块、PCM/PSK/PM调制模块和BPSK/NRZ调制模块，其特征在于，所述系统还包含:用于控制所述级联编码模块、PCM/PSK/PM调制模块和BPSK/NRZ调制模块编码调制方式的控制子系统，该子系统进一步包含:接口模块，用于实现基带数据输入输出接口功能选择，且该接口模块设置工程模式和调制模式两种输出模式，所述工程模式即数据输出模式；第一多路器(MUX)，用于从接口模块输出的两路数据中选择一路输出至后级电路，所述后级电路为级联编码模块；SRRC-OQPSK调制模块，用于对级联编码模块编码后的信号进行SRRC-OQPSK调制，该调制模式在QPSK基础上，采用了根升余弦滤波器对IQ两路信号进行滤波并对IQ两路基带信号中的一路信号进行半个码元相对偏移；第一数据分配器(DEMUX)，用于为输入的经级联编码模块编码的信号指定一输出通道，所述输出通道分别连接SRRC-OQPSK调制模块和第二数据分配器(DEMUX)，该第二数据分配器用于为输入的经级联编码模块编码的信号指定与BPSK/NRZ调制模块或PCM/PSK/PM调制模块相连的某一输出通道；第二多路器(MUX)，用于从输入的SRRC-OQPSK调制模块的调制信号和BPSK/NRZ调制模块的调制信号中选择一种调制信号进行输出；控制逻辑模块，用于将输入的外部控制信号转化为某一控制指令，所述控制指令用于控制所述第一多路器、第二多路器、第一数据分配器和第二数据分配器进行输出选择，并控制接口模块以及级联编码模块。上述SRRC-OQPSK调制模块包括:星座映射子模块、成形滤波子模块、多级插值子模块、乘法器和加法器；级联编码后的基带数据经所述星座映射子模块转换成I和Q两路信号，两路信号再分别由上述成形滤波子模块和多级插值子模块进行成形滤波和多级插值，其中Q路信号相对I路信号进行半个码元周期延时，再将多级插值处理后的数字信号经中频调制后叠加输出，即得到SRRC-OQPSK调制信号。上述级联编码模块进一步包含:RS编码交织子模块，用于对接口模块输入的信号进行信道编码；同步加扰子模块，用于数据解帧时识别帧起始位置以正确地提取出信道编码后的发射数据以及提高O和I之间的转换密度；CC卷积子模块，用于单比特纠错的信道编码，该编码能够纠正传输帧中分散的单比特误码。上述接口模块包括:数据接口 FIFO子模块和内部数据接口子模块，两个子模块对应两种数据输出模式，即工程模式和调试模式，所述调试模式在系统调试和功能验证时应用；当控制逻辑模块输出的控制指令为Ml为O时，工作模式测试模式，即输入数据由内部数据模块产生；当控制指令Ml为I时，工作模式为工程模式，输入数据为外部接口FIFO输入数据；当控制逻辑模块输出的控制指令M2为0，M3为0，M4为00时，输出信号调制方式为PCM/BPSK/PM ;当控制逻辑模块输出的控制指令M2为0，M3为1，M4为01时，输出信号调制方式为BPSK/NRZ ;当控制逻辑模块输出的控制指令M2为1，M3为任意值，M4为10时，输出信号调制方式为SRRC-OQPSK。上述系统还包含一本地时钟配置单元，用于为各模块提供合适的时钟。上述控制逻辑模块具体采用如下状态机控制状态机内部的计数器、数据接口 FIFO子模块以及级联编码模块:上述状态机用于完成512字节、交织深度为2的RS (255，223)编码前组帧，所述状态机包含9个状态&、Sp S2、S3、S4、S5、S6、S7和S8，状态机的输出状态信号包括计数使能、FIFO读使能、RS编码启动标志、计数器循环计数，且计数器位宽为9，最大计数值为511 ；当系统上电或复位时，所有的输出状态信号全部置0，计数器输出为0，状态机处于SO状态；当FIFO数据写入达到444个信息字节时，状态转换为SI，计数器使能标志置位，计数器开始计数，并输出I个字节虚拟字符且虚拟字节用全零表示；再经过I个时钟周期，状态转换为S2，RS编码启动标志本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基带数字信号编码调制一体化的系统，该系统包含：级联编码模块、PCM/PSK/PM调制模块和BPSK/NRZ调制模块，其特征在于，所述系统还包含：用于控制所述级联编码模块、PCM/PSK/PM调制模块和BPSK/NRZ调制模块编码调制方式的控制子系统，该子系统进一步包含：接口模块,用于实现基带数据输入输出接口功能选择，且该接口模块设置工程模式和调制模式两种输出模式，所述工程模式即数据输出模式；第一多路器，用于从接口模块输出的两路数据中选择一路输出至后级电路，所述后级电路为级联编码模块；SRRC?OQPSK调制模块，用于对级联编码模块编码后的信号进行SRRC?OQPSK调制，该调制模式在QPSK基础上，采用了根升余弦滤波器对IQ两路信号进行滤波并对IQ两路基带信号中的一路信号进行半个码元相对偏移；第一数据分配器，用于为输入的经级联编码模块编码的信号指定一输出通道，所述输出通道分别连接SRRC?OQPSK调制模块和第二数据分配器，该第二数据分配器用于为输入的经级联编码模块编码的信号指定与BPSK/NRZ调制模块或PCM/PSK/PM调制模块相连的某一输出通道；第二多路器，用于从输入的SRRC?OQPSK调制模块的调制信号和BPSK/NRZ调制模块的调制信号中选择一种调制信号进行输出；控制逻辑模块，用于将输入的外部控制信号转化为某一控制指令，所述控制指令用于控制所述第一多路器、第二多路器、第一数据分配器和第二数据分配器进行输出选择，并控制接口模块以及级联编码模块。...

