CN105471794A

CN105471794A - 数字脉冲成形中频调制方法

Info

Publication number: CN105471794A
Application number: CN201510786356.7A
Authority: CN
Inventors: 蒋友邦
Original assignee: CETC 10 Research Institute
Current assignee: CETC 10 Research Institute
Priority date: 2015-11-16
Filing date: 2015-11-16
Publication date: 2016-04-06

Abstract

本发明提出的一种数字脉冲成形中频调制方法，旨在提供一种滤波器系数固定，实现简便可靠，占用资源少，能够适用于符号速率任意可配置的数字信号脉冲成形中频调制方法。本发明通过下述技术方案予以实现：首先将基带数字信号经过星座映射成为I、Q两支路信号；两支路I、Q信号通过上抽样器分别进行L倍上抽样，将得到速率为的过采样信号经过成形滤波器滤波完成I、Q支路的基带频谱成形；然后将直接频率综合器DDS引入内插滤波器，在内插滤波器中以DA采样率分别对I、Q支路进行内插，完成采样速率的转换；对合路I、Q信号进行数字中频调制后送数模转换器DA重构为模拟信号；模拟信号经过模拟带通滤波器滤除带外频谱，从而得到已调成形的中频调制信号。

Description

数字脉冲成形中频调制方法

技术领域

本发明涉及一种卫星通信领域中，飞行器测控、数传，基带数字信号进行脉冲成形中频调制的方法。

背景技术

传输数据流码元是方波信号，经过基带调制后具有无限宽频谱，直接进行数字调制到中频载波，在有限带宽的无线信道中传输，会对临近无线信道造成干扰。在实际工程中一般有两种方式对此进行处理。

第一种方式是使用模拟带通滤波器对已调中频信号直接截断滤除频谱带外分量。这种截断会造成一定的频谱丢失，是一种有失真传输。如果调制信号传输带宽相比信道带宽更小，滤波器直接截断也可实现98％以上频谱能量的正确传输，失真可以忽略。第二种方式是对调制信号频谱进行脉冲成形。成形滤波器用以抑制旁瓣，将频谱能量集中后在有限带宽的无线信道中传输。滤波器设计为满足奈奎斯特第一准则，发送信号可实现无失真传输。第一种方式由于实现简便，资源节约，卫星通信中多采用这种方式。

随着航天测控，卫星通信领域的高速发展，提高频谱利用率，在带限信道内实现更高速数据传输业务的需求日益迫切。脉冲成形技术能够抑制旁瓣，压缩频谱带宽，目前正逐步引入到卫星通信领域中。但卫星信号传输通常要求信息速率按1bps步进可设置，这几乎等同于在规定的信息速率设置范围内，要设计实现对于任意符号速率调制信号的脉冲成形中频调制。由于成形滤波器设计中的通带截止频率参数分别与信号采样率和符号速率相关，理论上说对特定的符号速率即会对应一组成形滤波器系数，这将会造成极大的资源占用而难以实现，即使采用对速率分段近似的方式来处理，资源占用也是巨大。如何设计合理的脉冲成形中频调制电路，实现资源节约，信号无失真传输是一个难点。

发明内容

为了解决上述技术难题，本发明提供一种实现简便可靠，资源节约，适用于任意符号速率可设的数字脉冲成形中频调制方法。

本发明的上述目的可以通过以下措施来实现：一种数字脉冲成形中频调制方法，其特征在于包括如下步骤：首先将基带数字信号经过星座映射成为I、Q两支路信号；两支路I、Q信号通过上抽样器分别进行L倍上抽样，将得到速率为R_s的过采样信号经过成形滤波器滤波完成I、Q支路的基带频谱成形；然后将直接频率综合器DDS引入到内插滤波器中，在内插滤波器中以数模转换器DA采样率分别对I、Q支路进行内插，完成采样速率的转换；对合路I、Q信号进行数字中频调制后送数模转换器DA重构为模拟信号；模拟信号经过模拟带通滤波器滤除带外频谱，从而得到已调成形的中频调制信号。

本发明相比于现有技术具有如下有益效果：

本发明通过配置DDS相位控制字，即可实现在不改变电路结构情况下，对任意预设速率调制信号完成脉冲成形中频调制。本发明所采用的电路结构，成形滤波器的设计完全脱离于符号速率，根据特定的成形窗需求，只需设计1组滤波器系数，大大的节约了资源占用；同时，本发明将直接频率综合器DDS引入到内插滤波器中完成采样速率的转换，易于实现，方法简便可靠；并且，数字信号映射为IQ支路分别进行处理，对数字信号的调制方式没有强制约定，特别适用于多种调制方式数字信号的脉冲成形中频调制。

