CN102457289A - 基于空时编码的短波四通道分集发射的激励器设置方法及激励器 - Google Patents

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基于空时编码的短波四通道分集发射的激励器，包括数字信号处理模块、滤波模块、射频放大模块、显示控制模块、射频检测模块和电源模块，数字信号处理模块、滤波模块、射频放大模块、射频检测模块和电源模块均连接至显示控制模块；显示控制模块通过射频检测模块控制数字信号处理模块及显示状态；射频信号的滤波模块中，由滤波模块对四路射频信号进行选择性滤波处理，滤除带外噪声；射频检测模块检测四路中每路的射频信号，再将射频检测值接数字信号处理模块，数字信号处理模块输出对某路射频信号进行功率补偿的射频信号。

Description

基于空时编码的短波四通道分集发射的激励器设置方法及激励器
技术领域
本发明涉及电子电路设计，尤其是属于短波通信信号的处理方法。
背景技术
短波通信经常受电离层变化的影响，通信效果比较差，通过分集发射的方法，可以有效地提高信号增益。空时发射分集是目前最为广泛关注的分集方案，它使用空间分集与空时编码技术，可提高对信道衰落的抑制能力，并提高系统容量。空时编码技术是最近兴起的一种发射分集方法，它将空时分组码与交织技术结合使用，抗衰落性能强。同时该方法分集增益高，可有效解决受衰落信道影响导致系统容量受限的问题。
发明内容
本发明目的是，为短波空时编码四通道分集发射而设计的，首次将空时编码技术应用到短波激励器中，可产生四路经过空时编码的短波信号，无须组合四部单通道短波激励器。该激励器集成度较高，使用空时编码后可改善信号增益。
本发明的技术方案是：基于空时编码的短波四通道分集发射的激励器设置方法，所述激励器包括数字信号处理模块、滤波模块、射频放大模块、显示控制模块、射频检测模块和电源模块，该激励器是空时编码集成激励器；显示控制模块负责控制激励器整机及显示状态，音频信号从激励器输入端输入，先接数字信号处理模块，数字信号处理模块先对音频信号做PCM编码，转换成数字信号然后做星座映射和STBC空时编码，最后调制成四路信号、经上变频和滤波输出四路射频信号，每路射频信号大小为0dBm左右；(然后再将射频信号送到滤波模块中，由滤波模块对四路射频信号进行选择性滤波处理，滤除带外噪声；)最后射频信号再经过射频放大模块放大20dB后输出；射频检测模块检测四路中每路的射频信号，再将射频检测值送给数字信号处理模块做功率调整，以保证激励器射频输出的平坦度；功率调整的流程是：通过射频检测模块中的耦合检测电路，将功率检测值与功率额定值进行比较，保存功率检测值与功率额定值的差值、并且以此差值馈送数字信号处理模块，对某路射频信号进行功率补偿。
基于空时编码的短波四通道分集发射的激励器，所述包括数字信号处理模块、滤波模块、射频放大模块、显示控制模块、射频检测模块和电源模块，数字信号处理模块、滤波模块、射频放大模块、射频检测模块和电源模块均连接至显示控制模块；显示控制模块通过射频检测模块控制数字信号处理模块及显示状态，数字信号处理模块接音频信号并PCM编码、转换成数字信号后经星座映射和STBC空时编码后输出四路信号，四路信号并经上变频四路射频信号；射频信号的滤波模块中，由滤波模块对四路射频信号进行选择性滤波处理，滤除带外噪声；滤波后射频信号再经过射频放大模块放大20dB后输出；射频检测模块检测四路中每路的射频信号，再将射频检测值接数字信号处理模块，数字信号处理模块输出对某路射频信号进行功率补偿的射频信号。
该激励器的组成如图1所示，是空时编码集成激励器；显示控制模块负责控制激励器整机及显示状态。音频信号从外部输入，先送给数字信号处理模块，数字信号处理模块对其做空时编码处理，调制成四路短波信号，每路射频大小为0dBm左右。然后再将射频信号送到滤波模块中，由滤波模块对四路射频信号进行选择性滤波处理，滤除带外噪声。最后射频信号再经过射频放大模块放大20dB后输出。由于射频放大时在不同通道和不同频率上存在增益不平均的情况，所以可由射频检测模块检测每路的射频信号，再将射频检测值送给数字信号处理模块做功率调整，以保证激励器射频输出的平坦度。同时该激励器还可以通过串口控制发射机的功放和天调。
数字信号处理模块(主要由DSP芯片构成)先对音频信号做PCM编码，转换成数字信号然后做星座映射和STBC空时编码，最后调制、上变频和滤波输出四路射频信号，处理示意图如图2所示：随着高速数字信号处理芯片的推广和空时编码理论的完善，空时编码技术在无线通信中已有较好的应用，并可带来可观的增益改善。
本发明的有益效果是：本发明可以作为四通道短波发射机的激励源，通过使用空时编码技术可有效抑制信道衰落，改善信号增益。同时该方法分集增益高，可有效解决受衰落信道影响导致系统容量受限的问题。随着高速数字信号处理芯片的推广和空时编码理论的完善，空时编码技术在无线通信中已有较好的应用，本发明空时编码在短波通信中使用亦有着特别的效果。
附图说明
图1短波四通道激励器组成示意图。
图2四通道空时编码处理示意图。
图3STBC编码处理流程示意图。
图4功率调整处理流程图。
具体实施方式
