一种基于资源复用的多载波自适应解调方法技术

一种基于资源复用的多载波自适应解调方法，包括的主要步骤为：输入多路串行数据缓存、各载波中间变量缓存、前导头捕获、位定时偏差估计、三角函数内插、坐标转换、输入幅度和相位数据缓存、各载波中间变量缓存、初始频偏及相偏估计、RM译码及载波跟踪算法处理。本发明专利技术实现了对变速率、多调制方式的突发多载波信号进行自适应解调的通用设计。解决了卫星在Ku/Ka频段进行多载波无线传输时的严重雨衰问题、多类型通信终端不同的数据传输需求问题及通信卫星系统多载波抗干扰通信的需求问题。

【技术实现步骤摘要】
—种基于资源复用的多载波自适应解调方法
本专利技术涉及。
技术介绍
卫星通信具有覆盖地域广、通信距离远、通信容量大、传输质量好等特点，己成为通信的一种重要的通信手段。由于卫星通信业务日趋繁忙，通信容量迅速增加，致使射频频谱非常拥挤，为了解决频谱资源紧张的问题，卫星通信向着有广阔前景的Ka(20/30GHz)及以上的高频段发展。结合通信类型的多样化要求，使得卫星通信系统在Ka及以上的频段的应用有以下几个问题需要解决:1)卫星在Ku/Ka频段进行多载波无线传输时的严重雨衰问题；2)通信卫星系统如何满足多类型通信终端不同的数据传输需求问题；3)通信卫星系统如何满足多载波抗干扰通信的需求问题。而解决这一切的基础是卫星的高效多载波自适应解调能力。多载波自适应解调既要求各路载波能够独立自适应解调，又要求各载波能够资源复用，资源的消耗不能比单载波大很多，因此，多载波自适应解调性能的优劣直接影响系统的整体性能。现有的多载波解调算法都相对单一。例如文献I《多载波突发信号整体解调技术研究》(李辉，西安电子科技大学硕士学位论文，2011年)给出了多载波突发信号的全数字接收技术，包含位同步及载波同步；文献2《Mult1-Carrier Mult1-Rate Modem for UniversalFDMA/TDMA system》(Fumihiro Yamashita, 24th AIAA international CommunicationsSatellite Systems Conference, 2006-5316)给出了基于资源复用的QPSK多载波突发解调器的设计。文献I中，其给出的多载波突发算法是单独实现的，并没有给出具体的复用方式；文献2中，给出了的多载波突发解调算法仅能适用于QPSK，解调模式单一。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是:克服现有技术的不足，提供了，以非常小的资源消耗解决了卫星在Ku/Ka频段进行多载波自适应通信时的星载实现问题。本专利技术的技术方案是:，步骤如下:1)将数字分路之后的多路串行输入数据的实部和虚部缓存入RAMl中，每存入一个数据，输入数据的地址Addr_in加1，并且将各载波初始参数依次写入FIF01中；所述的初始参数包括开始处理的输入数据地址Addr_best、输出块的个数Part_num、各载波的编号Channel_index、捕获标志Flag、用于同前导头相关的128位序列Demola ；2)从FIF01中读出第I路载波的载波参数，判断Flag的值，若Flag的值不为1，表明没有成功捕获，则进入步骤3);若Flag的值为1，表示已经成功捕获，则进入步骤5)；3)以Addr_beSt为起始地址，A为载波个数，从RAMl中读取数据，做差分运算后进行硬判决，将硬判决结果存入Demola,同前导头做相关,若Addr_in减去Addr_best小于载波个数A的2倍，则Flag置为1，Addr_best置为成功捕获时的输入序列的起始地址，并进入步骤4);若Addr_in减去Addr_best大于等于载波个数A的2倍,将此时的参数存入FIFOl，跳转至步骤2)继续读取下一路载波参数；4)若 Addr_in 减去 Addr_best 大于 M,进入步骤 5);若 Addr_in 减去 Addr_best 小于等于M，将此时的载波参数存入FIF01，跳转至步骤2)继续读取下一路载波参数；所述的M =其中N为三角函数内插后的输出符号个数；5)以Addr_best为起始地址，A为间隔，从RAMl中读取4N个采样点，获取位定时偏差值；6)以Addr_best-1为起始地址，A为间隔，从RAMl中读取4N个采样点，根据步骤5)获得的位定时偏差值,对4N个米样点做三角函数内插后,输出N个符号，同时将此时的载波参数存入FIFOl中，跳转至步骤2)继续读取下一路载波参数；7)将步骤6)中输出的N个符号的实部与虚部数据转换为幅度和相位数据；8)将步骤7)中得到的幅度和相位数据按载波号存入RAM2中，第η路每存入一个数据，η=1, 2，3...