CN110299925A - 数字接收机并行模块数据错位重构方法 - Google Patents

数字接收机并行模块数据错位重构方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种数字接收机并行模块数据错位重构方法，旨在提供一种实现结构简单，所需资源少，可以提高接收机可靠性的数据重构方法。本发明通过下述技术方案予以实现：数据预处理模块首先对输入模块输入的载波同步输出数据与对应的使能信号进行预处理；然后将数据旋转模块预处理后的使能信号进行旋转和旋转输出操作，完成数据的旋转功能；选择控制模块通过一个状态机来控制数据旋转模块当前时刻数据旋转次数，利用输入信号的使能信号来判别数据当前的状态，判断其旋转次数；数据选择输出模块通过选择控制模块来控制本时刻输出来作为整个系统的输出信号，从而达到数据重构的目的。

Description

数字接收机并行模块数据错位重构方法
技术领域
本发明涉及通信领域中，定采样高速接收解调模块中并行模块数据错位情况对数据进行重构的方法。
技术背景
随着航空、航天技术的进步，人类开发利用太空的进程加快，空间活动呈现加速发展的趋势，在地球的中低轨道分布着各式各样的飞行器，所承载的业务类型越来越多，需要与地面站之间传输数据速率要求也越来越高。随着高速数据传输技术在航天测控、遥感、卫星通信等领域受到高度的重视，近年来发展速度极快，市场需求也在不断地提高；超光谱图像、SAR图像、多仪器平台数据，是未来需要高速传输链路的主要对象。
通常数字接收机可分为两类：一类是基于变采样率的数传接收机，此类接收机可根据码速率自动调节采样率，使得采样率为码速率的整数倍，在并行路数固定的情况下，每一时刻处理的码元数也是固定的，此类接收机的缺点是对前端AD器件的要求较高；另一类是基于固定采样率的数传接收机，此类接收机由于采样率固定，对前端AD器件和调试工作量大大减小。但是在定采样高速数传接收机中，当采样速率fs、码速率Rs和并行处理路数N固定后，每一个处理的最大点个数可能是<N*Rs/fs>(<·>表示向下取整)个，也可能是<N*Rs/fs>+1个，载波同步后，为了取出每个码元的最大值点进行后端处理，需要对数据进行重新排序。所以对于定采样高速数传接收机来说，在并行路数固定的情况下，每一时刻处理的码元个数会变化，怎么在每一时刻处理码元个数可变的情况下对后端输出进行数据重构是此类接收机的一大难点。
发明内容
本发明的目的是针对现有定采样高速数传接收机技术存在的不足之处，提供一种实现结构简单，所需资源少，可以提高接收机可靠性，针对定采样高速接收机中每一时刻处理码元个数可变的情况对输出数据进行重构的方法。
本发明的上述目的可以通过下述技术方案予以实现：一种数字接收机并行模块数据错位重构方法，具有如下技术特征：在定采样高速接收解调模块中构建一个数据预处理模块、基于魔方旋转的数据旋转模块、由一个状态机构成的选择控制模块和数据选择输出模块构成的数据重构模块；数据预处理模块首先对输入模块输入的载波同步输出数据与对应的使能(EN)信号进行预处理，将使能信号无效的信号交换至最后一路，对应的使能信号为零的一路始终交换至最后一路；然后将数据旋转模块预处理后的使能信号进行旋转和旋转输出操作，完成数据的旋转功能；选择控制模块通过一个状态机来控制数据旋转模块当前时刻数据旋转次数，利用输入信号的使能信号来判别数据当前的状态，判断其旋转次数；数据选择输出模块通过选择控制模块来控制本时刻输出应该选择旋转0次、旋转1次还是旋转2次的模块输出来作为整个系统的输出信号，针对定采样高速接收解调模块中每一时刻处理码元个数可变的情况对输出数据进行重构，输出经过数据重构后重新排列正确的载波同步数据。
本发明相比于现有技术，具有如下有益效果：
实现结构简单。本发明在定采样高速接收解调模块中构建一个数据预处理模块、基于魔方旋转的数据旋转模块、由一个状态机构成的选择控制模块和数据选择输出模块构成的数据重构模块，通过数据预处理模块将输入数据进行预处理，选择控制模块通过定义一个数据使能信号的状态机来控制当前时刻数据需要旋转的次数，再通过数据旋转与数据选择输出模块实现数据重构，实现结构简单。
所需资源少。本发明利用FPGA可以构造一个具有开放性、标准化、模块化的通用硬件平台，利用输入信号的使能信号来判别数据当前的状态，判断其旋转次数，所有使能信号与其对应的信号做相应的预处理、旋转和旋转输出操作，针对定采样高速接收解调模块中每一时刻处理码元个数可变的情况对输出数据进行重构，实现数据的旋转重排序。计算量大为减少，实现效率高，其意义在于工程上易于实现，能高效的进行实时信号的处理。
