多模高灵敏度高速信号接收电路的制作方法

本发明属于无限通信领域，主要涉及一种特别适合于卫星通信、卫星遥感等无线通信场合的多模高灵敏度高速信号接收电路。

背景技术

卫星遥感是采集地球数据信息的重要技术手段，具有无国界限制、覆盖面积广、观测具有周期性、数据客观等诸多特点。其获取的具备高空间分辨率、高时间分辨率、高光谱分辨率和高辐射分辨率“四高”特征的遥感图像数据，经过遥感图像处理平台进行基本处理和信息提取，可为国民经济行业应用提供信息和服务。随着卫星遥感技术的发展，遥感数据的分辨率快速提高，由此带来的是对卫星和地面接收站之间数据传输速率和质量的要求越来越高。而在卫星通信中带宽和功率是两个最主要的限制因素，一方面希望尽可能利用有限的带宽资源，提高系统的信道容量；另一方面希望在更低的发射功率下传输更多的信息。无线通信信道不同于有线信道,无线通信信道的情况会受到降雨、多径、信号收发双方距离的变化等因素的影响。为了提高卫星通信的效率，传统的卫星通信通常通过不同的调制和编码方式来满足不同的传输速率和发射功率的要求。在这种方式下，对于单次传输任务，所采用的编码和调制方式往往需要预留较多的系统余量，以保证在降雨、多径、信号收发双方处于远距离等恶劣的链路条件下能够进行正常传输。这些功率余量只是偶尔会用到，大部分时间将会被闲置，造成系统资源严重浪费。为了提高卫星通信的传输效率，近年来在一次传输任务中随着星地之间传输距离和信道的变化实时调整调制和编码方式的自适应传输体制逐渐被采用。采用自适应传输体制可以更高效地传输数据，使有限的带宽和功率资源得到充分利用。自适应传输可以根据信道质量实时调整传输方式：当信道质量较差时通过降低调制阶数和采用编码增益更大的编码等方式来保证传输质量；当信道质量较好时通过提高调制阶数和采用码率更高的编码码率等方式来提高传输速率。但固定速率编码不能使系统工作在最佳的信源编码和信道编码速率上。此外，随着卫星通信传输速率的持续提升，Ka频段和相控阵天线得到了越来越多的应用，此时接收信号可能面临较强的极化干扰，因此需要在解调过程中进行交叉极化干扰对消来提升接收质量。而传统的极化干扰对消算法在工程应用中存在对不同通道的时延差适应能力差、收敛时间长、对不同带宽信号的适应能力差等缺点，难以进行工程应用。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有高速信号接收过程中存在的不能适应新体制自适应编码调制信号无损接收、接收效果对传输链路中存在的极化干扰敏感、接收性能受传输链路信道质量影响较大的问题，提供一种灵活性更强，对消性能更好，工程应用性更强，能够提高通信可靠性和传输效率的多模高灵敏度高速信号接收电路。

本发明解决现有技术问题所采用的方案是：一种多模高灵敏度高速信号接收电路，包括：定点采样输入中频信号的定点采样模块和顺次串联的时延计算模块、抽取滤波模块、自适应均衡模块1、模式识别模块、载波跟踪模块、符号跟踪模块、自适应均衡模块2，以及相互并联的可变编码调制处理通路和固定模式编码调制处理通路，其特征在于：定点采样模块采用固定的采样率对输入中频信号和输入干扰信号进行采样，把输入的模拟信号变为数字信号送给时延计算模块，时延计算模块对两路信号之间的时延进行计算和校正后，把消除了时延差的两路数据送给抽取滤波模块，抽取滤波模块根据实际信号带宽，根据实际信号的符号速率，对信号进行内插、抽取和滤波，恢复出基带数字信号送给自适应均衡模块1，对两路信号的频率误差和相位误差进行动态校正，消除信号中存在的极化干扰后，把对消结果送入模式识别模块，模式识别模块根据已知的信号特征实时进行信号调制方式和编码方式的识别，并把识别结果送给载波跟踪模块，载波跟踪模块根据从模式识别模块获取的信号调制方式和编码方式选择对应的载波跟踪算法进行载波跟踪，完成载波跟踪后的信号送给符号跟踪模块进行符号跟踪，符号跟踪结果送入自适应均衡模块2，采用盲均衡算法进行信道均衡，消除传输过程中引入的信号畸变，将处理结果分别送入可变编码调制处理通路和固定模式编码调制处理通路，通过采用自动模式识别、统一的载波跟踪、符号跟踪和译码处理，实现对自适应编码调制信号的无损接收。