Α,该路输入数据地址Addr_in_mid_n加1，并且将各路的初始参数，依次写入FIF02中；所述的初始参数包括载波编号Channel_index、载波帧头指示信号initial_flag (Channel_index)、载波输入数据地址Addr_in_mid_n、初始频偏及相偏估计标志信号Flag_est、开始处理的输入数据地址Addr_track、输出块的个数Part_num、估计出的初始频偏Fre_move、估计出的初始相偏Phase_offset、编码调制类型Rm_reg ；9)读出第一路载波参数,判断Flag_est的值,若Flag_est的值不为I,则进入步骤10);若Flag_est的值为I，则进入步骤13)；10)判断 initial_flag(Channel_index)的值，若 initial_flag(Channel_index)的值为I，则进入步骤11)，若initial_flag(Channel_index)的值不为I，则将当前的载波参数存入FIFO中，跳转至步骤9)继续读取下一路载波参数；11)以载波编号Channel_index和输入数据地址Addr_track的复合地址Addr_Channel为起始地址，从RAM2中读取128位幅度及相位数据，并进行初始频偏及相偏估计，得到估计出的初始频偏Fre_move及相偏Phase_offset ；12)以Addr_Channel为起始地址从RAM2中读取64位编码调制模式字的幅度及相位数据，根据从步骤11)中接收到的Fre_move及Phase_offset对读取的64位编码调制模式字的幅度及相位数据进行纠偏处理，然后将纠偏后的数据进行硬判决，对硬判决后的数据做RM译码运算，得到编码调制类型RM_reg，`并将Flag_est置为1，进入步骤13)；13)若 Addr_in_mid_n 减去 Addr_track 大于 N,则进入步骤 14),若 Addr_in_mid_η减去Addr_track小于等于N，则将当前载波参数存入FIF02中，跳转至步骤9)继续读取下一路载波参数；14)以Addr_Channel为起始地址从RAM2中读取信息数据的幅度及相位数据，根据步骤11)中得到的Fre_move及Phase_offset的值对读取的输入数据的幅度及相位数据进行纠偏，并根据RM_reg的不同，选用不同的载波跟踪算法对纠偏后的数据进行载波跟踪处理并按128个数据为一块处理单元分块输出，并将当前载波参数存入FIF02中，跳转至步骤9)继续读取下一路载波参数，直至完成对A路载波的处理。本专利技术与现有技术相比具有如下优点:(I)本专利技术在多载波突发自适应解调上有很好的性能，在频偏、相偏、位定时偏差及白噪声的影响下，解调损失小于0.5dB。(2)本专利技术资源复用率高，使用Virtex4_55芯片，仅以14%的资源消耗率完成多载波自适应捕获及位同步功能、13%的资源消耗率完成多载波自适应载波同步功能，稍大于单载波模块。(3)本专利技术实现了对变速率(2~7Mbps)、多调制方式(QPSK、8PSK及1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于资源复用的多载波自适应解调方法，其特征在于步骤如下：1）将数字分路之后的多路串行输入数据的实部和虚部缓存入RAM1中，每存入一个数据，输入数据的地址Addr_in加1，并且将各载波初始参数依次写入FIFO1中；所述的初始参数包括开始处理的输入数据地址Addr_best、输出块的个数Part_num、各载波的编号Channel_index、捕获标志Flag、用于同前导头相关的128位序列Demola；2）从FIFO1中读出第1路载波的载波参数，判断Flag的值，若Flag的值不为1，表明没有成功捕获，则进入步骤3）；若Flag的值为1，表示已经成功捕获，则进入步骤5）；3）以Addr_best为起始地址，A为载波个数，从RAM1中读取数据，做差分运算后进行硬判决，将硬判决结果存入Demola，同前导头做相关，若Addr_in减去Addr_best小于载波个数A的2倍，则Flag置为1，Addr_best置为成功捕获时的输入序列的起始地址，并进入步骤4）；若Addr_in减去Addr_best大于等于载波个数A的2倍，将此时的参数存入FIFO1，跳转至步骤2）继续读取下一路载波参数；4）若Addr_in减去Addr_best大于M，进入步骤5）；若Addr_in减去Addr_best小于等于M，将此时的载波参数存入FIFO1，跳转至步骤2）继续读取下一路载波参数；所述的其中N为三角函数内插后的输出符号个数；5）以Addr_best为起始地址，A为间隔，从RAM1中读取4N个采样点，获取位定时偏差值；6）以Addr_best?1为起始地址，A为间隔，从RAM1中读取4N个采样点，根据步骤5）获得的位定时偏差值，对4N个采样点做三角函数内插后，输出N个符号，同时将此时的载波参数存入FIFO1中，跳转至步骤2） 