專利名稱：一種基帶數(shù)字信號(hào)編碼調(diào)制一體化系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于空間通信領(lǐng)域，涉及一種星載數(shù)傳發(fā)射機(jī)中完成基帶信號(hào)編碼、調(diào)制多功能一體化的控制技術(shù)，即本發(fā)明涉及一種基帶數(shù)字信號(hào)編碼調(diào)制一體化系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
星載數(shù)傳發(fā)射機(jī)的主要任務(wù)是將有效載荷探測(cè)的科學(xué)數(shù)據(jù)及工程遙測(cè)參數(shù)進(jìn)行編碼、調(diào)制和放大后通過天線傳輸?shù)降孛娼邮照?。目前，一些深空探測(cè)器上下行數(shù)傳發(fā)射機(jī)主要采用模擬低中頻調(diào)制方案。將來自有效載荷的基帶數(shù)據(jù)或遙測(cè)數(shù)據(jù)完成信道編碼處理后，首先調(diào)制在模擬中頻上；經(jīng)過中頻濾波、放大等中頻處理環(huán)節(jié)之后，經(jīng)過上變頻、射頻功率放大、射頻濾波等環(huán)節(jié)后送至發(fā)射天線。模擬中頻調(diào)制方案需要多級(jí)變頻，使得電路復(fù)雜；如果要實(shí)現(xiàn)不同基帶信號(hào)碼速率對(duì)應(yīng)選擇不同調(diào)制方式，控制電路復(fù)雜、靈活性較差，難以適應(yīng)不同空間科學(xué)探測(cè)任務(wù)的應(yīng)用需求。而且，復(fù)雜的模擬電路導(dǎo)致發(fā)射機(jī)的體積、重量和功耗較大，系統(tǒng)不能實(shí)現(xiàn)輕小型化。隨著軟件無線電理論和半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，大規(guī)模的可編程數(shù)字集成芯片F(xiàn)PGA(現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)技術(shù)得到快速發(fā)展。原本需要多個(gè)模擬分立元器件才能完成的基帶信號(hào)處理功能，可在單個(gè)FPGA芯片上完成。本發(fā)明的申請(qǐng)人于2012年5月的電訊技術(shù)雜志上發(fā)表了文章編號(hào)為:1001-893X(2012)05-0668-06，名稱為“深空通信Ka頻段數(shù)傳發(fā)射機(jī)基帶電路單元實(shí)現(xiàn)”的文章，在這篇文章中詳細(xì)闡述了用于深空通信下行鏈路Ka頻段發(fā)射機(jī)中基帶數(shù)據(jù)編碼調(diào)制一體化電路單元的結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)原理。電路單元將來自外部的的串行輸入數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為8位并行數(shù)據(jù)，組成RS編碼所需的固定幀長(zhǎng)。然后，由級(jí)聯(lián)編碼模塊進(jìn)行RS編碼交織、同步加擾以及CC編碼。實(shí)現(xiàn)CCSDS(the Consultative Committee for Space Data Systems)的“CCSDS131.0-B-l 藍(lán)皮書，，建議的RS碼為RS (255，223)，交織深度可以從2到5進(jìn)行選擇，同步標(biāo)識(shí)為“ 1ACFFC1D”，力口擾的生成多項(xiàng)式為:h(x) =x8+x7+X5+X3+1，CCHS(7，1/2)。最后，由外部控制指令根據(jù)數(shù)傳碼速率大小選擇對(duì)應(yīng)的調(diào)制方式。如果是低碼率遙測(cè)數(shù)據(jù)，則選用調(diào)制方式為PCM/PSK/PM ;較高碼速率和高碼率分別選擇BPSK/NRZ或SRRC-QPSK調(diào)制方式。然而，基于這篇文章所披露的技術(shù)方案在使用包絡(luò)過零點(diǎn)的非恒包絡(luò)SRRC-QPSK調(diào)制方式且功放工作于飽和狀態(tài)時(shí)，會(huì)導(dǎo)致已調(diào)信號(hào)頻譜擴(kuò)展和邊帶抬升。目前，在空間通信中，解決飽和功放非線性效應(yīng)的頻帶利用率較高的恒(準(zhǔn))包絡(luò)調(diào)制方式主要有GMSK(Guassian Filterd Minimum Shift Keying)和 SRRC-OQPSK兩種調(diào)制方式。考慮到技術(shù)應(yīng)用成熟程度和實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度，本發(fā)明采用了準(zhǔn)恒包絡(luò)的SRRC-OQPSK調(diào)制方式。該調(diào)制方式的包絡(luò)不過零點(diǎn)且起伏較小。此外，文章中對(duì)于如何更好的控制上述各種一體化的電路的協(xié)同工作并沒有給出相應(yīng)的技術(shù)手段，而高效的控制上述各電路單元的一體化工作也是實(shí)現(xiàn)一體化技術(shù)的必要技術(shù)手段。