【技术特征摘要】
1.一种基带数字信号编码调制一体化的系统，该系统包含:级联编码模块、PCM/PSK/PM调制模块和BPSK/NRZ调制模块，其特征在于，所述系统还包含:用于控制所述级联编码模块、PCM/PSK/PM调制模块和BPSK/NRZ调制模块编码调制方式的控制子系统，该子系统进一步包含: 接口模块，用于实现基带数据输入输出接口功能选择，且该接口模块设置工程模式和调制模式两种输出模式，所述工程模式即数据输出模式； 第一多路器，用于从接口模块输出的两路数据中选择一路输出至后级电路，所述后级电路为级联编码模块； SRRC-OQPSK调制模块，用于对级联编码模块编码后的信号进行SRRC-OQPSK调制，该调制模式在QPSK基础上，采用了根升余弦滤波器对IQ两路信号进行滤波并对IQ两路基带信号中的一路信号进行半个码兀相对偏移； 第一数据分配器，用于为输入的经级联编码模块编码的信号指定一输出通道，所述输出通道分别连接SRRC-OQPSK调制模块和第二数据分配器，该第二数据分配器用于为输入的经级联编码模块编码的信号指定与BPSK/NRZ调制模块或PCM/PSK/PM调制模块相连的某一输出通道； 第二多路器，用于从输入的SRRC-OQPSK调制模块的调制信号和BPSK/NRZ调制模块的调制信号中选择一种调制信号进行输出； 控制逻辑模块，用于将输入的外部控制信号转化为某一控制指令，所述控制指令用于控制所述第一多路器、第二多路器、第一数据分配器和第二数据分配器进行输出选择，并控制接口模块以及级联编码模块。2.根据权利要求1所述的基带数字信号编码调制一体化的系统，其特征在于，所述SRRC-OQPSK调制模块包括:星座映射子模块、成形滤波子模块、多级插值子模块、乘法器和加法器； 级联编码后的基带数据经所述星座映射子模块转换成I和Q两路信号，两路信号再分别由上述成形滤波子模块和多级插值子模块进行成形滤波和多级插值，其中Q路信号相对I路信号进行半个码元周期延时，再将多级插值处理后的数字信号经中频调制后叠加输出，即得到SRRC-OQPSK调制信号。3.根据权利要求1所述的基带数字信号编码调制一体化的系统，其特征在于，所述级联编码模块进一步包含: RS编码交织子模块，用于对接口模块输入的信号进行信道编码； 同步加扰子模块，用于数据解帧时识别帧起始位置以正确地提取出信道编码后的发射数据以及提高O和I之间的转换密度； CC卷积子模块，用于单比特纠错的信道编码，该编码能够纠正传输帧中分散的单比特误码。4.根据权利要求1所述的基带数字信号编码调制一体化的系统，其特征在于，所述接口模块包括:数据接口 FIFO子模块和内部数据接口子模块，两个子模块对应两种数据输出模式，即工程模式和调试模式， 所述调试模式在系统调试和功能验证时应用； 当控制逻辑模块输出的控制指令为Ml为O时，工作模式测试模式，即输入数据由内部数据模块产生；当控制指令Ml为I时，工作模式为工程模式，输入数据为外部接口 FIFO输入数据；当控制逻辑模块输出的控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁显锋，张津舟，熊蔚明，安军社，
申请(专利权)人：中国科学院空间科学与应用研究中心，
类型：发明
国别省市：