本发明相比于现有技术具有如下有益效果：

本发明采用定点采样输入中频信号进行采样，对于不同带宽的输入信号采样率不变，可以避免根据不同中心频率和信号带宽更改采样时钟。

本发明采用顺次串联的时延计算模块、抽取滤波模块、自适应均衡模块1、模式识别模块、载波跟踪模块、符号跟踪模块、自适应均衡模块2，以及相互并联的可变编码调制处理通路和固定模式编码调制处理通路，可以通过统一的载波和符号跟踪，实现对多种调制信号的统一接收，从而大幅降低了高速信号接收电路的复杂度，使得电路体积更小。

本发明采用固定的采样率对输入中频信号和输入干扰信号进行采样，把输入的模拟信号变为数字信号送给时延计算模块，时延计算模块对两路信号之间的时延进行计算和校正后，把消除了时延差的两路数据送给抽取滤波模块，抽取滤波模块根据实际信号带宽，根据实际信号的符号速率，对信号进行内插、抽取和滤波，恢复出基带数字信号送给自适应均衡模块1。通过采用定点采样以及灵活的抽取滤波算法，只需要采用一个固定带宽的前置滤波器即可实现对采样带宽内所有带宽信号的抗混叠滤波，后续的抽取滤波模块中的数字滤波器可以根据信号带宽进行二次滤波，进一步消除信号带外的干扰和噪声。这种处理架构实现了前置滤波器与信号带宽的解耦，输入中频信号的中心频率、信号带宽可以通过参数进行动态设置，可以实现信号中心频率和带宽的实时动态配置。

本发明采用对两路信号的频率误差和相位误差进行动态校正，消除信号中存在的极化干扰后，把对消结果送入模式识别模块，模式识别模块根据已知的信号特征实时进行信号调制方式和编码方式的识别，并把识别结果送给载波跟踪模块，载波跟踪模块根据从模式识别模块获取的信号调制方式和编码方式选择对应的载波跟踪算法进行载波跟踪，完成载波跟踪后的信号送给符号跟踪模块进行符号跟踪，可以针对可变编码调制信号自动完成信号模式识别，通过采用统一的载波跟踪模块完成了对不同调制编码信号的连续跟踪，能够实现对可变编码调制信号的无损接收，在提高接收稳定性的同时获得了更好的传输效率。

本发明通过在自适应均衡前增加时延计算和时延纠正处理显著提高了对不同链路时延的适应能力，同时通过采用自适应均衡处理实现了实现了干扰幅度和相位的精确对消，工程应用性更强，对消性能更好。

本发针明对可变编码调制信号和固定模式编码调制信号，将符号跟踪结果送入自适应均衡模块2，采用盲均衡算法进行信道均衡，消除传输过程中引入的信号畸变，将处理结果分别送入可变编码调制处理通路和固定模式编码调制处理通路，通过采用自动模式识别、统一的载波跟踪、符号跟踪和译码处理，实现对自适应编码调制信号的无损接收。通过采用统一的处理电路实现了资源的高度复用，减少了电路面积。

附图说明

图1是本发明一种多模高灵敏度高速信号接收电路原理示意图；

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

具体实施方式

参阅图1。在以下描述的示意性最佳实施例中，一种多模高灵敏度高速信号接收电路，包括：定点采样输入中频信号的定点采样模块和顺次串联的时延计算模块、抽取滤波模块、自适应均衡模块1、模式识别模块、载波跟踪模块、符号跟踪模块、自适应均衡模块2，以及相互并联的可变编码调制处理通路和固定模式编码调制处理通路，其特征在于：定点采样模块采用固定的采样率对输入中频信号和输入干扰信号进行采样，把输入的模拟信号变为数字信号送给时延计算模块，时延计算模块对两路信号之间的时延进行计算和校正后，把消除了时延差的两路数据送给抽取滤波模块，抽取滤波模块根据实际信号带宽，根据实际信号的符号速率，对信号进行内插、抽取和滤波，恢复出基带数字信号送给自适应均衡模块1，对两路信号的频率误差和相位误差进行动态校正，消除信号中存在的极化干扰后，把对消结果送入模式识别模块，模式识别模块根据已知的信号特征实时进行信号调制方式和编码方式的识别，并把识别结果送给载波跟踪模块，载波跟踪模块根据从模式识别模块获取的信号调制方式和编码方式选择对应的载波跟踪算法进行载波跟踪，完成载波跟踪后的信号送给符号跟踪模块进行符号跟踪，符号跟踪结果送入自适应均衡模块2，采用盲均衡算法进行信道均衡，消除传输过程中引入的信号畸变，将处理结果分别送入可变编码调制处理通路和固定模式编码调制处理通路，通过采用自动模式识别、统一的载波跟踪、符号跟踪和译码处理，实现对自适应编码调制信号的无损接收。