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，為克服上述技術(shù)問題本發(fā)明體用一種基帶數(shù)字信號(hào)編碼調(diào)制一體化的控制方法及系統(tǒng)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種基帶數(shù)字信號(hào)編碼調(diào)制一體化的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含:級(jí)聯(lián)編碼模塊、PCM/PSK/PM調(diào)制模塊和BPSK/NRZ調(diào)制模塊，其特征在于，所述系統(tǒng)還包含:用于控制所述級(jí)聯(lián)編碼模塊、PCM/PSK/PM調(diào)制模塊和BPSK/NRZ調(diào)制模塊編碼調(diào)制方式的控制子系統(tǒng)，該子系統(tǒng)進(jìn)一步包含:接口模塊，用于實(shí)現(xiàn)基帶數(shù)據(jù)輸入輸出接口功能選擇，且該接口模塊設(shè)置工程模式和調(diào)制模式兩種輸出模式，所述工程模式即數(shù)據(jù)輸出模式；第一多路器(MUX)，用于從接口模塊輸出的兩路數(shù)據(jù)中選擇一路輸出至后級(jí)電路，所述后級(jí)電路為級(jí)聯(lián)編碼模塊；SRRC-OQPSK調(diào)制模塊，用于對(duì)級(jí)聯(lián)編碼模塊編碼后的信號(hào)進(jìn)行SRRC-OQPSK調(diào)制，該調(diào)制模式在QPSK基礎(chǔ)上，采用了根升余弦濾波器對(duì)IQ兩路信號(hào)進(jìn)行濾波并對(duì)IQ兩路基帶信號(hào)中的一路信號(hào)進(jìn)行半個(gè)碼元相對(duì)偏移；第一數(shù)據(jù)分配器(DEMUX)，用于為輸入的經(jīng)級(jí)聯(lián)編碼模塊編碼的信號(hào)指定一輸出通道，所述輸出通道分別連接SRRC-OQPSK調(diào)制模塊和第二數(shù)據(jù)分配器(DEMUX)，該第二數(shù)據(jù)分配器用于為輸入的經(jīng)級(jí)聯(lián)編碼模塊編碼的信號(hào)指定與BPSK/NRZ調(diào)制模塊或PCM/PSK/PM調(diào)制模塊相連的某一輸出通道；第二多路器(MUX)，用于從輸入的SRRC-OQPSK調(diào)制模塊的調(diào)制信號(hào)和BPSK/NRZ調(diào)制模塊的調(diào)制信號(hào)中選擇一種調(diào)制信號(hào)進(jìn)行輸出；控制邏輯模塊，用于將輸入的外部控制信號(hào)轉(zhuǎn)化為某一控制指令，所述控制指令用于控制所述第一多路器、第二多路器、第一數(shù)據(jù)分配器和第二數(shù)據(jù)分配器進(jìn)行輸出選擇，并控制接口模塊以及級(jí)聯(lián)編碼模塊。上述SRRC-OQPSK調(diào)制模塊包括:星座映射子模塊、成形濾波子模塊、多級(jí)插值子模塊、乘法器和加法器；級(jí)聯(lián)編碼后的基帶數(shù)據(jù)經(jīng)所述星座映射子模塊轉(zhuǎn)換成I和Q兩路信號(hào)，兩路信號(hào)再分別由上述成形濾波子模塊和多級(jí)插值子模塊進(jìn)行成形濾波和多級(jí)插值，其中Q路信號(hào)相對(duì)I路信號(hào)進(jìn)行半個(gè)碼元周期延時(shí)，再將多級(jí)插值處理后的數(shù)字信號(hào)經(jīng)中頻調(diào)制后疊加輸出，即得到SRRC-OQPSK調(diào)制信號(hào)。上述級(jí)聯(lián)編碼模塊進(jìn)一步包含:RS編碼交織子模塊，用于對(duì)接口模塊輸入的信號(hào)進(jìn)行信道編碼；同步加擾子模塊，用于數(shù)據(jù)解幀時(shí)識(shí)別幀起始位置以正確地提取出信道編碼后的發(fā)射數(shù)據(jù)以及提高O和I之間的轉(zhuǎn)換密度；CC卷積子模塊，用于單比特糾錯(cuò)的信道編碼，該編碼能夠糾正傳輸幀中分散的單比特誤碼。上述接口模塊包括:數(shù)據(jù)接口 FIFO子模塊和內(nèi)部數(shù)據(jù)接口子模塊，兩個(gè)子模塊對(duì)應(yīng)兩種數(shù)據(jù)輸出模式，即工程模式和調(diào)試模式，所述調(diào)試模式在系統(tǒng)調(diào)試和功能驗(yàn)證時(shí)應(yīng)用；當(dāng)控制邏輯模塊輸出的控制指令為Ml為O時(shí)，工作模式測(cè)試模式，即輸入數(shù)據(jù)由內(nèi)部數(shù)據(jù)模塊產(chǎn)生；當(dāng)控制指令Ml為I時(shí)，工作模式為工程模式，輸入數(shù)據(jù)為外部接口FIFO輸入數(shù)據(jù)；當(dāng)控制邏輯模塊輸出的控制指令M2為0，M3為0，M4為00時(shí)，輸出信號(hào)調(diào)制方式為PCM/BPSK/PM ;當(dāng)控制邏輯模塊輸出的控制指令M2為0，M3為1，M4為01時(shí)，輸出信號(hào)調(diào)制方式為BPSK/NRZ ;當(dāng)控制邏輯模塊輸出的控制指令M2為1，M3為任意值，M4為10時(shí)，輸出信號(hào)調(diào)制方式為SRRC-OQPSK。上述系統(tǒng)還包含一本地時(shí)鐘配置單元，用于為各模塊提供合適的時(shí)鐘。