一種數(shù)據(jù)鏈中頻信號(hào)處理方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種數(shù)據(jù)鏈中頻信號(hào)處理方法，在發(fā)送端通過使用數(shù)字正交上變頻實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈信號(hào)由基帶信號(hào)到中頻信號(hào)的上變頻處理；在接收端通過對(duì)數(shù)據(jù)鏈中頻信號(hào)AD采樣并進(jìn)行數(shù)字正交下變頻處理，實(shí)現(xiàn)了信號(hào)由中頻到基帶信號(hào)的下變頻處理。本發(fā)明減少了中頻信號(hào)到基帶信號(hào)的模擬變頻環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)鏈設(shè)備模塊化、小型化、綜合化的設(shè)計(jì)開發(fā)。
【專利說明】一種數(shù)據(jù)鏈中頻信號(hào)處理方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及工程領(lǐng)域中數(shù)據(jù)鏈的中頻信號(hào)處理技術(shù)，尤其涉及基于軟件無線電技術(shù)的航空電子設(shè)備綜合化平臺(tái)下的數(shù)據(jù)鏈中頻信號(hào)處理技術(shù)。

【背景技術(shù)】
[0002]在數(shù)據(jù)鏈設(shè)備組網(wǎng)通信過程中，發(fā)送端對(duì)發(fā)送的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行變換處理形成基帶信號(hào)，由基帶信號(hào)經(jīng)過一次變頻處理上變頻到中頻信號(hào)，進(jìn)而由中頻信號(hào)再經(jīng)過一次變頻處理上變頻到系統(tǒng)相應(yīng)頻段的射頻信號(hào)，然后由射頻信號(hào)放大設(shè)備發(fā)射出去。接收端首先將收到的射頻信號(hào)濾波、放大處理并經(jīng)混頻下變頻到中頻信號(hào)，中頻信號(hào)經(jīng)再次混頻濾波處理下變頻為基帶信號(hào)，對(duì)變換后的基帶信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的變換處理，解調(diào)出信號(hào)所攜帶的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈設(shè)備間的信息傳遞。
[0003]目前，通常采用以下技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)鏈信號(hào)進(jìn)行處理。由射頻信號(hào)到中頻信號(hào)再到基帶信號(hào)的整個(gè)變換過程中，信號(hào)始終為模擬信號(hào)的變頻處理。只有在變?yōu)榛鶐盘?hào)后，使用AD采樣變?yōu)閿?shù)字信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算處理。
[0004]上述常規(guī)信號(hào)處理技術(shù)有其自身的優(yōu)缺點(diǎn):優(yōu)點(diǎn)在于基帶信號(hào)處理簡(jiǎn)單，運(yùn)算量小，對(duì)運(yùn)算所需CPU器件性能要求低，便于實(shí)現(xiàn)。缺點(diǎn)在于使用變頻模塊多，設(shè)備功耗體積龐大，不利于數(shù)據(jù)鏈設(shè)備小型化，特別是對(duì)于航空電子設(shè)備的綜合化是無法實(shí)現(xiàn)的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種在中頻信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化處理的方法，該方法減少了中頻信號(hào)到基帶信號(hào)的模擬變頻環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)鏈設(shè)備模塊化、小型化、綜合化的設(shè)計(jì)開發(fā)。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案包括以下步驟:
[0007]I)在發(fā)送端將待發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行差分編碼，對(duì)差分編碼后的數(shù)據(jù)進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換，形成IQ兩路基帶數(shù)據(jù)D#PDq。
[0008]2)對(duì)仏和D Q兩路基帶數(shù)據(jù)，使用相互正交的基帶正弦波分別進(jìn)行正弦加權(quán)運(yùn)算，形成正交的IQ兩路基帶MSK信號(hào)IjP Q B。
