CN109709851B - 一种复杂调制信号高速生成装置和方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种复杂调制信号高速生成装置，包括：数据预处理单元，用于产生N个不同调制方式的调制信号数据，并下发至存储器；存储器，用于接收数据预处理单元下发的调制信号数据，并按调制方式不同进行分区存储；调制信号调度器，用于按规定序列顺序检索所述存储器的分区，读取分区里存储的调制信号数据，发送至数模转换器；数模转换器，用于接收调制信号调度器发送的调制信号数据，进行数模转换后输出复杂调制信号。本申请还提供了一个使用以上装置的方法。与现有调制信号生成装置和方法比较，本申请具有能够实现在多种调制信号之间高速切换的优点。

Description

一种复杂调制信号高速生成装置和方法

技术领域

本发明涉及矢量调制信号产生领域，尤其涉及一种复杂调制信号生成的装置和方法。

背景技术

在实际应用中，地面站通道时延的变化是影响卫星双向时间比对精度的主要误差来源，一般来讲，可通过卫星双向时间比对校准系统(移动参考站)对整个卫星双向比对系统进行整体的校准评估，也可通过卫星模拟器法实现从天线端到调制解调器前端的地面站通道时延校准，但对于调制解调器本身路径时延的测量较为困难，现有技术可以通过搭建特有系统实现调制解调器本身路径时延的测量，但测试方法复杂、不适用于卫星双向比对系统。

现代局部战争中，雷达探测、电子对抗与反对抗的竞争日趋激烈，武器系统对其关键技术之一的基带信号产生提出了越来越多的要求：雷达探测与电子对抗发射机以及应用于许多武器装备的诱偏源、模拟仿真和测试系统都要求具备复杂的调制波形，并且能在设定的多种调制波形之间高速切换，形成一串复杂的调制信号进行输出。此外，随着新一代武器装备的发展和在役武器装备使用保障对测试技术的需求，对基带信号提出了更高的要求，需要解决复杂调制信号的高速切换、生成的仿真信号发生难题，满足雷达、通信、导航和精确制导及其对抗装备对密集、复杂和状态多变的电磁环境模拟仿真及测试要求。而现有技术中调制信号的产生难以满足这些领域中多种调制信号高速切换的测试需求。

发明内容

本申请提出了一种复杂调制信号高速生成装置和方法，解决现有调制信号生成装置和方法不能在多种调制信号之间高速切换的问题。

本申请实施例采用下述技术方案：

本申请实施例提供一种复杂调制信号高速生成装置，包括：数据预处理单元、存储器、调制信号调度器、数模转换器：所述数据预处理单元，用于产生N个不同调制方式的调制信号数据，并下发至存储器，所述N是不小于2的整数；所述存储器，用于接收数据预处理单元下发的调制信号数据，并按调制方式不同进行分区存储；所述调制信号调度器，用于按规定序列顺序检索所述存储器的分区，读取分区里存储的调制信号数据，发送至数模转换器；所述数模转换器，用于接收调制信号调度器发送的调制信号数据，进行数模转换后输出复杂调制信号。

优选地，所述调制方式是BPSK、QAM、FSK、QPSK、ASK。

优选地，所述存储器使用DDR3芯片组。

最佳地，所述调制信号调度器是FPGA。

优选地，所述FPGA采用28nm逻辑工艺。

优选地，所述数据预处理单元是计算机软件实现，生成的调制信号数据通过计算机通信接口下发至存储器。

本申请实施例还提供一种复杂调制信号高速生成方法，用于以上装置，包括以下步骤：产生N个不同调制方式的调制信号数据，所述N是不小于2的整数；按调制方式不同分类存储所述调制信号数据；按规定序列顺序读取存储的调制信号数据；对读取的调制信号数据进行数模转换，输出复杂调制信号。

优选地，所述产生N个不同调制方式的调制信号数据进一步包括：产生N个不同调制方式的矢量调制信号；对所述矢量调制信号进行成型滤波，生成滤波调制信号；对所述滤波调制信号进行内插匹配，生成N个不同调制方式的调制信号数据。

本申请实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：与现有调制信号生成装置和方法比较，本申请能够实现在多种调制信号之间高速切换。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为复杂调制信号高速生成装置实施例的结构示意图；

