基于分散導頻的調制解調器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于分散導頻的調制解調器，它涉及通信領域中采用高階調制的通信系統(tǒng)的調制解調技術。本發(fā)明在通信系統(tǒng)的基本結構上，改進了幀格式，通過添加分散導頻，降低了載波恢復的復雜度，提高了解調器載波恢復的性能。它的實現(xiàn)過程簡單有效，十分適合采用了高階調制方式的通信系統(tǒng)。
【專利說明】
基于分散導頻的調制解調器
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及無線通信領域中的一種基于分散導頻的調制解調器，特別適用于用作衛(wèi)星通信系統(tǒng)中采用高階調制的通信系統(tǒng)的調制解調器?！颈尘凹夹g】
[0002]由于覆蓋面廣、通信距離遠、組網靈活、機動性能優(yōu)越等特點，衛(wèi)星通信的應用領域越來越廣闊。衛(wèi)星通信信號的調制方式靈活可變，常見的包括BPSK、QPSK、8PSK、16APSK 等。其中16APSK等高階調制方式擁有更高的頻帶利用率，因此在帶寬受限的通信系統(tǒng)中擁有重要作用。但是隨之而來的是解調過程的復雜化，尤其是載波恢復環(huán)節(jié)對解調器提出了更高的要求。
[0003]本發(fā)明主要應用于采用高階調制的衛(wèi)星通信系統(tǒng)，支持多種調制模式如16APSK， 8PSK等。在發(fā)送的幀結構中采用256個數據比特與8個導頻比特交替排列的方式，從而在接收環(huán)節(jié)利用固定位置的導頻數據進行載波恢復。
[0004]傳統(tǒng)的非數據輔助的方法難以實現(xiàn)對16APSK等高階調制方式的載波恢復，并且恢復性能欠佳。本發(fā)明提出的基于分散導頻的調制解調器，通過在信息序列中插入導頻，降低了載波恢復的實現(xiàn)難度，同時提高了載波恢復性能。
【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的在于避免上述【背景技術】中的不足之處而提供一種能夠在高階調制模式下正常工作的專用調制解調器，本發(fā)明還具有多模式、多速率、同步時間短、集成化程度高、性能穩(wěn)定可靠、重量輕、功耗低、結構簡單等特點。
[0006]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的:基于分散導頻的調制解調器，包括監(jiān)控單元1、按鍵盤2、液晶顯示器3、電源4和中頻單元6,其特征在于:還包括基帶調制解調模塊5,其中中頻單元6入端1腳與外部L頻段中頻輸入端口 A連接，中頻單元6通過端口 A接收外部中頻信號， 中頻單元6出端2腳與L頻段中頻輸出端口 B連接，通過端口 B輸出中頻信號，中頻單元6入端4 腳通過數據線與監(jiān)控單元1出端5腳相連，接收來自監(jiān)控單元1的頻點和電平等控制信息，中頻單元6出入端3腳與基帶調制解調模塊5出入端2腳連接，中頻單元6接收基帶調制解調模塊5送來的調制信息，并將中頻解調后的信號輸出給基帶調制解調模塊5,基帶調制解調模塊5入端3腳與外部數據源輸入端口 C連接，將外部數據信息接入到基帶調制解調模塊5進行調制，基帶調制解調模塊5出端4腳與外部數據源輸出端口 D連接，將解調后的信息輸出到外部端口，基帶調制解調模塊5入端1腳通過數據線與監(jiān)控單元1出端3腳相連，將監(jiān)控送出的信息速率、調制方式和編碼方式等控制信息給基帶調制解調模塊，監(jiān)控單元1的液晶顯示器出端4腳通過數據線與液晶顯示器3的數據輸入端口 1腳連接，顯示各單元工作狀態(tài)，監(jiān)控單元1的鍵盤數據入端2腳通過數據線與按鍵盤2的數據出端1腳連接，接收鍵盤控制信息，監(jiān)控單元1的遠控數據輸入輸出端口 1腳通過數據線與外部RS-485接口 E端口連接，電源4輸出端口+￥1、+￥2、+￥3、+￥4電壓端分別與監(jiān)控單元、基帶調制解調模塊、中頻單元的電源端連接。
[0007]本發(fā)明基帶調制解調模塊5由信道編碼器7、成形濾波器8、D/A變換器9、低通濾波器l〇、A/D變換器11、數字下變頻器12、匹配濾波器13、位定時恢復電路14、載波恢復電路15、 信道譯碼器16組成；
