CN102571276A - 基于空时编码的短波数字信号处理方法与模块 - Google Patents

Abstract

基于空时编码的短波数字信号处理的模块，包括空时编码数字信号处理模块、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；显示控制模块控制编码数字信号处理模块显示状态，音频信号从空时编码数字信号处理模块输入端输入，数字信号处理模块是对音频信号做PCM编码、转换成数字信号然后做星座映射和STBC空时编码的模块，最后调制成四路短波射频信号、经上变频和滤波模块输出四路射频信号，每路射频信号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，再将射频检测值接编码数字信号处理模块做功率调整。

Description

基于空时编码的短波数字信号处理方法与模块

技术领域

本发明属于电子电路设计，尤其是空时编码的短波数字信号处理的方法与模块。

背景技术

短波通信受信道时变衰落特性的影响，信号传输抗干扰性能较差。而随着空时编码理论的不断完善，我们可能通过对多个通道的短波信号进行空时编码，将空时分组码与交织技术结合使用，提高抗干扰能力。空时编码技术使用高阶的调制方式、减少复用因子，能够提高系统容量。但是该方法运算量很大，对数字信号处理芯片要求也高，常用的C54X系列DSP芯片已不能再满足运算速度；而随着高速C64X系列DSP芯片和Cyclone III系列FPGA芯片的推广，可以快速实现多路空时编码处理，再结合新型的数字上变频芯片AD9957(该芯片可优化带外噪声)，能够输出四路空时编码的短波小信号。这种方法不同于以往的多通道短波数字信号处理模块，各通道短波信号是相互关联的。

发明内容

本发明目的是，提出一种基于空时编码的短波数字信号处理的方法与模块，为短波空时编码激励器而设计的，提高短波信号的抗信道衰落能力。本发明方法与模块同时可提高短波空时编码激励器的集成度，减少激励器的体积和重量。

基于空时编码的短波数字信号处理的方法，采用空时编码的算法和零中频技术，输出四路短波射频小信号；是四通道分集发射的方法，采用了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；显示控制模块负责控制短波数字信号处理及显示状态，音频信号从输入端输入，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，最后调制成四路短波射频小信号、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数字信号处理的模块，包括空时编码数字信号处理模块、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；显示控制模块控制短波数字信号处理及显示状态，音频信号从空时编码数字信号处理模块输入端输入，数字信号处理模块是对音频信号做PCM编码，转换成数字信号然后做星座映射和STBC空时编码，最后调制成四路短波射频小信号、经上变频和滤波输出四路射频信号的模块，每路射频信号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。

本发明采用TMS320C6455作为数字信号处理芯片，A/D选用AD73322，D/A选用AD9957，双口RAM芯片选用CY7C131，使用Cyclone III FPGA芯片作逻辑控制和滤波处理，该电路示意图如图1所示。

本发明的有益效果是：该发明产生四路经过空时编码的射频小信号，可应用到新型的空时编码短波激励器中，提高短波信号的抗信道衰落能力。

附图说明

图1数字信号处理模块电路示意图

图2音频信号处理流程示意图

图3 STBC编码处理流程示意图

具体实施方式

控制命令由外部的控制模块通过双口RAM写入，双口RAM用并口将控制命令送给DSP芯片，DSP芯片同时将模块的状态信息回送给外部的控制模块。该模块对音频信号进行采样，得到数据信号，接着做PCM编码和空时编码，并将数字信号送给FPGA芯片作滤波处理，由FPGA将4个通道的I，Q信号分别送给4片上变频器AD9957做上变频处理产生4路射频信号，通过低通滤波器滤除带外的杂波，最后产生4路0dm左右的短波射频小信号。

TMS320C6455实现音频信号的STBC(空时分组)编码，其处理流程如图2所示。

图3 STBC编码处理流程示意图，其中基带信号包含2^b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，…，s_K。空时分组码矩阵G表示为：

$G=\left[\begin{array}{cccc}{x}_1& x_2& x_3& x_4\\ -x_2& x_1& -x_4& x_3\\ {-x}_3& x_4& x_1& -x_2\\ -x_4& -x_3& x_2& x_1\\ x_1^{*}& x_2^{*}& x_3^{*}& x_4^{*}\\ -x_2^{*}& x_1^{*}& -x_4^{*}& x_3^{*}\\ -x_3^{*}& x_4^{*}& x_1^{*}& -x_2^{*}\\ -x_4^{*}& -x_3^{*}& x_2^{*}& x_1^{*}\end{array}\right]$

将G中的x_k置为s_k，k＝1，2，…，K，我们得到矩阵C＝G(s₁，s₂，…，s_K)，其元素是s₁，s₂，…，s_K及其共轭的线性组合。G由待定的变量s₁，s₂，…，s_K构成，而矩阵C由特定的星座符号构成，c_tn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。

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。

Claims (3)

1.基于空时编码的短波数字信号处理的模块，其特征是包括空时编码数字信号处理模块、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；显示控制模块控制编码数字信号处理模块显示状态，音频信号从空时编码数字信号处理模块输入端输入，数字信号处理模块是对音频信号做PCM编码、转换成数字信号然后做星座映射和STBC空时编码的模块，最后调制成四路短波射频信号、经上变频和滤波模块输出四路射频信号，每路射频信号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，再将射频检测值接编码数字信号处理模块做功率调整。

2.根据权利要求1所述的基于空时编码的短波数字信号处理的模块，其特征是采用TMS320C6455作为数字信号处理模块的芯片。

3.基于空时编码的短波数字信号处理的方法，其特征是采用空时编码的算法和零中频技术，输出四路短波射频小信号；是四通道分集发射的方法，采用了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；显示控制模块负责控制短波数字信号处理及显示状态，音频信号从输入端输入，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，最后调制成四路短波射频小信号、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。

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