上述控制邏輯模塊具體采用如下狀態(tài)機(jī)控制狀態(tài)機(jī)內(nèi)部的計(jì)數(shù)器、數(shù)據(jù)接口 FIFO子模塊以及級(jí)聯(lián)編碼模塊:上述狀態(tài)機(jī)用于完成512字節(jié)、交織深度為2的RS (255，223)編碼前組幀，所述狀態(tài)機(jī)包含9個(gè)狀態(tài)&、Sp S2、S3、S4、S5、S6、S7和S8，狀態(tài)機(jī)的輸出狀態(tài)信號(hào)包括計(jì)數(shù)使能、FIFO讀使能、RS編碼啟動(dòng)標(biāo)志、計(jì)數(shù)器循環(huán)計(jì)數(shù)，且計(jì)數(shù)器位寬為9，最大計(jì)數(shù)值為511 ；當(dāng)系統(tǒng)上電或復(fù)位時(shí)，所有的輸出狀態(tài)信號(hào)全部置0，計(jì)數(shù)器輸出為0，狀態(tài)機(jī)處于SO狀態(tài)；當(dāng)FIFO數(shù)據(jù)寫入達(dá)到444個(gè)信息字節(jié)時(shí)，狀態(tài)轉(zhuǎn)換為SI，計(jì)數(shù)器使能標(biāo)志置位，計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)，并輸出I個(gè)字節(jié)虛擬字符且虛擬字節(jié)用全零表示；再經(jīng)過I個(gè)時(shí)鐘周期，狀態(tài)轉(zhuǎn)換為S2，RS編碼啟動(dòng)標(biāo)志和FIFO讀使能信號(hào)置1，并輸出I個(gè)字節(jié)虛擬字符；再經(jīng)過I個(gè)時(shí)鐘周期，狀態(tài)轉(zhuǎn)換為S3，接口模塊開始輸出FIFO中已寫入的數(shù)據(jù)；計(jì)數(shù)器一直處于計(jì)數(shù)狀態(tài)，當(dāng)計(jì)數(shù)值為445時(shí)，即FIFO輸出第444個(gè)字節(jié)時(shí)，狀態(tài)轉(zhuǎn)換為S4, FIFO讀使能信號(hào)置0，接口模塊輸出FIFO中已寫入的數(shù)據(jù)；再經(jīng)過I個(gè)時(shí)鐘周期，即計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)值為446時(shí)，狀態(tài)轉(zhuǎn)換為S5，接口模塊輸出任意數(shù)據(jù)，所述任意數(shù)據(jù)能夠用全零字符表示；計(jì)數(shù)器繼續(xù)計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)值為511，即填充字符數(shù)目為64個(gè)字節(jié)和2個(gè)虛擬字節(jié)，共66個(gè)字符時(shí)，狀態(tài)轉(zhuǎn)換到S6，接口模塊的輸出數(shù)據(jù)為任意數(shù)據(jù)；當(dāng)FIFO中已有數(shù)據(jù)不少于444個(gè)字節(jié)時(shí)，狀態(tài)轉(zhuǎn)換為S7 ;否則，狀態(tài)轉(zhuǎn)換為S8,且FIFO中所述已有數(shù)據(jù)不包括已讀取的數(shù)據(jù)；當(dāng)狀態(tài)為S7時(shí)，接口模塊輸出兩個(gè)虛擬字符，即計(jì)數(shù)到I時(shí)，經(jīng)由狀態(tài)S7轉(zhuǎn)換為狀態(tài)S3 ；當(dāng)狀態(tài)為S8時(shí)，接口模塊輸出任意字符，當(dāng)計(jì)數(shù)到511時(shí)，狀態(tài)轉(zhuǎn)換為S6 ；當(dāng)交織深度為η時(shí)，只需改變FIFO的深度、計(jì)數(shù)器的位寬和計(jì)數(shù)值，就能夠?qū)崿F(xiàn)不同交織深度的編碼組幀；且在實(shí)現(xiàn)時(shí)，需保證FIFO深度大于256Xn，并保證計(jì)數(shù)器位寬大于2n，SO轉(zhuǎn)換到SI時(shí)的計(jì)數(shù)值為222Xn，S3轉(zhuǎn)換到S4的計(jì)數(shù)值為222Xn+1，S4轉(zhuǎn)換到S5的計(jì)數(shù)值為222Xn+2，S5轉(zhuǎn)換到S6的計(jì)數(shù)值為256Xn_l，S6轉(zhuǎn)換到S7的計(jì)數(shù)值不小于222Xn，S6轉(zhuǎn)換到S8的計(jì)數(shù)值為大于222Xn，S8轉(zhuǎn)換到S6的計(jì)數(shù)值為大于256Xn_l，就可以完成交織深度為η的RS (255，223)編碼組幀。總之，本發(fā)明公開一種應(yīng)用于星載數(shù)傳發(fā)射機(jī)基帶數(shù)字信號(hào)編碼、調(diào)制一體化功能的控制技術(shù)。該控制技術(shù)用于完成基帶數(shù)據(jù)的RS (Reed-Solomon)編碼接口數(shù)據(jù)選擇和編碼組幀，并可以根據(jù)不同(低、中、高)傳輸碼速率對(duì)應(yīng)選擇不同的調(diào)制模式功能。該控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)基帶信號(hào)編碼后按照下行低、中、高數(shù)據(jù)碼率對(duì)應(yīng)選擇PCM/PSK/PM(低碼率遙測(cè)數(shù)據(jù))、BPSK/NRZ (中碼速率)和SRRC-OQPSK (高碼率)調(diào)制方式。