[0008]其中信道編碼器7入端1腳與外部數據源輸入端口 C連接，將外部數據進行信道編碼，信道編碼器7出端2腳與成形濾波器8入端1腳連接，將編碼后的數據進行基帶成形濾波， 成形濾波器8出端2腳與D/A變換器9入端1腳連接，將成形后的數據送入D/A變換器9進行數模轉換，D/A變換器9出端2腳與低通濾波器10入端1腳連接，將D/A變換器9輸出的模擬信號進行低通濾波，低通濾波器10出端2腳與中頻單元6入端3腳連接，完成中頻調制，監(jiān)控單元1 的出端3腳與成形濾波器8的入端3腳連接，配置成形參數;A/D變換器11對中頻單元6輸入的基帶信號進行進行模/數變換，將模/數變換后的數據輸入數字下變頻器12的入端1腳，數字下變頻器12將信號進行數字變頻后經出端2腳輸出至匹配濾波器13的入端1腳，匹配濾波器13將輸入的數字下變頻信號進行波形匹配，將波形匹配后的信號經出端2腳輸入至定時恢復模塊14的輸入端1腳，定時恢復模塊14對輸入的波形匹配后的信號進行數據處理提取定時誤差信號，根據定時誤差信號來進行環(huán)路的定時調整，恢復信號的最佳采樣點，定時恢復模塊14的出端2腳將定時調整后的數據輸出至載波恢復電路15的入端1腳，利用分散導頻提取出載波誤差信息，載波恢復電路15出端2腳與數字下變頻器12入端2腳連接，進行載波恢復，位定時恢復電路(14)將解調后的信號經出端3腳輸出至信道譯碼模塊16的入端1腳， 信道譯碼模塊16將譯碼后數據經出端2腳輸出至外部數據源輸出端口 D，監(jiān)控單元1將參數配置經出端3腳輸出至定時恢復模塊14的監(jiān)控入端4腳。信道編碼器7、成形濾波器8、D/A變換器9、低通濾波器10、A/D變換器11、數字下變頻器12、匹配濾波器13、位定時恢復電路14、 載波恢復電路15、信道譯碼器16各入端6腳與電源4出端+V1電源端連接、各入端7腳與地端連接。
[0009]本發(fā)明與【背景技術】相比具有如下優(yōu)點:[〇〇1〇] 1.本發(fā)明是一種基于分散導頻的解調裝置，對于高階調制有良好的解調性能，同步時間短，通信效率高，具有數據速率和中頻頻率、調制方式可變等特點，同時具備完善的監(jiān)控功能，因此在衛(wèi)星通信系統(tǒng)中得到了廣泛的應用。
[0011]2.本發(fā)明集成化程度高，功耗低，整機調試工作量小，性能穩(wěn)定可靠，能夠在較惡劣的環(huán)境(_l〇°C?55°C)條件下正常工作。[〇〇12]3.本發(fā)明采用標準外形結構，結構簡單，內部緊湊，成本低，具有推廣應用價值。【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明的原理方框圖。
[0014]圖2是本發(fā)明基帶調制解調模塊的電原理圖?！揪唧w實施方式】
[0015]參照圖1至圖2,本發(fā)明基于分散導頻的調制解調器，包括監(jiān)控單元1、按鍵盤2、液晶顯示器3、電源4、中頻單元6和基帶調制解調模塊5,圖1是本發(fā)明的原理方框圖，實施例按圖1連接線路。其中監(jiān)控單元1出入端1腳通過RS-485接口與外部監(jiān)控系統(tǒng)入端口 E連接，用于實施對本機的監(jiān)測和控制，監(jiān)控單元1入端2腳與按鍵盤2出端1腳連接，通過本機的按鍵操作修改或監(jiān)測本機的狀態(tài)，并通過與監(jiān)控單元1出端4腳連接的液晶顯示器3顯示。監(jiān)控單元1出端5腳與中頻單元6入端4腳連接，用于控制中頻收發(fā)本振源的頻率變化和中頻輸出信號的功率電平，并檢測它的工作狀態(tài)。監(jiān)控單元1出端3腳與基帶調制解調模塊5入端1腳連接，用于控制本機的信息速率和調制方式等工作參數，并檢測它的信噪比等工作狀態(tài)。監(jiān)控單元1其作用就是通過這些控制和監(jiān)測端口控制本機的正常工作，實施例采用市售專用CPU 集成電路C8051F023、專用集成電路74LVC4245A、EPM 7064STI44-7、時鐘電路DS12C887、485 接口電路MAX489EH)制作。液晶顯示器3實施例采用RICH24201-3英文顯示液晶制作。按鍵盤 2實施例采用Ro按鍵制作。