继续读取下一路载波参数；7）将步骤6）中输出的N个符号的实部与虚部数据转换为幅度和相位数据；8）将步骤7）中得到的幅度和相位数据按载波号存入RAM2中，第n路每存入一个数据，n=1,2,3...A，该路输入数据地址Addr_in_mid_n加1，并且将各路的初始参数，依次写入FIFO2中；所述的初始参数包括载波编号Channel_index、载波帧头指示信号initial_flag(Channel_index)、载波输入数据地址Addr_in_mid_n、初始频偏及相偏估计标志信号Flag_est、开始处理的输入数据地址Addr_track、输出块的个数Part_num、估计出的初始频偏Fre_move、估计出的初始相偏Phase_offset、编码调制类型Rm_reg；9）读出第一路载波参数，判断Flag_est的值，若Flag_est的值不为1，则进入步骤10）；若Flag_est的值为1，则进入步骤13）；10）判断initial_flag(Channel_index)的值，若initial_flag(Channel_index)的值为1，则进入步骤11），若initial_flag(Channel_index)的值不为1，则将当前的载波参数存入FIFO中，跳转至步骤9）继续读取下一路载波参数；11）以载波编号Channel_index和输入数据地址Addr_track的复合地址Addr_Channel为起始地址，从RAM2中读取128位幅度及相位数据，并进行初始频偏及相偏估计，得到估计出的初始频偏Fre_move及相偏Phase_offset；12）以Addr_Channel为起始地址从RAM2中读取64位编码调制模式字的幅度及相位数据，根据从步骤11）中接收到的Fre_move及Phase_offset对读取的64位编码调制模式字的幅度及相位数据进行纠偏处理，然后将纠偏后的数据进行硬判决，对硬判决后的数据做RM译码运算，得到编码调制类型RM_reg，并将Flag_est置为1，进入步骤13）；13）若Addr_in_mid_n减去Addr_track大于N，则进入步骤14），若Addr_in_mid_n减去Addr_track小于等于N，则将当前载波参数存入FIFO2中，跳转至步骤9）继续读取下一路载波参数；14）以Addr_Channel为起始地址从RAM2中读取信息数据的幅度及相位数据，根据步骤11）中得到的Fre_move及Phase_offset的值对读取的输入数据的幅度及相位数据进行纠偏，并根据RM_reg的不同，选用不同的载波跟踪算法对纠偏后的数据进行载波跟踪处理并按128个数据为一块处理单元分块输出，并将当前载波参数存入FIFO2中，跳转至步骤9）继续读取下一路载波参数，直至完成对A路载波的处理。FDA0000388066090000011.jpg...

【技术特征摘要】
1.一种基于资源复用的多载波自适应解调方法，其特征在于步骤如下: .1)将数字分路之后的多路串行输入数据的实部和虚部缓存入RAMl中，每存入一个数据，输入数据的地址Addrjn加1，并且将各载波初始参数依次写入FIFOl中；所述的初始参数包括开始处理的输入数据地址Addr_best、输出块的个数Part_num、各载波的编号Channel_index、捕获标志Flag、用于同前导头相关的128位序列Demola ； .2)从FIFOl中读出第I路载波的载波参数，判断Flag的值，若Flag的值不为1，表明没有成功捕获，则进入步骤3);若Flag的值为1，表示已经成功捕获，则进入步骤5)； .3)以Addr_beSt为起始地址，A为载波个数，从RAMl中读取数据，做差分运算后进行硬判决，将硬判决结果存入Demola,同前导头做相关,若Addr_in减去Addr_best小于载波个数A的2倍,则Flag置为I, Addr_best置为成功捕获时的输入序列的起始地址,并进入步骤4);若Addr_in减去Addr_best大于等于载波个数A的2倍,将此时的参数存入FIFOl,跳转至步骤2)继续读取下一路载波参数； .4)若Addr_in减去Addr_best大于M,进入步骤5);若Addr_in减去Addr_best小于等于M将此时的载波参数存入FIF01，跳转至步骤2)继续读取下一路载波参数；所述的 Λ 32 其中N为三角函数内插后的输出符号个数； .5)以Addr_best为起始地址，A为间隔，从RAMl中读取4N个采样点，获取位定时偏差值； .6)以Addr_best-1为起始地址，A为间隔，从RAMl中读取4N个采样点，根据步骤5)获得的位定时偏差值，对4N个米样点做三角函数内插后,输出N个符号，同时将此时的载波参数存入FIFOl中，跳转至步骤2)继续读取下一路载波参数； . 7)将步骤6)中输出的N个符号的实部与虚部数据转换为幅度和相位数据； .8)将步骤7)中得到的幅度和相位数据按载波号存入RAM2中，第η路每存入一个数据，η=1, 2，3...Α,该路输入数据地址Addr_in_mid_n加I,并且将各路的初始参数,依次写Λ FIF02中；所述的初始参数包括载波编号Channel_index、载波帧头指示信号initial_flag (Channel_...

【专利技术属性】
技术研发人员：田嘉，龚险峰，惠腾飞，张剑，王大庆，
申请(专利权)人：西安空间无线电技术研究所，
类型：发明
国别省市：