在默認(rèn)情況下，基帶信號(hào)按照兩級(jí)交織深度的RS (223,255)編碼后進(jìn)行編碼組幀，根據(jù)應(yīng)用需求，由外部控制序列修改個(gè)別參數(shù)就可以完成多級(jí)交織深度的RS (223，255)編碼組幀。通過多路器和數(shù)據(jù)分配器的組合，該控制技術(shù)能夠?qū)θN以上的調(diào)制方式進(jìn)行控制。在單個(gè)FPGA芯片中采用該控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)基帶數(shù)據(jù)的不同交織深度的RS編碼，也實(shí)現(xiàn)不同數(shù)據(jù)速率對(duì)應(yīng)選擇調(diào)制方式的功能。這種技術(shù)實(shí)現(xiàn)了空間通信系統(tǒng)基帶數(shù)據(jù)的編碼、調(diào)制形式的靈活處理，可以滿足各種應(yīng)用需求。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:基于FPGA數(shù)字電路芯片的編碼調(diào)制一體化功能的控制技術(shù)，可以方便地選擇不同基帶碼速率的編碼交織深度以及選擇相應(yīng)的調(diào)制方式。不同數(shù)據(jù)碼速率對(duì)應(yīng)選擇調(diào)制模式的功能，應(yīng)用在星載數(shù)傳發(fā)射機(jī)的基帶處理單元，即實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的輕小型化和低功耗，又可滿足不同空間通信系統(tǒng)的功能應(yīng)用需求?？傊景l(fā)明的方案在一片F(xiàn)PGA芯片中，可根據(jù)基帶速率大小改變調(diào)制方式，具有較高集成度和靈活性，克服了傳統(tǒng)基帶數(shù)字信號(hào)處理單元功能單一、功能模塊分散、不便調(diào)試的缺陷。


圖1本發(fā)明提供的編碼調(diào)制一體化系統(tǒng)的組成框圖；圖2本發(fā)明實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)RS (255，223)編碼的組幀的控制邏輯模塊包含的狀態(tài)機(jī)的控制狀態(tài)實(shí)現(xiàn)原理圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)闡述。本發(fā)明提供了一種實(shí)現(xiàn)基帶數(shù)字信號(hào)編碼、調(diào)制一體化的自適應(yīng)控制技術(shù)，包括接口、控制邏輯、MUX (多路器)和DEMUX (數(shù)據(jù)分配器)等模塊。接口模塊包括數(shù)據(jù)接口 FIFO (First In First Out)和內(nèi)部數(shù)據(jù)單元兩部分。數(shù)據(jù)FIFO接口接收來自外部的基帶數(shù)字串行數(shù)據(jù)和時(shí)鐘，并將其轉(zhuǎn)換成RS( 255，223)編碼所需的幀格式。內(nèi)部數(shù)據(jù)單元為電路調(diào)試時(shí)提供固定的參考數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)已經(jīng)具備RS (255，223)編碼所需的幀格式，可方便用于工程調(diào)試和驗(yàn)證?？刂七壿嬆K在外部指令作用下，通過MUX和DEMUX，控制基帶數(shù)字信號(hào)處理單元的工作模式、選擇所需的RS (255，223)交織深度和編碼調(diào)制方式。接口模塊包括數(shù)據(jù)接口模塊FIFO和內(nèi)部數(shù)據(jù)兩部分。在功能驗(yàn)證時(shí)，可使用內(nèi)部數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)源；在正常工作時(shí)，可對(duì)外部輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換和RS (255，223)編碼前組幀。接口模塊FIFO將串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成8位的并行數(shù)據(jù)，完成RS編碼所需的數(shù)據(jù)幀。數(shù)據(jù)幀的實(shí)現(xiàn)方法通過狀態(tài)機(jī)和FIFO的聯(lián)合設(shè)計(jì)來完成。圖1為應(yīng)用于星載發(fā)射機(jī)中數(shù)字信號(hào)處理編碼、調(diào)制一體化技術(shù)的原理框圖，主要包括接口模塊、級(jí)聯(lián)編碼模塊、PCM/PSK/PM調(diào)制模塊、BPSK/NRZ調(diào)制模塊、SRRC-OQPSK調(diào)制模塊、本地時(shí)鐘配置單元、控制邏輯、MUX (多路器)和DEMUX (數(shù)據(jù)分配器)等模塊。其中，級(jí)聯(lián)編碼模塊、PCM/PSK/PM/、BPSK/NRZ調(diào)制方式的實(shí)現(xiàn)方法在文章“深空通信Ka頻段數(shù)傳發(fā)射機(jī)基帶電路單元實(shí)現(xiàn)”中已給出較為詳細(xì)的說明。此處，僅對(duì)接口模塊、控制邏輯組合、SRRC-OQPSK調(diào)制方式、MUX和DEMUX的功能和實(shí)現(xiàn)給予詳細(xì)說明。