附图说明
为了更清楚地理解本发明，现将通过参照附图，来描述本发明，其中：
图1是本发明数字接收机并行模块数据错位重构原示意图。
图2是图1数据旋转模块的数据旋转示意图。
图3是图1选择控制信号的状态机示意图。
下面将结合附图对本发明的实施进行进一步具体的描述。
具体实施方式
参阅图1。根据本发明，在定采样高速接收解调模块中构建一个数据预处理模块、基于魔方旋转的数据旋转模块、由一个状态机构成的选择控制模块和数据选择输出模块构成的数据重构模块；数据预处理模块首先对输入模块输入的载波同步输出数据与对应的使能(EN)信号进行预处理，将使能信号无效的信号交换至最后一路，对应的使能信号为零的一路始终交换至最后一路；然后将数据旋转模块预处理后的使能信号进行旋转和旋转输出操作，完成数据的旋转功能；选择控制模块通过一个状态机来控制数据旋转模块当前时刻数据旋转次数，利用输入信号的使能信号来判别数据当前的状态，判断其旋转次数；数据选择输出模块通过选择控制模块来控制本时刻输出应该选择旋转0次、旋转1次还是旋转2次的模块输出来作为整个系统的输出信号，针对定采样高速接收解调模块中每一时刻处理码元个数可变的情况对输出数据进行重构，输出经过数据重构后重新排列正确的载波同步数据。
数据重构模块包括：接收DIN_A、EN_A、DIN_B、EN_B、DIN_C、EN_C载波同步数据的数据预处理模块，与数据预处理模块进行通信的数据旋转模块，由一个状态机构成的数据旋转模块的选择控制模块和数据输出模块。其中，数据预处理模块首先对输入的DIN_A、EN_A、DIN_B、EN_B、DIN_C、EN_C载波同步数据进行预处理，将使能信号无效的信号交换至最后一路，对应的使能信号为零的一路始终交换至最后一路。数据旋转模块根据数据预处理模块输出的载波同步数据，完成数据的旋转功能：若旋转0次，则保持原来位置不变；若旋转1次，最上面一个数据移至最后一个，第二个数据移至第一个，第三个数据移至第二个；若旋转2次，最上面一个数据移至最后二个，第二个数据移至第三个，第三个数据移至第一个；选择控制模块控制数据旋转模块当前时刻数据需要旋转的次数，数据选择输出模块通过选择控制模块的输出来选择输出旋转0次、旋转1次还是旋转2次的数据和使能信号作为输出，输出经过数据重构后重新排列正确的载波同步数据DOUT_A、ENOUT_A、DOUT_B、ENOUT_B、DOUT_C、ENOUT_C。
参阅图2。数据预处理模块将预处理后的信号送入数据旋转模块，分别完成数据旋转0次、旋转1次和旋转2次的操作。数据旋转模块将数据预处理模块输入的预处理数据分为数据旋转0次模块、数据旋转1次模块和数据旋转2次模块。把数据预处理模块输入的预处理数据分别记为a、b、c，数据旋转0次模块将对应的使能信号分别记为en_a、en_b、en_c，经过0次旋转后，输出信号仍然为a、b、c，完成数据与使能信号的原样输出；数据旋转1次模块将对应的使能信号分别记为en_a、en_b、en_c，经过1次旋转后，输出信号仍然为b、c、a，完成数据与使能信号的一次旋转操作：经过1次旋转后，输出信号变为b、c、a，对应的使能信号变为en_b、en_c、en_a；数据旋转2次模块将对应的使能信号分别记为en_b、en_c、en_a；经过2次旋转后，输出信号仍然为c、a、b，对应的使能信号分别记为en_c、en_a、en_b，完成数据与使能信号的一次旋转操作：经过2次旋转后，输出信号为c、a、b，对应的使能信号分别记为en_c、en_a、en_b。
参阅图3，选择控制模块通过一个状态机来控制当前时刻数据旋转次数，若当前输入使能信号不全为1，表示当前时刻有无效数据，下一时刻需在此时刻旋转次数基础上多旋转1次；否则，认为当前时刻输入数据全部有效，下一时刻旋转次数保持本时刻不变，旋转3次则表示不旋转。
数据选择输出模块通过选择控制模块来控制本时刻输出应该选择旋转0次、旋转1次还是旋转2次的模块输出来作为整个系统的输出信号。完成载波同步后的带使能信号的三路信号送入数据重构模块中，输入模块首先通过数据预处理模块进行输入数据的粗排序，将使能信号无效的信号移至最后一路，然后将预处理后的数据与使能信号分别送入数据旋转模块中的数据旋转0次模块、数据旋转1次模块和数据旋转2次模块。