图2为复杂调制信号高速生成方法实施例的流程图；

图3为复杂调制信号高速生成方法另一实施例的流程图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

现代局部战争中，雷达探测、电子对抗与反对抗的竞争日趋激烈，武器系统对其关键技术之一的基带信号产生提出了越来越多的要求：雷达探测与电子对抗发射机以及应用于许多武器装备的诱偏源、模拟仿真和测试系统都要求具备复杂的调制波形，并且能在设定的多种调制波形之间高速切换，形成一串复杂的调制信号进行输出。此外，随着新一代武器装备的发展和在役武器装备使用保障对测试技术的需求，对基带信号提出了更高的要求，需要解决复杂调制信号的高速切换、生成的仿真信号发生难题，满足雷达、通信、导航和精确制导及其对抗装备对密集、复杂和状态多变的电磁环境模拟仿真及测试要求。

本发明针对现代捷变频雷达、跳频通信、电子对抗等装备测试需求，提出了一种基于预设存储及高速切换调度的复杂调制信号生成方法，获得了极快的调制信号切换速度。

以下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。

图1为复杂调制信号高速生成装置实施例的结构示意图。本申请实施例提供一种复杂调制信号高速生成装置，包括：数据预处理单元11、存储器12、调制信号调度器13、数模转换器14：所述数据预处理单元11，用于产生N个不同调制方式的调制信号数据，并下发至存储器12，所述N是不小于2的整数；所述存储器12，用于接收数据预处理单元11下发的调制信号数据，并按调制方式不同进行分区存储；所述调制信号调度器13，用于按规定序列顺序检索所述存储器12的分区，读取分区里存储的调制信号数据，发送至数模转换器14；所述数模转换器14，用于接收调制信号调度器13发送的调制信号数据，进行数模转换后输出复杂调制信号。

首先数据预处理单元11生成多种调制方式的调制信号数据，共有N个不同的调制方式，所述N是不小于2的整数，所述调制方式是应用领域中常用的调制方式，包括但不限于BPSK、QAM、FSK、QPSK、ASK等，此处不做限定，具体以应用场景和本领域技术人员认为需要的调制方式为准。生成的调制信号数据被下发至存储器12。所述存储器12是大容量存储器，可以实现分区存储，存储器12收到数据预处理单元11下发的调制信号数据后按照调制方式的不同进行分类，分别将不同调制方式的调制信号数据存储到不同的分区内。调制信号调度器13可用高性能FPGA实现，除此之外也可能是由其他形式实现，此处不做限定。调制信号调度器13中事先存储了一个规定序列，所述规定序列的顺序是输出信号的调制方式切换顺序。调制信号调度器13根据规定序列中的调制方式，按顺序检索所述存储器12相应的数据分区，逐个读取分区里存储的调制信号数据。由于规定序列要求的调制方式反复变化，则调制信号调度器13读取存储器12的数据分区也随之来回跳转，因此读取和输出的信号数据的调制方式也相应反复切换。此处要求调制信号调度器13读取数据时切换分区的操作非常快，因而可以实现调制信号之间的高速切换。调制信号调度器13将读取的调制信号数据发送至数模转换器14，经数模转换器14进行数模转换后输出，得到复杂调制信号。所述复杂调制信号是调制方式按照规定序列顺序高速反复切换的调制信号。

数据预处理单元11生成多种调制方式的调制信号数据，共有N个不同的调制方式，所述N是不小于2的整数，例如生成的调制信号数据的调制方式分别为BPSK、QAM、FSK、QPSK、ASK这5种，下发至存储器12。存储器12将调制信号数据按照调制方式的不同进行分类，分别将不同调制方式的调制信号数据存储到不同的分区内，例如将BPSK调制信号数据存储到第1分区、QAM调制信号数据存储到第2分区、FSK调制信号数据存储到第3分区、QP SK调制信号数据存储到第4分区、ASK调制信号数据存储到第5分区，如果有N个调制信号，则需要分别存储到N个分区。调制信号调度器13中事先存储了一个规定序列，所述规定序列的顺序是输出信号的调制方式切换顺序，调制信号调度器13根据规定序列中的调制方式，按顺序检索所述存储器12相应的数据分区，需要哪种调制信号就去读取相应存储分区里的调制信号数据。例如规定序列是QAM-ASK-BPSK-FSK-QPSK，则调制信号调度器13按照规定序列中的调制方式顺序依次在存储器12的不同分区之间跳转进行检索，按以上序列，检索分区的顺序为第2分区-第5分区-第1分区-第3分区-第4分区。调制信号调度器13读取输出的数据是在不同调制信号之间高速切换的数据，发送至数模转换器14，进行数模转换后输出，输出信号的调制方式按照QAM-ASK-BPSK-FSK-QPSK的顺序快速切换，即复杂调制信号。数模转换器14的最高工作频率为3.0GHz，位宽为12bits。数模转换器14本身是双通道输入，经过内部的升速模块将两路低速数据合成一路高速数据，再转换为模拟信号输出。数模转换器14内部延时不超过10ns，不影响高速切换的时间。