本發(fā)明中提及的SRRC-OQPSK調(diào)制模塊包括星座映射、成形濾波、多級(jí)插值、乘法器和加法器等單元。級(jí)聯(lián)編碼后的基帶數(shù)據(jù)經(jīng)星座映射，轉(zhuǎn)換成I和Q兩路信號(hào)，分別進(jìn)行成形濾波、多級(jí)插值、其中Q路信號(hào)相對(duì)I路信號(hào)進(jìn)行半個(gè)碼元周期延時(shí)。數(shù)字中頻調(diào)制后疊加輸出，即得到SRRC-OQPSK調(diào)制信號(hào)。與SRRC-QPSK調(diào)制相比，SRRC-OQPSK調(diào)制模塊的關(guān)鍵部分是Q路的半個(gè)碼元延時(shí)，采用計(jì)數(shù)器產(chǎn)生相差半個(gè)碼元周期的IQ成形濾波器使能信號(hào)，用使能信號(hào)控制IQ兩路信號(hào)成形濾波器的工作時(shí)間，以實(shí)現(xiàn)IQ兩路信號(hào)的半個(gè)碼元時(shí)間延時(shí)。接口模塊包括數(shù)據(jù)接口 FIFO和內(nèi)部數(shù)據(jù)兩部分，設(shè)計(jì)了兩種數(shù)據(jù)輸出模式，即工程模式和調(diào)試模式，調(diào)試模式主要在系統(tǒng)調(diào)試和功能驗(yàn)證時(shí)應(yīng)用。數(shù)據(jù)接口 FIFO將串行輸入的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為RS所需的8位并行數(shù)據(jù)，然后組成固定幀長(zhǎng)的數(shù)據(jù)送給級(jí)聯(lián)編碼模塊進(jìn)行編碼。在默認(rèn)情況下，采用2級(jí)交織的RS編碼，幀長(zhǎng)為512字節(jié)。當(dāng)碼塊長(zhǎng)度為255的RS編碼，該幀包含444個(gè)信息字節(jié)，將被RS校驗(yàn)字符取代的64字節(jié)任意符號(hào)(一般用64個(gè)字節(jié)的全零符號(hào)代替)以及將被同步標(biāo)識(shí)所代替的4個(gè)虛擬字符(全零表示)。內(nèi)部數(shù)據(jù)為調(diào)試時(shí)提供固定的參考數(shù)據(jù)，使調(diào)試和驗(yàn)證更加方便。該數(shù)據(jù)幀格式與數(shù)據(jù)接口模塊中FIFO所組成的幀格式一樣，幀長(zhǎng)為512字節(jié)，包括信息字節(jié)、任意字符和虛擬字符。MUX用來選擇哪路輸入數(shù)據(jù)輸出到后級(jí)電路。如Ml對(duì)應(yīng)的多路器，根據(jù)功能需求，可選擇外部輸入數(shù)據(jù)或內(nèi)部模塊產(chǎn)生數(shù)據(jù)。如M4對(duì)應(yīng)的多路器，可選擇PCM/BPSK/PM、NRZ/BPSK和SRRC-OQPSK三種調(diào)制數(shù)據(jù)中的一種進(jìn)行輸出。DEMUX用來指定輸入數(shù)據(jù)的輸出通道，進(jìn)而選擇所需的調(diào)制方式。如M2和M3對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)分配器，主要功能是根據(jù)數(shù)據(jù)碼速率的范圍對(duì)應(yīng)選擇PCM/BPSK/PM、NRZ/BPSK和SRRC-OQPSK調(diào)制方式。圖2是采用狀態(tài)機(jī)和FIFO實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)接口模塊原理圖。該狀態(tài)機(jī)用來完成512字節(jié)、交織深度為2的RS (255，223)編碼前組幀。狀態(tài)機(jī)包含了 9個(gè)狀態(tài)(S。、S1, S2, S3、S4、S5、S6、S7和S8)，其輸出狀態(tài)信號(hào)包括計(jì)數(shù)使能、FIFO讀使能、RS編碼啟動(dòng)標(biāo)志、計(jì)數(shù)器循環(huán)計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)器位寬為9，最大計(jì)數(shù)值為511。在系統(tǒng)剛上電或復(fù)位時(shí)，所有的輸出狀態(tài)信號(hào)全部置0，計(jì)數(shù)器輸出為0，狀態(tài)機(jī)處于SO狀態(tài)。當(dāng)FIFO數(shù)據(jù)寫入達(dá)到444個(gè)信息字節(jié)時(shí)，狀態(tài)轉(zhuǎn)換為SI。計(jì)數(shù)器使能標(biāo)志置位，計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)，并輸出I個(gè)字節(jié)虛擬字符(虛擬字節(jié)用全零表示)。再經(jīng)過I個(gè)時(shí)鐘周期，狀態(tài)轉(zhuǎn)換為S2，RS編碼啟動(dòng)標(biāo)志和FIFO讀使能信號(hào)置1，并輸出I個(gè)字節(jié)虛擬字符。插入兩個(gè)虛擬字符之所以要經(jīng)過兩個(gè)狀態(tài)(SI和S2)才能完成，這是由于FIFO存在輸出寄存器，讀數(shù)據(jù)時(shí)有I個(gè)時(shí)鐘周期延時(shí)。再經(jīng)過I個(gè)時(shí)鐘周期，狀態(tài)轉(zhuǎn)換為S3，接口模塊開始輸出FIFO中已寫入的數(shù)據(jù)。計(jì)數(shù)器一直處于計(jì)數(shù)狀態(tài)，當(dāng)計(jì)數(shù)值為445時(shí)，即FIFO輸出第444個(gè)字節(jié)時(shí)，狀態(tài)轉(zhuǎn)換為S4, FIFO讀使能信號(hào)置0，接口模塊輸出FIFO中已寫入的數(shù)據(jù)。