下面结合附图和具体实施方式对本方法进一步说明。

附图说明

图1是本发明所涉及的数字脉冲成形中频调制电路原理框图。

具体实施方式

参阅图1。在以下描述的实施例中，首先将基带数字信号经过星座映射成为I、Q两支路信号；两支路I、Q信号通过上抽样器分别进行L倍上抽样，将得到速率为R_s的过采样信号经过成形滤波器滤波完成I、Q支路的基带频谱成形；然后将直接频率综合器DDS引入到内插滤波器中，在内插滤波器中以数模转换器DA采样率分别对I、Q支路进行内插，完成采样速率的转换；对合路I、Q信号进行数字中频调制后送数模转换器DA重构为模拟信号；模拟信号经过模拟带通滤波器滤除带外频谱，从而得到已调成形的中频调制信号。

成形滤波器所采用的成形窗函数不限，滤波器设计与输入数字信号速率或频谱带宽无关，仅需满足通带归一化截止频率f_cut为：

f_{c u t} = \frac{1}{2 \times L}

式中，L代表上抽样倍数，为自然数，典型值可取L＝4。

设计的内插滤波器传递函数为：

y ({kT}_{i}) = Σ_{i = - N / 2}^{N / 2 - 1} x [\frac{(m - i)}{R_{s}}] h [\frac{(i + μ)}{R_{s}}]

式中，N为内插滤波器阶数；T_i为第i个输出采样周期，即第i个数模转换器DA采样时钟周期；R_s是输入采样频率，即过采样数字信号采样频率；μ为采样率转换因子，其计算方程为：

μ＝k-mR_DA/R_s

式中，k,m为整数，且m为满足m≤kT_iR_s的最大整数。采样率转换因子μ值通过直接频率综合器DDS来实现，DDS相位控制字为：

p h a s e = \frac{R_{s}}{R_{D A}} \times 2^{M}

式中，R_s为上抽样后的调制符号速率，R_DA为DA采样时钟频率，M为DDS相位控制字位宽。

Claims

1.一种数字脉冲成形中频调制方法，其特征在于包括如下步骤：首先将基带数字信号经过星座映射成为I、Q两支路信号；两支路I、Q信号通过上抽样器分别进行L倍上抽样，将得到速率为R_s的过采样信号经过成形滤波器滤波完成I、Q支路的基带频谱成形；然后将直接频率综合器DDS引入到内插滤波器中，在内插滤波器中以数模转换器DA采样率分别对I、Q支路进行内插，完成采样速率的转换；对合路I、Q信号进行数字中频调制后送数模转换器DA重构为模拟信号；模拟信号经过模拟带通滤波器滤除带外频谱，从而得到已调成形的中频调制信号。

2.按权利要求1所述的数字脉冲成形中频调制方法，其特征在于：成形滤波器所采用的成形窗函数不限，滤波器设计与输入数字信号速率或频谱带宽无关，仅需满足通带归一化截止频率f_cut为：

f_{c u t} = \frac{1}{2 \times L}

式中，L代表上抽样倍数，为自然数。

3.按权利要求1所述的数字脉冲成形中频调制方法,其特征在于：内插滤波器所设传递函数为：

y ({kT}_{i}) = Σ_{i = - N / 2}^{N / 2 - 1} x [\frac{(m - i)}{R_{s}}] h [\frac{(i + μ)}{R_{s}}]

式中，N为内插滤波器阶数；T_i为第i个输出采样周期，即第i个数模转换器DA采样时钟周期；R_s是输入采样频率，即过采样数字信号采样频率；μ为采样率转换因子。

4.按权利要求3所述的数字脉冲成形中频调制方法,其特征在于：采样率转换因子μ的计算方程为：

μ＝k-mR_DA/R_s

式中，k,m为整数，且m为满足m≤kT_iR_s的最大整数。

5.按权利要求3或4所述的数字脉冲成形中频调制方法，其特征在于，内插滤波器采样率转换因子μ值通过直接频率综合器DDS来实现，DDS相位控制字为：

p h a s e = \frac{R_{s}}{R_{D A}} \times 2^{M}

式中，R_s为上抽样后的调制符号速率，R_DA为DA采样时钟频率，M为DDS相位控制字位宽。通过配置DDS相位控制字，即可实现在不改变电路结构情况下，对任意预设的数字信号速率变采样率到数模转换器DA采样频率。