为实现短波的空时发射分集，需要使用基于空时编码的短波多通道激励器；且在具备短波多通道激励技术的基础，可提供本发明实施的基础。
数字信号处理模块先对音频信号做PCM编码(脉冲调制编码)，转换成数字信号然后做星座映射和STBC空时编码，最后调制、上变频和滤波输出四路射频信号。
该激励器由数字信号处理模块、滤波模块、射频放大模块、显示控制模块、射频检测模块和电源模块等组成。该激励器的组成如图1所示：
显示控制模块负责控制激励器整机及显示状态。音频信号从外部输入，先送给数字信号处理模块，数字信号处理模块对其做空时编码处理，调制成四路短波信号，每路射频大小为0dBm左右。然后再将射频信号送到滤波模块中，由滤波模块对四路射频信号进行选择性滤波处理，滤除带外噪声。最后射频信号再经过射频放大模块放大20dB后输出。由于射频放大时在不同通道和不同频率上存在增益不平均的情况，所以可由射频检测模块检测每路的射频信号，再将射频检测值送给数字信号处理模块做功率调整，以保证激励器射频输出的平坦度。同时该激励器还可以通过串口控制发射机的功放和天调。
数字信号处理模块先对音频信号做PCM编码，转换成数字信号然后做星座映射和STBC空时编码，最后调制、上变频和滤波输出四路通道的射频信号，处理示意图如图2所示：
功率调整处理流程：控制器发出扫频命令给数字信号处理模块，四通道每隔100K单音全功率输出，检测出功率值，计算出每个通道各频点功率衰减差值，保存差值入表并补偿。
星座映射与解映射器适用地面数字电视广播传输标准(DMB-TH)中，星座映射在整个发送端的位置，提高系统的抗干扰能力；将不同用途的信息映射为不同的星座图，以便于接收端区别。数字信号的比特流要转换为均匀的nQAM(n：星座点数)符号流。DMB-TH标准包含有64QAM、32QAM、16QAM、4QAM等星座映射方式。
星座映射基本方法，一般载波信号的表达式为：
s(t)＝A(t)cos[ωct+Φ(t)]＝A(t)cosΦ(t)cos(ωct)-A(t)sinΦ(t)sin(ωct)(1)
从式(1)中可以看出载波信号有3个特征分量：幅度、频率和相位。因此，如果对三者分别进行调制，相应地可以得到幅度键控、频移键控和相移键控。如果对于幅度和相位进行联合调制称为正交幅度调制QAM(Quadrature AmplitudeModulatiON)。
其中A(t)cosΦ(t)是同相分量(I分量)，A(t)sinΦ(t)是正交分量(Q分量)。如果分别以I、Q分量为横纵轴，在直角坐标系中把符号映射后所代表的坐标点表示出来，就可以得到星座图。QAM调制是一种矢量调制方法，首先将输入比特映射为星座点，形成复数调制符号，然后对符号的I、Q分量(对应复平面的实部和虚部，也就是水平和垂直方向)采用幅度调制，分别对应调制在相互正交(时域正交)的2个载波(cos ωct和sinΦct)上。与幅度调制(AM)相比，其频谱利用率将提高1倍[2].QAM是幅度、相位联合调制的技术，它同时利用了载波的幅度和相位来传递信息比特，因此在最小距离相同的条件下可实现更高的频带利用率。
对于16QAM，每4bit对应于1个星座符号。前向纠错编码输出的bit数据被拆分成4bit为1组的符号(b3b2b1b0)，星座点坐标对应的I和Q的取值为-6、-2、2、6。同理对于32QAM，每5bit对应于1个星座符号。FEC编码输出的bit数据被拆分成5bit为一组的符号(b4b3b2b1b0)。星座点坐标对应的同相分量I和正交分量Q的取值为-7.5、-4.5、-1.5、1.5、4.5、7.5。
星座映射、解映射器基于DMB-TH标准，利用DSP模块构建16QAM星座映射器，将输入比特流信号经过串并转换变为4bit位宽的并行信号，然后将此并行信号作为后面查找表的输入地址，通过地址的选择，输出相应星座点的横纵坐标，分别作为I、Q信号，共8bit，完成星座映射。
STBC编码处理如图3所示：
其中基带信号包含2b个星座，共使用4个通道，分8个时隙，在时隙1，Kb比特到达编码器，编码器选定相应的信座符号s1，s2，…，sK。空时分组码矩阵G表示为：
G = x 1 x 2 x 3 x 4 - x 2 x 1 - x 4 x 3 - x 3 x 4 x 1 - x 2 - x 4 - x 3 x 2 x 1 x 1 * x 2 * x 3 * x 4 * - x 2 * x 1 * - x 4 * x 3 * - x 3 * x 4 * x 1 * - x 2 * - x 4 * - x 3 * x 2 * x 1 *
将G中的xk置为sk，k＝1，2，…，K，我们得到矩阵C＝G(s1，s2，…，sK)，其元素是s1，s2，…，sK及其共轭的线性组合。G由待定的变量s1，s2，…，sK构成，而矩阵C由特定的星座符号构成，ctn表示矩阵C中第t(t＝1，2，…，8)行第n(n＝1，2，…，4)列的元素，意味着Kb比特在时隙t由通道n分别输出。
该激励器具有功率调整功能，先在数字信号处理模块中分别输出四路射频信号，然后在射频模块中加入耦合检测电路，将检测值与额定值进行比较，保存差值并且对数字信号处理模块的射频信号进行补偿。处理流程如图4所示。