再經(jīng)過I個(gè)時(shí)鐘周期，即計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)值為446時(shí)，狀態(tài)轉(zhuǎn)換為S5，接口模塊輸出任意數(shù)據(jù)(任意數(shù)據(jù)可用全零或其他任意字符表示)。計(jì)數(shù)器繼續(xù)計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)值為511，即填充字符數(shù)目為64個(gè)字節(jié)和2個(gè)虛擬字節(jié)，共66個(gè)字符時(shí)，狀態(tài)轉(zhuǎn)換到S6，接口模塊的輸出數(shù)據(jù)為任意數(shù)據(jù)。當(dāng)FIFO中已有數(shù)據(jù)(不包括已讀取的數(shù)據(jù))不少于444個(gè)字節(jié)時(shí)，狀態(tài)轉(zhuǎn)換為S7 ;否則，狀態(tài)轉(zhuǎn)換為S8。當(dāng)狀態(tài)為S7時(shí)，接口模塊輸出兩個(gè)虛擬字符，即計(jì)數(shù)到I時(shí)，經(jīng)由狀態(tài)S7轉(zhuǎn)換為狀態(tài)S3。當(dāng)狀態(tài)為S8時(shí)，接口模塊輸出任意字符，當(dāng)計(jì)數(shù)到511時(shí)，狀態(tài)轉(zhuǎn)換為S6。當(dāng)交織深度為η時(shí)，只需改變FIFO的深度、計(jì)數(shù)器的位寬和計(jì)數(shù)值，就可實(shí)現(xiàn)不同交織深度的編碼組幀。在實(shí)現(xiàn)時(shí)，保證FIFO深度大于256 Xn，并保證計(jì)數(shù)器位寬大于2n，SO轉(zhuǎn)換到SI時(shí)的計(jì)數(shù)值為222 Xn，S3轉(zhuǎn)換到S4的計(jì)數(shù)值為222 Xn+1，S4轉(zhuǎn)換到S5的計(jì)數(shù)值為222Xn+2，S5轉(zhuǎn)換到S6的計(jì)數(shù)值為256Xn_l，S6轉(zhuǎn)換到S7的計(jì)數(shù)值不小于222 Xn，S6轉(zhuǎn)換到S8的計(jì)數(shù)值為大于222Xn，S8轉(zhuǎn)換到S6的計(jì)數(shù)值為大于256 X n_l，就可以完成交織深度為η的RS (255，223)編碼組幀。表I控制邏輯的控制字(控制模式)與調(diào)制模式選擇對(duì)應(yīng)關(guān)系
權(quán)利要求
1.一種基帶數(shù)字信號(hào)編碼調(diào)制一體化的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含:級(jí)聯(lián)編碼模塊、PCM/PSK/PM調(diào)制模塊和BPSK/NRZ調(diào)制模塊，其特征在于，所述系統(tǒng)還包含:用于控制所述級(jí)聯(lián)編碼模塊、PCM/PSK/PM調(diào)制模塊和BPSK/NRZ調(diào)制模塊編碼調(diào)制方式的控制子系統(tǒng)，該子系統(tǒng)進(jìn)一步包含: 接口模塊，用于實(shí)現(xiàn)基帶數(shù)據(jù)輸入輸出接口功能選擇，且該接口模塊設(shè)置工程模式和調(diào)制模式兩種輸出模式，所述工程模式即數(shù)據(jù)輸出模式； 第一多路器，用于從接口模塊輸出的兩路數(shù)據(jù)中選擇一路輸出至后級(jí)電路，所述后級(jí)電路為級(jí)聯(lián)編碼模塊； SRRC-OQPSK調(diào)制模塊，用于對(duì)級(jí)聯(lián)編碼模塊編碼后的信號(hào)進(jìn)行SRRC-OQPSK調(diào)制，該調(diào)制模式在QPSK基礎(chǔ)上，采用了根升余弦濾波器對(duì)IQ兩路信號(hào)進(jìn)行濾波并對(duì)IQ兩路基帶信號(hào)中的一路信號(hào)進(jìn)行半個(gè)碼兀相對(duì)偏移； 第一數(shù)據(jù)分配器，用于為輸入的經(jīng)級(jí)聯(lián)編碼模塊編碼的信號(hào)指定一輸出通道，所述輸出通道分別連接SRRC-OQPSK調(diào)制模塊和第二數(shù)據(jù)分配器，該第二數(shù)據(jù)分配器用于為輸入的經(jīng)級(jí)聯(lián)編碼模塊編碼的信號(hào)指定與BPSK/NRZ調(diào)制模塊或PCM/PSK/PM調(diào)制模塊相連的某一輸出通道； 第二多路器，用于從輸入的SRRC-OQPSK調(diào)制模塊的調(diào)制信號(hào)和BPSK/NRZ調(diào)制模塊的調(diào)制信號(hào)中選擇一種調(diào)制信號(hào)進(jìn)行輸出； 