[0016]中頻單元6出入端3腳與基帶調制解調模塊5出入端2腳連接，其作用是對基帶調制解調模塊5輸出的基帶信號進行中頻調制，以及將接收到的中頻信號中頻解調后送給基帶調制解調模塊5,中頻單元6出端2腳與L頻段中頻輸出端口B連接，其作用是將中頻調制后的中頻信號輸出。中頻單元6入端1腳與外部L頻段中頻輸入端口A連接，其作用是接收外部輸入的中頻信號，并對輸入的中頻信號進行正交解調。中頻單元6其作用就是對基帶調制解調模塊5輸出的基帶信號進行中頻調制，并把調制后的中頻信號輸出。實施例采用專用的有源調制芯片AD8345、有源解調芯片AD8348制作。
[0017]本發(fā)明基帶調制解調模塊5由信道編碼器7、成形濾波器8、D/A變換器9、低通濾波器l〇、A/D變換器11、數字下變頻器12、匹配濾波器13、位定時恢復電路14、載波恢復電路15、 信道譯碼器16組成。實施例基帶調制解調模塊5的電原理連接線路如圖2所示。其中信道編碼器7其作用是完成數據的差分編碼、卷積編碼，成形濾波器8其作用是完成編碼后數據的基帶成形，D/A變換器9其作用是對成形后的信號進行D/A變換器，實施例采用兩片D/A芯片 AD9762制作。低通濾波器10,用于濾除數字處理過程中產生的信號頻譜的諧波分量，實施例采用LC濾波器。A/D變換器11其作用是完成模數轉換，數字下變頻器12其作用是對接收信號進行正交數字下變頻器，匹配濾波器13其作用是完成對接收信號的波形匹配，位定時恢復電路14其作用是通過位定時跟蹤環(huán)路的調整，在接收端取得信號的最佳采樣點，載波恢復電路15其作用是完成相干解調的載波恢復電路，信道譯碼器16其作用是對解調基帶輸出的數據進行糾錯譯碼處理。實施例信道編碼器7、成形濾波器8、數字下變頻器12、匹配濾波器 13、位定時恢復電路14、載波恢復電路15、信道譯碼器16各個功能模塊采用單片F(xiàn)BGA芯片 EP2C35F484I8 制作。[〇〇18]本發(fā)明電源4其作用提供各級部件直流工作電壓，實施例采用定制電源DLA50H，其輸出+V1電壓為+5伏、輸出+V2電壓為-5伏，+V3電壓為+15伏、輸出+V4電壓為+8伏。
[0019]本發(fā)明簡要工作原理如下:基于分散導頻的解調裝置在面對采用了高階調制、分散導頻的通信系統(tǒng)時，提取特定位置的導頻信息進行載波恢復，再利用恢復出的載波信息對數據信息進行處理，正確解調出對方發(fā)射的信號，其內部主要由監(jiān)控單元1、按鍵盤2、液晶顯示器3、電源4、基帶調制解調模塊5、中頻單元6組成。各部分均采用了模塊化設計技術， 構成具有獨立功能的相應單元。
[0020]在基于分散導頻的解調裝置工作過程中，外部數據源輸入信號首先進入解調裝置的基帶調制解調模塊5,基帶調制解調模塊5對輸入信號進行信道編碼，數據成幀，并在成幀時加入分散導頻。這之后進行基帶成形，并將基帶成形后的數據送中頻單元6進行中頻調制，中頻單元6將調制后的中頻信號輸出。而接收時，中頻單元6接收外部輸入的中頻信號， 并對輸入的中頻信號進行正交解調，然后把解調后的零中頻信號送基帶調制解調模塊5,基帶調制解調模塊5對輸入的復基帶信號進行解調，并把解調后的數據輸出。通信過程中，監(jiān)控單元1完成中頻收發(fā)本振源的頻率選擇、中頻輸出信號的功率電平設置、調制解調參數的設置、本機工作信噪比的檢測等功能。
[0021]本發(fā)明的安裝結構如下:整機采用標準1U機箱，機箱內部采用模塊化結構，每個模塊都采用獨立的電路來實現(xiàn);整機外形尺寸為482.6毫米X 44毫米X 420毫米，在機箱兩側可以安裝滑動導軌，機箱前部安裝有液晶顯示器3、按鍵盤2和指示燈，機箱后部安裝有電源插座、中頻輸入端口 A插座、中頻輸出端口 B插座、外部數據源輸入端口 C插座、外部數據源輸出端口 D插座、以及標準RS — 485遠控接口 E插座，組裝成本發(fā)明。
【主權項】