[0009]3)對(duì)正交的IQ兩路基帶MSK信號(hào)1#卩Q B，使用相互正交的中頻正弦波分別進(jìn)行混頻運(yùn)算，形成正交的IQ兩路中頻MSK信號(hào)1^和Q IFo正交的IQ兩路中頻MSK信號(hào)1?和Qif經(jīng)過相加運(yùn)算形成中頻MSK信號(hào)y MSK輸出至射頻混頻模塊，完成信號(hào)發(fā)射。
[0010]4)在接收端對(duì)混頻后的模擬中頻信號(hào)進(jìn)行高速AD采樣，對(duì)高速AD采樣后的數(shù)字化中頻信號(hào)分成IQ兩路，通過采用數(shù)字正交下變頻信號(hào)處理算法完成數(shù)據(jù)鏈信號(hào)由中頻到基帶信號(hào)的變頻處理，同時(shí)輸出正交的IQ兩路MSK基帶信號(hào)Iil^P Q ino
[0011]5)本地接收偽碼經(jīng)串并轉(zhuǎn)換后形成IQ兩路基帶數(shù)據(jù)I_local和Q_local，基帶數(shù)據(jù)I_local和Q_local分別和正交的IQ兩路MSK基帶信號(hào)Iil^P Q in?行相關(guān)運(yùn)算，IQ兩路相關(guān)運(yùn)算的數(shù)值結(jié)果分別再進(jìn)行平方運(yùn)算，最后IQ兩路平方運(yùn)算的結(jié)果相加得到相關(guān)峰的數(shù)值，從而完成接收信號(hào)的數(shù)字復(fù)相關(guān)算法，并輸出相關(guān)峰的數(shù)值。
[0012]6)接收端在根據(jù)數(shù)字復(fù)相關(guān)器輸出的相關(guān)峰信息，完成接收信號(hào)同步后，進(jìn)行信號(hào)的解調(diào)解擴(kuò)處理，解出數(shù)據(jù)鏈信號(hào)所攜帶信息。
[0013]本發(fā)明的有益效果是:在發(fā)送端通過使用數(shù)字正交上變頻實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈信號(hào)由基帶信號(hào)到中頻信號(hào)的上變頻處理；在接收端通過對(duì)數(shù)據(jù)鏈中頻信號(hào)AD采樣并進(jìn)行數(shù)字正交下變頻處理，實(shí)現(xiàn)了信號(hào)由中頻到基帶信號(hào)的下變頻處理。整個(gè)變頻處理過程使用軟件算法來實(shí)現(xiàn)，省去了中頻到基帶信號(hào)變頻處理的模擬變頻單元，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；同時(shí)，采用此種信號(hào)處理，利用可編程器件FPGA邏輯資源豐富的硬件優(yōu)勢(shì)，將過去在幾個(gè)CPU上共同實(shí)現(xiàn)的信號(hào)處理功能整合到一個(gè)芯片來實(shí)現(xiàn)。增加了系統(tǒng)的靈活性，降低了研制開發(fā)初期的成本和測(cè)試難度，便于系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)模塊化、小型化和綜合化，同時(shí)增加了系統(tǒng)的可靠性。
[0014]用常規(guī)方法處理數(shù)據(jù)鏈信號(hào)時(shí)，由中頻信號(hào)到基帶的變頻處理是使用數(shù)據(jù)鏈專用的變頻模塊，當(dāng)系統(tǒng)指標(biāo)發(fā)生變化或者有新的功能需要添加并升級(jí)時(shí)往往需要重新設(shè)計(jì)變頻模塊，由于變頻模塊為數(shù)據(jù)鏈專用，在航空電子設(shè)備綜合化平臺(tái)下無法為系統(tǒng)其他的功能所使用，無法滿足航電綜合化的要求。
[0015]本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了在航電綜合化平臺(tái)下的數(shù)據(jù)鏈功能的信號(hào)處理，采用軟件算法實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)鏈中頻信號(hào)到基帶信號(hào)的變頻處理，同時(shí)采用數(shù)字復(fù)相關(guān)算法對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算處理，一次完成解調(diào)和解擴(kuò)處理，簡(jiǎn)化了信號(hào)處理的流程。同時(shí)將過去需要幾個(gè)(PU運(yùn)算單元共同完成的信號(hào)處理功能用一個(gè)可編程器件來實(shí)現(xiàn)，大大簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā)成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明的在數(shù)據(jù)鏈信道接收端中頻信號(hào)處理算法流程圖；