控制邏輯模塊，用于將輸入的外部控制信號(hào)轉(zhuǎn)化為某一控制指令，所述控制指令用于控制所述第一多路器、第二多路器、第一數(shù)據(jù)分配器和第二數(shù)據(jù)分配器進(jìn)行輸出選擇，并控制接口模塊以及級(jí)聯(lián)編碼模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基帶數(shù)字信號(hào)編碼調(diào)制一體化的系統(tǒng)，其特征在于，所述SRRC-OQPSK調(diào)制模塊包括:星座映射子模塊、成形濾波子模塊、多級(jí)插值子模塊、乘法器和加法器； 級(jí)聯(lián)編碼后的基帶數(shù)據(jù)經(jīng)所述星座映射子模塊轉(zhuǎn)換成I和Q兩路信號(hào)，兩路信號(hào)再分別由上述成形濾波子模塊和多級(jí)插值子模塊進(jìn)行成形濾波和多級(jí)插值，其中Q路信號(hào)相對(duì)I路信號(hào)進(jìn)行半個(gè)碼元周期延時(shí)，再將多級(jí)插值處理后的數(shù)字信號(hào)經(jīng)中頻調(diào)制后疊加輸出，即得到SRRC-OQPSK調(diào)制信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基帶數(shù)字信號(hào)編碼調(diào)制一體化的系統(tǒng)，其特征在于，所述級(jí)聯(lián)編碼模塊進(jìn)一步包含: RS編碼交織子模塊，用于對(duì)接口模塊輸入的信號(hào)進(jìn)行信道編碼； 同步加擾子模塊，用于數(shù)據(jù)解幀時(shí)識(shí)別幀起始位置以正確地提取出信道編碼后的發(fā)射數(shù)據(jù)以及提高O和I之間的轉(zhuǎn)換密度； CC卷積子模塊，用于單比特糾錯(cuò)的信道編碼，該編碼能夠糾正傳輸幀中分散的單比特誤碼。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基帶數(shù)字信號(hào)編碼調(diào)制一體化的系統(tǒng)，其特征在于，所述接口模塊包括:數(shù)據(jù)接口 FIFO子模塊和內(nèi)部數(shù)據(jù)接口子模塊，兩個(gè)子模塊對(duì)應(yīng)兩種數(shù)據(jù)輸出模式，即工程模式和調(diào)試模式， 所述調(diào)試模式在系統(tǒng)調(diào)試和功能驗(yàn)證時(shí)應(yīng)用； 當(dāng)控制邏輯模塊輸出的控制指令為Ml為O時(shí)，工作模式測(cè)試模式，即輸入數(shù)據(jù)由內(nèi)部數(shù)據(jù)模塊產(chǎn)生；當(dāng)控制指令Ml為I時(shí)，工作模式為工程模式，輸入數(shù)據(jù)為外部接口 FIFO輸入數(shù)據(jù)；當(dāng)控制邏輯模塊輸出的控制指令M2為O，M3為O，M4為OO時(shí)，輸出信號(hào)調(diào)制方式為PCM/BPSK/PM ;當(dāng)控制邏輯模塊輸出的控制指令M2為0，M3為1，M4為01時(shí)，輸出信號(hào)調(diào)制方式為BPSK/NRZ ;當(dāng)控制邏輯模塊輸出的控制指令M2為1，M3為任意值，M4為10時(shí)，輸出信號(hào)調(diào)制方式為SRRC-OQPSK。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基帶數(shù)字信號(hào)編碼調(diào)制一體化的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包含一本地時(shí)鐘配置單元，用于為各模塊提供合適的時(shí)鐘。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基帶數(shù)字信號(hào)編碼調(diào)制一體化的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制邏輯模塊具體采用如下狀態(tài)機(jī)控制狀態(tài)機(jī)內(nèi)部的計(jì)數(shù)器、數(shù)據(jù)接口 FIFO子模塊以及級(jí)聯(lián)編碼模塊: 上述狀態(tài)機(jī)用于完成512字節(jié)、交織深度為2的RS (255，223)編碼前組幀，所述狀態(tài)機(jī)包含9個(gè)狀態(tài)&、Sp S2、S3、S4、S5、S6、S7和S8，狀態(tài)機(jī)的輸出狀態(tài)信號(hào)包括計(jì)數(shù)使能、FIFO讀使能、RS編碼啟動(dòng)標(biāo)志、計(jì)數(shù)器循環(huán)計(jì)數(shù)，且計(jì)數(shù)器位寬為9，最大計(jì)數(shù)值為511 ； 當(dāng)系統(tǒng)上電或復(fù)位時(shí)，所有的輸出狀態(tài)信號(hào)全部置0，計(jì)數(shù)器輸出為0，狀態(tài)機(jī)處于SO狀態(tài)； 當(dāng)FIFO數(shù)據(jù)寫入達(dá)到444個(gè)信息字節(jié)時(shí)，狀態(tài)轉(zhuǎn)換為SI，計(jì)數(shù)器使能標(biāo)志置位，計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)，并輸出I個(gè)字節(jié)虛擬字符且虛擬字節(jié)用全零表示； 