基于軟件無線電的衛星通信模擬源的實現
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信源數據根據數據協議編碼成幀和串／并轉換后送給基帶調制模塊，這里初步選用了三種典型協議(ISOHDLC，ANSI ADCCP和JBll98．1A-2004)，用戶根據需要可以自行擴充。ISO HDLC為國際化標準組織(ISO)制定的面向比特規程的高級數據鏈路控制協議(HDLC)。ANSI ADCCP協議幀的基本結構與ISOHDLC基本相同，主要的區別在于前者的幀校驗序列字段(FCS)的生成多項式為
。 GJ-B1198.1A-2004標準規定了航天器遙測遙控的基本數據結構，其遙控數據幀包括啟動序列、地址同步字、方式字、注入數據幀、開關指令幀、循環冗余檢錯碼和結束序列。I／Q數據在直擴模塊中選擇需要擴譜與否，擴譜所用PN碼為移位寄存器級聯生成的m序列，信息數據與PN碼直接異或就能實現擴譜。
對于數字相位調制方式(如BPSK，QPSK和OQPSK等)，數據經過成形和內插濾波后再正交調制到中頻上，其實現方式遵循軟件無線電調制基本理論，如圖3所示。本文引用地址：http://www.104case.com/article/157005.htm
為了將信號頻譜限制在一個合理的范圍內，需要對信號進行成形濾波。平方根升余弦滾降濾波器是無線通信中最常用的一種成形濾波器，它可以消除理想低通濾波器設計的困難。其過渡帶平滑，通過引入滾降系數來改變傳輸信號的成形波形，可以減小抽樣定時脈沖誤差所帶來的影響。基帶信號經過成形濾波以后，在進行數字上變頻之前，為了提高信號的采樣速率，需要對輸入信號進行內插，同時需要濾波器以濾除高頻鏡像。成形濾波器和內插濾波器可以合并為一個FIR濾波器，其系數可由Matlab中的rcosine()函數生成。濾波器系數可存儲在FP-GA的ROM中，使用時以查找表方式讀出，由于數據為單比特串行輸入，成形內插濾波操作僅為濾波器系數之間的加減運算，無乘法運算。這樣既提高了系統的處理速度，又節省了乘法器資源。
從理論上來說，各種通信信號都可以用正交調制方法加以實現。根據圖1，可以寫出時域表達式為：
式中：fc為載波頻率。調制信號的信息包含在I(t)和Q(t)內，各種調制方式下的I／Q數據由基帶數據調制模塊生成。由于各種調制信號的都是在數字域實現的，故在數字域實現時要對上式進行數字化：
式中：fs為采樣頻率。當采樣頻率為載波角頻率的4倍時，式(2)中cos和sin項變為0或±1，可省去混頻乘法器和數控振蕩器(NCO)，使調制模塊大為簡化。
NCO在軟件系統中作用非常重要，它既可產生混頻用的本振(LO)信號，又可用來輸出FM和FSK調制信號。一種常用的實現NCO的方法是采用坐標旋轉數字計算方法(CORDIC)算法。CORDIC的基本思想是采用逐次逼近的算法實現三角函數的計算，其優點是只進行加減運算和移位操作，結合并行處理和加流水線，可以實現每一個時鐘周期輸出一個經過n位迭代的結果。該NCO模塊的基本功能是由相位控制字來產生正弦和余弦分量輸出。數據源控制NCO的相位控制字就可產生FM調制數據。數據源控制NCO相位控制字在兩個常數頻率中選擇切換，便可產生2FSK調
制數據。
3 模擬源的指標測試
安捷倫公司的矢量信號分析儀89641A可分析各種模擬和數字調制信號，作為接收機可顯示調制信號的各種信息(如時域波形、頻譜以及星座圖等)，作為測試儀表可定量分析被測信號的調制精度(如EVM、相位誤差和載波頻率誤差等)。采用89641A對本衛星通信模擬源中頻輸出信號進行測試，不同調制方式下的矢量幅度誤差(EVM)如表1所示。可以看出，各種調制方式下的EVM指標均良好。目前該信號源已成功應用
到某衛星通信系統中，工作正常。
4 結語
基于軟件無線電構架的衛星通信模擬源以軟件無線電基本理論為依據，以FPGA為基本實現平臺，具有很強的適用性與兼容性，無需改動硬件就可按用戶要求進行軟件升級，可靠性高。它既可應用于國防軍事上(如軍用衛星通信和電子戰系統)，又可應用于和平時期國民生產的各個方面(如GSM，衛星電視，3G通信等)，具有很大的經濟效益和推廣價值，對雷達通信一體化技術、衛星對抗技術都具有巨大的推動和發展作用，有著良好的社會效益。
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