随着A/D/A器件与DSP处理器的迅速发展,使得软件无线电技术广泛地应用于陆上移动通信､卫星移动通信与全球定位系统等｡本文利用软件无线电的思路,针对中科院创新一号低轨移动小卫星多功能地面站设计的具体要求,研制了一套基于软件无线电技术的多信道发射机设备｡该地面站发射系统数字基带部分采用全软件化设计,核心部件是可编程的DSP及FPGA,可同时处理三路信号｡该设备具有以下三个优点:多模工作;无线通信系统可升级;发射配置动态更改｡该设备可根据实际需要灵活配置系统,适用范围大大扩展｡
1 系统构成
从SDR地面站发射系统如图1所示｡该系统的发射速率为2.4kbps窄带､2.4kbps扩频､19.2kbps窄带或它们混合的速率｡中频分别为18.45MHz､20MHz､21.85MHz｡DAC的采样频率为78.336MHz｡发射系统中FPGA实现FIFO､信道编码､扩频､内插滤波､数字上变频､信道合成､DAC预补偿滤波器等功能｡这些功能都集成在一片Xilinx VirtexII芯片中｡
2 FPGA部分功能模块
2.1 FIFO模块
FIFO完成数据缓存功能｡为了节省不必要的资源,设计了一个长度为32､深度为2的FIFO｡即当一个寄存器32位取完时发出中断给DSP,同时读､写寄存器指针变换,DSP响应中断向FIFO写数,此时数据还在不断地读出｡这样就实现了用最少的资源实现数据缓存｡
2.2 信道编码
在实际信道上传输数字信号时,由于信道传输特性不理想及加性噪声的影响,所收到的数字信号不可避免地会发生错误｡采用信道编码可以将误码率降低｡本系统主要采用性能较优的卷积编码和差分编码等｡
对于窄带信号还有扰码(CCITT V.35)｡扰码能改善位定时恢复的质量,还能使信号频谱弥散而保持稳恒,能改善帧同步和自适应时域均衡等子系统的性能｡
对于扩频信号还有扩频编码｡在直扩系统中,用伪随机序列将传输信息扩展,在接收时又用它将信号压缩,并使干扰信号功率扩散,提高了系统的抗干扰能力｡
编码过程在DSP的控制下进行,数据从DSP送出,并标识信道特征,FPGA识别后进入相应的编码通道,这样三路信道可以分时进行编码处理｡由于硬件速度快的特点,可视为同时处理｡
2.3 信道合成
信道合成模块由内插滤波器､数字上变频､信道复接三部分组成｡
2.3.1 内插滤波器
各信道滤波器性能指标如表1所示｡
为了以最少的滤波器阶数得到较低的符号间干扰和高阻带衰减,成形滤波器采用一个根升余弦滤波器,滚降系数0.4｡其频域表达式为:
式中α为滚降因子,取0.4｡
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