再經(jīng)過I個(gè)時(shí)鐘周期，狀態(tài)轉(zhuǎn)換為S2，RS編碼啟動(dòng)標(biāo)志和FIFO讀使能信號(hào)置1，并輸出I個(gè)字節(jié)虛擬字符； 再經(jīng)過I個(gè)時(shí)鐘周期，狀態(tài)轉(zhuǎn)換為S3，接口模塊開始輸出FIFO中已寫入的數(shù)據(jù)；計(jì)數(shù)器一直處于計(jì)數(shù)狀態(tài)，當(dāng)計(jì)數(shù)值為445時(shí)，即FIFO輸出第444個(gè)字節(jié)時(shí)，狀態(tài)轉(zhuǎn)換為S4, FIFO讀使能信號(hào)置0，接口模塊輸出FIFO中已寫入的數(shù)據(jù)； 再經(jīng)過I個(gè)時(shí)鐘周期，即計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)值為446時(shí)，狀態(tài)轉(zhuǎn)換為S5，接口模塊輸出任意數(shù)據(jù)，所述任意數(shù)據(jù)能夠用全零字符表示； 計(jì)數(shù)器繼續(xù)計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)值為511，即填充字符數(shù)目為64個(gè)字節(jié)和2個(gè)虛擬字節(jié)，共66個(gè)字符時(shí)，狀態(tài)轉(zhuǎn)換到S6，接口模塊的輸出數(shù)據(jù)為任意數(shù)據(jù)；當(dāng)FIFO中已有數(shù)據(jù)不少于444個(gè)字節(jié)時(shí)，狀態(tài)轉(zhuǎn)換為S7 ;否則，狀態(tài)轉(zhuǎn)換為S8，且FIFO中所述已有數(shù)據(jù)不包括已讀取的數(shù)據(jù)； 當(dāng)狀態(tài)為S7時(shí)，接口模塊輸出兩個(gè)虛擬字符，即計(jì)數(shù)到I時(shí)，經(jīng)由狀態(tài)S7轉(zhuǎn)換為狀態(tài)S3 ； 當(dāng)狀態(tài)為S8時(shí)，接口模塊輸出任意字符，當(dāng)計(jì)數(shù)到511時(shí)，狀態(tài)轉(zhuǎn)換為S6 ;當(dāng)交織深度為η時(shí)，只需改變FIFO的深度、計(jì)數(shù)器的位寬和計(jì)數(shù)值，就能夠?qū)崿F(xiàn)不同交織深度的編碼組幀；且在實(shí)現(xiàn)時(shí)，需保證FIFO深度大于256 Xn，并保證計(jì)數(shù)器位寬大于2n，SO轉(zhuǎn)換到SI時(shí)的計(jì)數(shù)值為222 X n，S3轉(zhuǎn)換到S4的計(jì)數(shù)值為222 X n+1，S4轉(zhuǎn)換到S5的計(jì)數(shù)值為222 X n+2,S5轉(zhuǎn)換到S6的計(jì)數(shù)值為256Xn-l，S6轉(zhuǎn)換到S7的計(jì)數(shù)值不小于222Xn，S6轉(zhuǎn)換到S8的計(jì)數(shù)值為大于222 X n，S8轉(zhuǎn)換到S6的計(jì)數(shù)值為大于256 X n_l，就可以完成交織深度為η的RS (255，223)編碼組幀。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種基帶數(shù)字信號(hào)編碼調(diào)制一體化的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含級(jí)聯(lián)編碼模塊、PCM/PSK/PM調(diào)制模塊和BPSK/NRZ調(diào)制模塊，其特征在于，所述系統(tǒng)還包含用于控制所述級(jí)聯(lián)編碼模塊、PCM/PSK/PM調(diào)制模塊和BPSK/NRZ調(diào)制模塊編碼調(diào)制方式的控制子系統(tǒng)，該子系統(tǒng)進(jìn)一步包含接口模塊,第一多路器，用于從接口模塊輸出的兩路數(shù)據(jù)中選擇一路輸出至后級(jí)電路，所述后級(jí)電路為級(jí)聯(lián)編碼模塊；SRRC-OQPSK調(diào)制模塊；數(shù)據(jù)分配器，多路器和控制邏輯模塊。本發(fā)明的控制技術(shù)用于完成基帶數(shù)據(jù)的RS(Reed-Solomon)編碼接口數(shù)據(jù)選擇和編碼組幀，并可以根據(jù)不同(低、中、高)傳輸碼速率對(duì)應(yīng)選擇不同的調(diào)制模式功能。該控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)基帶信號(hào)編碼后按照下行低、中、高數(shù)據(jù)碼率對(duì)應(yīng)選擇PCM/PSK/PM、BPSK/NRZ和SRRC-OQPSK調(diào)制方式。
文檔編號(hào)H04L27/20GK103166743SQ20131003842
公開日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2013年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月31日
發(fā)明者梁顯鋒, 張津舟, 熊蔚明, 安軍社 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院空間科學(xué)與應(yīng)用研究中心