软件无线电在一号小卫星多功能地面站中应用

2014-2-22 22:46| 发布者: 闪电| 查看: 78| 评论: 0|来自: 网络

摘要: 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 ...

成形滤波器设计采用频率采样技术,这样可以得到阶数较低､性能较好的滤波器｡成形滤波器一般采用4倍或8倍的内插系数｡先用MATLAB把滤波器阶数和系数确定下来,这样可以用移位加运算代替乘法以节省大量硬件资源｡在FPGA实现时,采用DA(Distribute Algorithm)技术｡DA技术提出了二十多年,广泛应用于线性时不变信号处理,已被证明不适用于可编程DSP的固定指令系统结构,但是用FPGA实现却是个好的选择--DA电路中没有直接的乘法器,乘法可由查找表得到｡

CIC滤波器是一种灵活的无乘法滤波器,适合于硬件实现,并可处理任意大的数据率变换｡由此,第二级内插滤波采用CIC滤波器是最佳选择｡

在不降低性能的前提下,从节省资源的角度考虑,各信道内插滤波器分为两步实现:第一级FIR成形滤波器,第二级内插滤波器采用五级CIC滤波器｡各信道滤波器内插分解为两级,大内插系数滤波器由CIC完成,其结构如图2所示｡实验结果表明这样做并不影响性能｡

三路信道内插滤波器分别描述如下:

(1)2.4kbps窄带信号:编码后信号采样率为4.8kHz,要用78.336MHz进行采样,必须经过78336/4.8=16320倍内插｡第一级采用75阶8倍内插成形FIR滤波器,第二级采用2040倍五级CIC内插滤波器｡

(2)19.2kbps窄带信号:编码后信号采样率为38.4kHz,要用78.336MHz进行采样,必须经过2040倍内插｡第一级采用75阶8倍内插成形FIR滤波器,第二级采用255倍五级CIC内插滤波器｡该路信道所有内插滤波器频率响应如图3所示｡

(3)2.4kbps扩频信号:编码后信号采样率为1.224MHz,要用78.336MHz进行采样,必须经过64倍内插｡第一级采用25阶4倍内插成形FIR滤波器,第二级采用16倍五级CIC内插滤波器｡

2.3.2 数字上变频

数字上变频器的主要功能是对输入数据进行各种调制和频率变换,即在数字域内实现调制和混频｡笔者设计了三个单路数据DUC｡
在BPSK调制模式中,内插滤波器把数据流采样频率升至时钟频率后,通过载波NCO进行混频｡DUC设计取22位累加器,SIN/COS的分辨率为12位｡其频率输出调谐精度为18.68Hz｡NCO简单结构如图4所示｡

2.3.3 信道复接

三路信道分别完成数字上变频后经过一个加法器变为一路信号送至DAC,这样只需要一个RF模块就可完成发射功能｡如图5给出了发射机信道复接后的频谱｡

2.4 Inverse-SINC预补偿滤波器

Inverse-SINC预补偿滤波器用于补偿发射时由DAC采样保持工作导致的频率响应的失真｡该偏差在21.85MHz时为-1.142dB｡为了达到性能最优化,采用频率采样的方法设计了一个11阶的补偿滤波器,该滤波器频率响应如图6所示｡