[0017]圖2是本發(fā)明的在數(shù)據(jù)鏈信道發(fā)送端中頻信號(hào)處理算法流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明，本發(fā)明包括但不僅限于下述實(shí)施例。
[0019]本發(fā)明所設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的基帶信號(hào)上變頻處理技術(shù)，通過對(duì)待發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行差分編碼并對(duì)編碼后的數(shù)據(jù)進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換形成IQ兩路數(shù)據(jù)，同時(shí)采用相互正交的正弦波對(duì)IQ兩路數(shù)據(jù)分別進(jìn)行正弦加權(quán)運(yùn)算，將正弦加權(quán)后的基帶信號(hào)分別和相互正交的中頻正弦波進(jìn)行混頻運(yùn)算完成基帶信號(hào)的上變頻處理。方法示意圖如圖2所示。本發(fā)明提供了在數(shù)據(jù)鏈基帶信號(hào)的一種上變頻處理技術(shù)，其特征在于包括以下步驟:
[0020]在信道的發(fā)送端對(duì)發(fā)送的原始數(shù)據(jù)首先進(jìn)行差分編碼，并對(duì)經(jīng)過差分編碼后的數(shù)據(jù)進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換。
[0021]將串并轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)分為IQ兩路數(shù)據(jù)，分別用相互正交的正弦載波進(jìn)行加權(quán)運(yùn)算處理。
[0022]將正弦加權(quán)處理后的基帶信號(hào)分別和相互正交的中頻正弦波進(jìn)行混頻運(yùn)算，并對(duì)混頻后的兩路IQ中頻信號(hào)進(jìn)行相加，完成基帶信號(hào)到中頻信號(hào)的上變頻處理。
[0023]本發(fā)明所設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的中頻信號(hào)下變頻處理技術(shù)，通過在中頻對(duì)信號(hào)進(jìn)行AD采樣并使用數(shù)字下變頻處理實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈中頻信號(hào)由中頻到基帶信號(hào)的變頻處理。同時(shí)采用數(shù)字復(fù)相關(guān)算法完成數(shù)據(jù)鏈信號(hào)的解調(diào)解擴(kuò)處理。方法示意圖如圖1所示。本發(fā)明提供了在數(shù)據(jù)鏈中頻信號(hào)的一種下變頻處理技術(shù)，其特征在于包括以下步驟:
[0024]在信道的接收端對(duì)接收到的數(shù)據(jù)鏈中頻信號(hào)進(jìn)行AD采樣，采樣的速率要滿足大于信號(hào)帶寬的2倍，對(duì)采樣后的信號(hào)分為IQ兩路信號(hào)，使用數(shù)字正交下變頻算法完成接收信號(hào)由中頻到基帶信號(hào)的下變頻處理。
[0025]對(duì)下變頻后的IQ兩路信號(hào)，分別和本地PN串并轉(zhuǎn)換后的IQ兩路數(shù)據(jù)做相關(guān)運(yùn)算，IQ兩路相關(guān)運(yùn)算的結(jié)果再進(jìn)行平方和運(yùn)算，完成下變頻信號(hào)的復(fù)相關(guān)處理。將IQ兩路平方和運(yùn)算結(jié)果作為相關(guān)峰信息數(shù)傳至后續(xù)模塊處理。
[0026]在完成本地PN碼同步后，根據(jù)復(fù)相關(guān)器輸出的相關(guān)峰，采用解調(diào)解擴(kuò)一次運(yùn)算完成數(shù)據(jù)鏈攜帶信息的解調(diào)解擴(kuò)處理。
[0027]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0028]數(shù)據(jù)鏈設(shè)備發(fā)送端中頻信號(hào)的處理方法，下面將對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明，如圖2所示，其步驟如下:
[0029]步驟1:發(fā)送端對(duì)發(fā)送的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行差分編碼，對(duì)差分編碼后的數(shù)據(jù)進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換為IQ兩路基帶數(shù)據(jù)DjP D Q?