1.一種基于分散導頻的調制解調器，包括監(jiān)控單元(1)、按鍵盤(2)、液晶顯示器(3)、電 源(4)和中頻單元(6)，其特征在于:還包括基帶調制解調模塊(5)，其中中頻單元(6)入端1 腳與外部L頻段中頻輸入端口A連接，中頻單元(6)通過端口A接收外部中頻信號，中頻單元 (6)出端2腳與L頻段中頻輸出端口 B連接，通過端口 B輸出中頻信號，中頻單元(6)入端4腳通 過數據線與監(jiān)控單元(1)出端5腳相連，接收來自監(jiān)控單元(1)的頻點和電平等控制信息，中 頻單元(6)出入端3腳與基帶調制解調模塊(5)出入端2腳連接，中頻單元(6)接收基帶調制 解調模塊(5)送來的調制信息，并將中頻解調后的信號輸出給基帶調制解調模塊(5)，基帶 調制解調模塊(5)入端3腳與外部數據源輸入端口 C連接，將外部數據信息接入到基帶調制 解調模塊(5)進行調制，基帶調制解調模塊(5)出端4腳與外部數據源輸出端口D連接，將解 調后的信息輸出到外部端口，基帶調制解調模塊(5)入端1腳通過數據線與監(jiān)控單元(1)出 端3腳相連，將監(jiān)控送出的信息速率、調制方式和編碼方式等控制信息給基帶調制解調模 塊，監(jiān)控單元(1)的液晶顯示器出端4腳通過數據線與液晶顯示器(3)的數據輸入端口 1腳連 接，顯示各單元工作狀態(tài)，監(jiān)控單元(1)的鍵盤數據入端2腳通過數據線與按鍵盤(2)的數據 出端1腳連接，接收鍵盤控制信息，監(jiān)控單元(1)的遠控數據輸入輸出端口 1腳通過數據線與 外部RS-485接口 E端口連接，電源(4)輸出端口 +V1、+V2、+V3、+V4電壓端分別與監(jiān)控單元、基 帶調制解調模塊、中頻單元的電源端連接。2.根據權利要求1所述的基于分散導頻的調制解調器，其特征在于:基帶調制解調模塊 (5)由信道編碼器(7)、成形濾波器(8)、D/A變換器(9)、低通濾波器(10)、A/D變換器(11)、數 字下變頻器(12)、匹配濾波器(13)、位定時恢復電路(14)、載波恢復電路(15)、信道譯碼器 (16)組成；其中信道編碼器(7)入端1腳與外部數據源輸入端口 C連接，將外部數據進行信道編碼， 信道編碼器(7)出端2腳與成形濾波器(8)入端1腳連接，將編碼后的數據進行基帶成形濾 波，成形濾波器(8)出端2腳與D/A變換器(9)入端1腳連接，將成形后的數據送入D/A變換器 (9)進行數模轉換，D/A變換器(9)出端2腳與低通濾波器(10)入端1腳連接，將D/A變換器(9) 輸出的模擬信號進行低通濾波，低通濾波器(10)出端2腳與中頻單元(6)入端3腳連接，完成 中頻調制，監(jiān)控單元(1)的出端3腳與成形濾波器(8)的入端3腳連接，配置成形參數;A/D變 換器(11)對中頻單元(6)輸入的基帶信號進行進行模/數變換，將模/數變換后的數據輸入 數字下變頻器(12)的入端1腳，數字下變頻器(12)將信號進行數字變頻后經出端2腳輸出至 匹配濾波器(13)的入端1腳，匹配濾波器(13)將輸入的數字下變頻信號進行波形匹配，將波 形匹配后的信號經出端2腳輸入至定時恢復模塊(14)的輸入端1腳，定時恢復模塊(14)對輸 入的波形匹配后的信號進行數據處理提取定時誤差信號，根據定時誤差信號來進行環(huán)路的 定時調整，恢復信號的最佳采樣點，定時恢復模塊(14)的出端2腳將定時調整后的數據輸出 至載波恢復電路(15)的入端1腳，利用分散導頻提取出載波誤差信息，載波恢復電路(15)出 端2腳與數字下變頻器(12)入端2腳連接，進行載波恢復，位定時恢復電路(14)將解調后的 信號經出端3腳輸出至信道譯碼模塊(16)的入端1腳，信道譯碼模塊(16)將譯碼后數據經出 端2腳輸出至外部數據源輸出端口 D，監(jiān)控單元(1)將參數配置經出端3腳輸出至定時恢復模 塊(14)的監(jiān)控入端4腳。信道編碼器(7)、成形濾波器(8)、D/A變換器(9)、低通濾波器(10)、 數字下變頻器(12)、匹配濾波器(13)、位定時恢復電路(14)、載波恢復電路(15)、信道譯碼 器(16)各入端6腳與電源(4)出端+V1電源端連接、各入端7腳與地端連接。
【文檔編號】H04L27/26GK106027442SQ201610281605
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月3日
【發(fā)明人】陳敬喬, 王賽宇, 李勇, 尚春杰, 孫晨華, 郝學坤
【申請人】中國電子科技集團公司第五十四研究所