在可变编码调制处理通路中依次通过顺次串联的物理帧同步模块、数据预处理模块、译码模块、数据帧同步模块、解扰模块和数据组帧模块对数据进行物理帧同步、数据预处理、译码、数据帧同步、解扰和数据组帧后输出发送的原始数据和对应的数据标识。

在固定模式编码调制处理通路中依次通过顺次串联的数据帧同步模块、数据预处理模块、译码模块、解扰模块和数据组帧模块对数据进行数据帧同步、数据预处理、译码、解扰和数据组帧后输出发送的原始数据和对应的数据标识。

在上述处理过程中，时延计算模块实时对定点采样模块输入中频信号和输入干扰信号的时延差进行计算，并根据计算结果对输入中频信号和输入干扰信号的两路信号差时延差进行补偿，这种处理方式能够显著提高对两路信号时延差的适应范围。

在上述处理过程中，抽取滤波模块中的数字滤波器根据信号带宽进行二次滤波，实现前置滤波器与信号带宽的解耦，自适应均衡模块1以符号跟踪后的信号质量为参考标准，对输入中频信号的中心频率、信号带宽进行实时动态设置，在幅度和相位两个维度对抽取滤波模块完成了抽取滤波后的信号进行自适应均衡，消除信号中存在的极化干扰。

在上述处理过程中，模式识别模块对信号调制方式和编码方式的识别是通过用本地预先存储的信号波形特征模板与接收信号进行比对来完成的。模式识别模块只在处理可变编码调制信号时使用，用来获取信号调制方式和编码方式，当接收信号为固定编码调制信号时由于信号调制方式和编码方式是已知的不需要进行信号调制方式和编码方式的识别。即模式识别模块在处理可变编码调制信号时，根据已知的信号特征实时获取信号调制方式和编码方式，通过本地预先存储的信号波形特征模板与接收信号进行比来完成信号调制方式和编码方式的识别，并把识别结果送给载波跟踪模块，载波跟踪模块从模式识别模块获取的信号调制方式和编码方式选择对应的载波跟踪算法进行载波跟踪，完成载波跟踪后的信号送给符号跟踪模块进行符号跟踪。

在上述处理过程中，载波跟踪模块和符号跟踪模块采用统一的处理架构实现对接收信号的载波跟踪和符号跟踪，在信号调制方式切换时，根据从模式识别模块获取的调制方式动态修改载波跟踪和符号跟踪参数可以实现对接收信号的连续跟踪，保证了调制方式和编码方式切换时跟踪过程的连续性。

可变编码调制处理通路当接收信号类型为可变编码调制信号时，自适应均衡模块2的处理结果送给物理帧同步模块，物理帧同步模块根据模式识别模块的模式识别结果选择对应的物理帧导头和物理帧长度，采用帧导头相关的方式进行帧导头检测，当检测到帧导头时产生出物理帧导头指示信号，送给数据预处理模块，数据预处理模块根据模式识别模块的模式识别结果对数据进行去导频和符号解扰后送给译码模块，译码模块根据模式识别模块的模式识别结果选择对应的译码方式对数据进行译码后送给数据帧同步模块，数据帧同步模块根据预先设置的帧同步字和帧长对数据进行帧同步处理后送给解扰模块，解扰模块根据预先设置的解扰多项式和解扰初相对数据进行解扰后送给数据组帧模块，数据组帧模块按照约定的数据格式对数据进行组帧后输出发送的原始数据和对应的数据标识。

固定模式编码调制处理通路当接收信号类型为固定模式编码调制信号时，自适应均衡模块2的处理结果送给数据帧同步模块后，数据帧同步模块数据帧同步模块根据预先设置的帧同步字和帧长对数据进行帧同步处理后送给第二数据预处理模块进行预处理，根据预先设置的参数进行解扰和解交织处理后送给译码模块，译码模块根据预先设置的译码模式对数据进行译码，译码结果送给解扰模块，解扰模块根据预先设置的解扰多项式和解扰初相对数据进行解扰后送给数据组帧模块，数据组帧模块按照约定的数据格式对数据进行组帧后输出发送的原始数据和对应的数据标识。

本发明的范围并不局限于所描述的具体技术方案。对上述这些实施例的多种修改，对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的。本发明所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。任何对所描述的具体技术方案中的技术要素进行相同或等同替换获得的技术方案或本领域技术人员在所描述的具体技术方案的基础上不经过创造性劳动就可以获得的技术方案，都应当视为落入本发明的保护范围。