[0030]步驟2:對(duì)步驟I的IQ兩路基帶數(shù)據(jù)仏和D Q，使用正交的基帶正弦波進(jìn)行加權(quán)運(yùn)算，形成正交的IQ兩路基帶MSK信號(hào)IjP Q B。
[0031]步驟3:對(duì)步驟2中處理后的信號(hào)，使用相互正交的中頻正弦波分別進(jìn)行混頻運(yùn)算，形成正交的IQ兩路中頻MSK信號(hào)IjP Q IF，正交的IQ兩路中頻MSK信號(hào)IjP Q IF經(jīng)過相加運(yùn)算形成中頻MSK信號(hào)y-輸出至射頻混頻模塊，完成信號(hào)發(fā)射。
[0032]步驟4:重復(fù)步驟I至步驟3，直至發(fā)送完畢。
[0033]數(shù)據(jù)鏈設(shè)備接收端中頻信號(hào)的處理方法，下面將對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明，如圖1所示，其步驟如下:
[0034]步驟1:在接收端對(duì)混頻后的模擬中頻信號(hào)進(jìn)行高速AD采樣，對(duì)高速AD采樣后的數(shù)字化中頻信號(hào)分成IQ兩路，通過采用數(shù)字正交下變頻信號(hào)處理算法完成數(shù)據(jù)鏈信號(hào)由中頻到基帶信號(hào)的變頻處理，同時(shí)輸出正交的IQ兩路MSK基帶信號(hào)Iil^P Q ino
[0035]步驟2:對(duì)步驟I輸出正交的IQ兩路MSK基帶信號(hào)Iil^P Q in，本地接收偽碼經(jīng)串并轉(zhuǎn)換后形成IQ兩路基帶數(shù)據(jù)I_local和Q_local，基帶數(shù)據(jù)I_local和Q_local分別和正交的IQ兩路MSK基帶信號(hào)Iil^P Q in?行相關(guān)運(yùn)算，IQ兩路相關(guān)運(yùn)算的數(shù)值結(jié)果分別再進(jìn)行平方運(yùn)算，最后IQ兩路平方運(yùn)算的結(jié)果相加得到相關(guān)峰的數(shù)值，從而完成接收信號(hào)的數(shù)字復(fù)相關(guān)算法，并輸出相關(guān)峰的數(shù)值。
[0036]步驟3:對(duì)步驟2中處理后的信號(hào)，接收端在根據(jù)數(shù)字復(fù)相關(guān)器輸出的相關(guān)峰信息，完成接收信號(hào)同步后，進(jìn)行信號(hào)的解調(diào)解擴(kuò)處理，解出數(shù)據(jù)鏈信號(hào)所攜帶信息。
[0037]步驟4:重復(fù)步驟I至步驟3，直至接收完畢，輸出數(shù)據(jù)鏈信號(hào)所攜帶的信息。
【權(quán)利要求】
1.一種數(shù)據(jù)鏈中頻信號(hào)處理方法，其特征在于包括下述步驟: 1)在發(fā)送端將待發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行差分編碼，對(duì)差分編碼后的數(shù)據(jù)進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換，形成IQ兩路基帶數(shù)據(jù)DJPDq; 2)對(duì)兩路基帶數(shù)據(jù)仏和DQ使用相互正交的基帶正弦波分別進(jìn)行正弦加權(quán)運(yùn)算，形成正交的IQ兩路基帶MSK信號(hào)IjP Q B； 3)對(duì)正交的IQ兩路基帶MSK信號(hào)1#卩Qb使用相互正交的中頻正弦波分別進(jìn)行混頻運(yùn)算，形成正交的IQ兩路中頻MSK信號(hào)IjP Q IF;正交的IQ兩路中頻MSK信號(hào)I ?和Q ?經(jīng)過相加運(yùn)算形成中頻MSK信號(hào)y-輸出至射頻混頻模塊，完成信號(hào)發(fā)射； 4)在接收端對(duì)混頻后的模擬中頻信號(hào)進(jìn)行AD采樣，對(duì)AD采樣后的數(shù)字化中頻信號(hào)分成IQ兩路，采用數(shù)字正交下變頻信號(hào)處理算法完成由中頻到基帶信號(hào)的變頻處理，同時(shí)輸出正交的IQ兩路MSK基帶信號(hào)Iil^P Q in； 5)本地接收偽碼經(jīng)串并轉(zhuǎn)換后形成IQ兩路基帶數(shù)據(jù)I_local和Q_local，基帶數(shù)據(jù)1_local和Q_local分別和正交的IQ兩路MSK基帶信號(hào)Iil^P Q in?行相關(guān)運(yùn)算，IQ兩路相關(guān)運(yùn)算的數(shù)值結(jié)果分別再進(jìn)行平方運(yùn)算，最后IQ兩路平方運(yùn)算的結(jié)果相加得到相關(guān)峰的數(shù)值，從而完成接收信號(hào)的數(shù)字復(fù)相關(guān)算法，并輸出相關(guān)峰的數(shù)值； 6)接收端在根據(jù)數(shù)字復(fù)相關(guān)器輸出的相關(guān)峰信息，完成接收信號(hào)同步后，進(jìn)行信號(hào)的解調(diào)解擴(kuò)處理，解出數(shù)據(jù)鏈信號(hào)所攜帶信息。
【文檔編號(hào)】H04L27/10GK104486275SQ201410764632
【公開日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2014年12月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月11日
【發(fā)明者】王慶生, 李軍政, 陳琪, 張奕 申請(qǐng)人:中國電子科技集團(tuán)公司第二十研究所