軟件無線電在小衛星多功能地面站中的應用

摘要：介紹一個SDR Software Defined Radio?多功能地面站發射系統的設計與實現。

    關鍵詞：SDR 地面站 數字上變頻器 Inverse-SINC預補償濾波

隨著Ａ／Ｄ／Ａ器件與ＤＳＰ處理器的迅速發展，使得軟件無線電技術廣泛地應用于陸上移動通信、衛星移動通信與全球定位系統等。本文利用軟件無線電的思路，針對中科院創新一號低軌移動小衛星多功能地面站設計的具體要求，研制了一套基于軟件無線電技術的多信道發射機設備。該地面站發射系統數字基帶部分采用全軟件化設計，核心部件是可編程的ＤＳＰ及ＦＰＧＡ，可同時處理三路信號。該設備具有以下三個優點：多模工作；無線通信系統可升級；發射配置動態更改。該設備可根據實際需要靈活配置系統，適用范圍大大擴展。

１ 系統構成

ＳＤＲ地面站發射系統如圖１所示。該系統的發射速率為２．４ｋｂｐｓ窄帶、２．４ｋｂｐｓ擴頻、１９．２ｋｂｐｓ窄帶或它們混合的速率。中頻分別為１８．４５ＭＨｚ、２０ＭＨｚ、２１．８５ＭＨｚ。ＤＡＣ的采樣頻率為７８．３３６ＭＨｚ。發射系統中ＦＰＧＡ實現ＦＩＦＯ、信道編碼、擴頻、內插濾波、數字上變頻、信道合成、ＤＡＣ預補償濾波器等功能。這些功能都集成在一片Ｘｉｌｉｎｘ ＶｉｒｔｅｘＩＩ芯片中。

圖1 FPGA發射機功能模塊圖

２ ＦＰＧＡ部分功能模塊

２．１ ＦＩＦＯ模塊

ＦＩＦＯ完成數據緩存功能。為了節省不必要的資源，設計了一個長度為３２、深度為２的ＦＩＦＯ。即當一個寄存器３２位取完時發出中斷給ＤＳＰ，同時讀、寫寄存器指針變換，ＤＳＰ響應中斷向ＦＩＦＯ寫數，此時數據還在不斷地讀出。這樣就實現了用最少的資源實現數據緩存。

２．２ 信道編碼

在實際信道上傳輸數字信號時，由于信道傳輸特性不理想及加性噪聲的影響，所收到的數字信號不可避免地會發生錯誤。采用信道編碼可以將誤碼率降低。本系統主要采用性能較優的卷積編碼和差分編碼等。

    對于窄帶信號還有擾碼（ＣＣＩＴＴ Ｖ．３５）。擾碼能改善位定時恢復的質量，還能使信號頻譜彌散而保持穩恒，能改善幀同步和自適應時域均衡等子系統的性能。

對于擴頻信號還有擴頻編碼。在直擴系統中，用偽隨機序列將傳輸信息擴展，在接收時又用它將信號壓縮，并使干擾信號功率擴散，提高了系統的抗干擾能力。

編碼過程在ＤＳＰ的控制下進行，數據從ＤＳＰ送出，并標識信道特征，ＦＰＧＡ識別后進入相應的編碼通道，這樣三路信道可以分時進行編碼處理。由于硬件速度快的特點，可視為同時處理。

２．３ 信道合成

信道合成模塊由內插濾波器、數字上變頻、信道復接三部分組成。

２．３．１ 內插濾波器

[1] [2] [3] 

【軟件無線電在小衛星多功能地面站中的應用】相關文章：

現代小衛星技術在對地觀測中的應用05-02

衛星遙感在濕地研究中的應用04-26

人居環境規劃中遙感小衛星的應用前景廣闊04-26

TEQC軟件求解GPS衛星高度角的應用與分析05-02

小衛星星務管理軟件的設計04-27

試論衛星通信在鐵路施工中的應用04-26

氣象衛星云圖在防汛中的應用04-30

數字化技術在衛星總裝中的應用05-02

北京地面站衛星遙感資料信息管理系統05-03

軟件工程在軟件開發中的應用論文04-27