优选的实施例：所述调制方式是BPSK、QAM、FSK、QPSK、ASK。

通信、电子、雷达、导航、制导等领域常用的调制方式包括BPSK、QAM、FSK、QPSK、ASK，但实际应用中不限于这几种。

优选的实施例：所述数据预处理单元11是计算机软件实现，生成的调制信号数据通过计算机通信接口下发至存储器12。

使用计算机软件实现数据预处理功能，可以快速稳定的生成多种调制方式的调制信号，还可以根据系统需求对生成的信号进行处理。进行数据预处理的计算机与其他单元通过计算机通信接口连接，数据预处理计算机生成的调制信号通过计算机通信接口下发至存储器12。

优选地，所述存储器12使用DDR3芯片组。

存储器12使用DDR3芯片组，采用位扩展的方式进行处理，使用8颗粒DDR3，每4颗粒DDR3为一组进行位扩，共分2组。

最佳的实施例：所述调制信号调度器13是FPGA。

使用FPGA实现调制信号调度器13功能是最优的选择，高性能FPGA可以保证输出的复杂调制信号可以高速切换调制方式，且性能稳定、占用空间小、便于与其他部件集成。

由于FPGA内调制信号调度器13切换读数分区的操作非常快，本身内部时钟流水不超过20ns，而且采用预读取技术解决存储器12切换的时间消耗，总消耗延时不超过60ns，因此可以实现调制信号之间的高速切换，从而实现具有多种调制信号序列输出的复杂调制信号的产生。

优选的实施例：所述FPGA采用28nm逻辑工艺。

FPGA采用28nm逻辑工艺，接口速率理论上可以达到1GHz@DDR，实际工程上可以稳定工作在800MHz@DDR，完全可以对接所使用的存储器12。其内部时钟网络可以工作在最高800MHz的时钟速率，即使附加上组合逻辑引入的延时，也可以很方便的实现超高速单路数据速率。

图2为复杂调制信号高速生成方法实施例的流程图。本申请实施例提供的一种复杂调制信号高速生成方法，包括以下步骤：

步骤201：产生N个不同调制方式的调制信号数据，所述N是不小于2的整数。

此步骤是生成N个不同调制方式的调制信号数据，所述N是不小于2的整数，所述调制方式是应用领域中常用的调制方式，包括但不限于BPSK、QAM、FSK、QPSK、ASK等，此处不做限定，具体以应用场景和本领域技术人员认为需要的调制方式为准。

生成N个不同调制方式的调制信号数据，所述N是不小于2的整数，例如生成的调制信号数据的调制方式分别为BPSK、QAM、FSK、QPSK、ASK这5种。

步骤202：按调制方式不同分类存储所述调制信号数据。

此步骤是将步骤201中生成的调制信号按照调制方式进行分类存储，不同的调制方式分开存储，便于接下来的步骤中按需求进行读取。

例如将步骤201中生成的BPSK、QAM、FSK、QPSK、ASK这5种调制信号数据分别存储到不同的位置，例如将BPSK调制信号数据存储到第1位置、QAM调制信号数据存储到第2位置、FSK调制信号数据存储到第3位置、QPSK调制信号数据存储到第4位置、ASK调制信号数据存储到第5位置。

步骤203：按规定序列顺序读取存储的调制信号数据。

所述规定序列是输出信号的调制方式切换顺序。此步骤是根据规定序列中的调制方式顺序，依次检索步骤202中存储的数据，逐个读取存储的调制信号数据。由于规定序列要求的调制方式反复变化，因此读取的信号数据的调制方式也随之反复切换。此处要求读取数据的切换操作非常快，因而可以实现调制信号之间的高速切换。

例如规定序列是QAM-ASK-BPSK-FSK-QPSK，则按照规定序列中的调制方式顺序依次在相应的存储位置进行检索和读取，需要哪种调制信号就到相应的存储位置进行检索和读取，按以上序列，检索的顺序为第2位置-第5位置-第1位置-第3位置-第4位置。