Claims (2)

1.基于空时编码的短波四通道分集发射的激励器设置方法，所述激励器包括数字信号处理模块、滤波模块、射频放大模块、显示控制模块、射频检测模块和电源模块，该激励器是空时编码集成激励器；显示控制模块负责控制激励器整机及显示状态，音频信号从激励器输入端输入，先接数字信号处理模块，数字信号处理模块先对音频信号做PCM编码，转换成数字信号然后做星座映射和STBC空时编码，最后调制成四路信号、经上变频和滤波输出四路射频信号，每路射频信号大小为0dBm左右；然后再将射频信号送到滤波模块中，由滤波模块对四路射频信号进行选择性滤波处理，滤除带外噪声；最后射频信号再经过射频放大模块放大20dB后输出；射频检测模块检测四路中每路的射频信号，再将射频检测值送给数字信号处理模块做功率调整，以保证激励器射频输出的平坦度；功率调整的流程是：通过射频检测模块中的耦合检测电路，将功率检测值与功率额定值进行比较，保存功率检测值与功率额定值的差值、并且以此差值馈送数字信号处理模块，对某路射频信号进行功率补偿。
2.基于空时编码的短波四通道分集发射的激励器，其特征是包括数字信号处理模块、滤波模块、射频放大模块、显示控制模块、射频检测模块和电源模块，数字信号处理模块、滤波模块、射频放大模块、射频检测模块和电源模块均连接至显示控制模块；显示控制模块通过射频检测模块控制数字信号处理模块及显示状态，数字信号处理模块接音频信号并PCM编码、转换成数字信号后经星座映射和STBC空时编码后输出四路信号，四路信号并经上变频四路射频信号；射频信号的滤波模块中，由滤波模块对四路射频信号进行选择性滤波处理，滤除带外噪声；滤波后射频信号再经过射频放大模块放大20dB后输出；射频检测模块检测四路中每路的射频信号，再将射频检测值接数字信号处理模块，数字信号处理模块输出对某路射频信号进行功率补偿的射频信号。
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