步骤204：对读取的调制信号数据进行数模转换，输出复杂调制信号。

此步骤是将步骤203中读取的调制信号数据依次进行数模转换并输出，得到复杂调制信号。所述复杂调制信号是调制方式按照规定序列顺序高速反复切换的调制信号。

例如将步骤203中读取的调制信号数据进行数模转换后输出，输出信号的调制方式按照QAM-ASK-BPSK-FSK-QPSK的顺序快速切换，即复杂调制信号。

图3为复杂调制信号高速生成方法另一实施例的流程图。本申请另一实施例提供的一种复杂调制信号高速生成方法，包括以下步骤：

步骤301：产生N个不同调制方式的矢量调制信号。

此步骤是产生N个不同调制方式的矢量调制信号，此步骤只是产生数据，不做任何处理。

生成N个不同调制方式的调制信号数据，所述N是不小于2的整数，例如生成的调制信号数据的调制方式分别为BPSK、QAM、FSK、QPSK、ASK这5种。

步骤302：对所述矢量调制信号进行成型滤波，生成滤波调制信号。

对步骤301中产生的矢量调制信号进行成型滤波，其主要作用是平滑波形和消除码间干扰，得到的是滤波调制信号。

例如生成的矢量调制信号数据的调制方式分别为BPSK、QAM、FSK、QPSK、ASK这5种，对这5种矢量调制信号分别进行成型滤波，其主要作用是平滑波形和消除码间干扰，得到的是滤波调制信号。

步骤303：对所述滤波调制信号进行内插匹配，生成N个不同调制方式的调制信号数据。

对步骤302中产生的滤波调制信号进行内插匹配，其主要作用是与后续步骤中数模转换的采样率做一个匹配，得到的是N个不同调制方式的调制信号数据。

例如对步骤302中产生的滤波调制信号进行内插匹配，得到的是BPSK、QAM、FSK、QPSK、ASK这5种调制方式的调制信号数据，其主要作用是与后续步骤中数模转换的采样率做一个匹配。

步骤304：按调制方式不同分类存储所述调制信号数据。(同步骤202)

步骤305：按规定序列顺序读取存储的调制信号数据。(同步骤203)

步骤306：对读取的调制信号数据进行数模转换，输出复杂调制信号。(同步骤204)

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (8)

1.一种复杂调制信号高速生成装置，其特征在于，包括：数据预处理单元、存储器、调制信号调度器、数模转换器：

所述数据预处理单元，用于产生N个不同调制方式的调制信号数据，并下发至存储器，所述N是不小于2的整数；

所述产生N个不同调制方式的调制信号数据的过程包含：产生N个不同调制方式的矢量调制信号；对所述矢量调制信号进行成型滤波，生成滤波调制信号；对所述滤波调制信号进行内插匹配，生成N个不同调制方式的调制信号数据；

所述存储器，用于接收数据预处理单元下发的调制信号数据，并按调制方式不同进行分区存储；

所述调制信号调度器，用于按规定序列顺序检索所述存储器的分区，读取分区里存储的调制信号数据，发送至数模转换器；所述规定序列顺序是输出信号的调制方式切换顺序，由于规定序列要求的调制方式反复变化，则调制信号调度器读取存储器的数据分区也随之跳转；

所述数模转换器，用于接收调制信号调度器发送的调制信号数据，进行数模转换后输出复杂调制信号，所述复杂调制信号是调制方式按照规定序列顺序高速反复切换的调制信号。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述调制方式是BPSK、QAM、FSK、QPSK、ASK。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述数据预处理单元是计算机软件实现，生成的调制信号数据通过计算机通信接口下发至存储器。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述存储器使用DDR3芯片组。

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述调制信号调度器是FPGA。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述FPGA采用28nm逻辑工艺。

7.一种复杂调制信号高速生成方法，用于权利要求1～6任意一项所述装置，其特征在于，包括以下步骤：

产生N个不同调制方式的调制信号数据；

按调制方式不同分类存储所述调制信号数据；

按规定序列顺序读取存储的调制信号数据；

对读取的调制信号数据进行数模转换，输出复杂调制信号。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述产生N个不同调制方式的调制信号数据进一步包括：

产生N个不同调制方式的矢量调制信号；

对所述矢量调制信号进行成型滤波，生成滤波调制信号；

对所述滤波调制信号进行内插匹配，生成N个不同调制方式的调制信号数据。

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