数据旋转模块将数据旋转后的使能信号送入选择控制模块进行当前数据应旋转次数的控制。在旋转次数控制中，选择控制模块将前一时刻旋转次数为设N，若当前3路信号使能不全为有效时，则本次旋转次数应在上一时刻旋转次数基础上加1，若旋转次数为3，则表示不旋转，即旋转次数归零；若当前三路信号使能全有效时，则本次旋转次数应和上一时刻旋转次数保持一致。
以上所述的仅是本发明的优选实施实例。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干变形和改进，比如通过实际结构的调整变化，也可推广到其它系统领域的应用平台，这些变更和改变都应视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种数字接收机并行模块数据错位重构方法，具有如下技术特征：在定采样高速接收解调模块中构建一个数据预处理模块、基于魔方旋转的数据旋转模块、由一个状态机构成的选择控制模块和数据选择输出模块构成的数据重构模块；数据预处理模块首先对输入模块输入的载波同步输出数据与对应的使能(EN)信号进行预处理，将使能信号无效的信号交换至最后一路，对应的使能信号为零的一路始终交换至最后一路；然后将数据旋转模块预处理后的使能信号进行旋转和旋转输出操作，完成数据的旋转功能；选择控制模块通过一个状态机来控制数据旋转模块当前时刻数据旋转次数，利用输入信号的使能信号来判别数据当前的状态，判断其旋转次数；数据选择输出模块通过选择控制模块来控制本时刻输出应该选择旋转0次、旋转1次还是旋转2次的模块输出来作为整个系统的输出信号，针对定采样高速接收解调模块中每一时刻处理码元个数可变的情况对输出数据进行重构，输出经过数据重构后重新排列正确的载波同步数据。
2.如权利要求1所述的数字接收机并行模块数据错位重构方法，其特征在于：数据重构模块包括：接收DIN_A、EN_A、DIN_B、EN_B、DIN_C、EN_C载波同步数据的数据预处理模块，与数据预处理模块进行通信的数据旋转模块，由一个状态机构成的数据旋转模块的选择控制模块和数据输出模块。
3.如权利要求3所述的数字接收机并行模块数据错位重构方法，其特征在于：数据预处理模块首先对输入的DIN_A、EN_A、DIN_B、EN_B、DIN_C、EN_C载波同步数据进行预处理，将使能信号无效的信号交换至最后一路，对应的使能信号为零的一路始终交换至最后一路。
4.如权利要求1所述的数字接收机并行模块数据错位重构方法，其特征在于：数据旋转模块根据数据预处理模块输出的载波同步数据，完成数据的旋转功能：若旋转0次，则保持原来位置不变；若旋转1次，最上面一个数据移至最后一个，第二个数据移至第一个，第三个数据移至第二个；若旋转2次，最上面一个数据移至最后二个，第二个数据移至第三个，第三个数据移至第一个。
5.如权利要求1所述的数字接收机并行模块数据错位重构方法，其特征在于：选择控制模块控制数据旋转模块当前时刻数据需要旋转的次数，数据选择输出模块通过选择控制模块的输出来选择输出旋转0次、旋转1次还是旋转2次的数据和使能信号作为输出，输出经过数据重构后重新排列正确的载波同步数据DOUT_A、ENOUT_A、DOUT_B、ENOUT_B、DOUT_C、ENOUT_C；数据预处理模块首先对输入的DIN_A、EN_A、DIN_B、EN_B、DIN_C、EN_C载波同步数据进行预处理，将使能信号无效的信号交换至最后一路，对应的使能信号为零的一路始终交换至最后一路。
6.如权利要求1所述的数字接收机并行模块数据错位重构方法，其特征在于：数据预处理模块将预处理后的信号送入数据旋转模块，分别完成数据旋转0次、旋转1次和旋转2次的操作；数据旋转模块将数据预处理模块输入的预处理数据分为数据旋转0次模块、数据旋转1次模块和数据旋转2次模块，把数据预处理模块输入的预处理数据分别记为a、b、c，数据旋转0次模块将对应的使能信号分别记为en_a、en_b、en_c，经过0次旋转后，输出信号仍然为a、b、c，完成数据与使能信号的原样输出。
7.如权利要求1所述的数字接收机并行模块数据错位重构方法，其特征在于：数据旋转1次模块将对应的使能信号分别记为en_a、en_b、en_c，经过1次旋转后，输出信号仍然为b、c、a，完成数据与使能信号的一次旋转操作：经过1次旋转后，输出信号变为b、c、a，对应的使能信号变为en_b、en_c、en_a；数据旋转2次模块将对应的使能信号分别记为en_b、en_c、en_a；经过2次旋转后，输出信号仍然为c、a、b，对应的使能信号分别记为en_c、en_a、en_b，完成数据与使能信号的一次旋转操作：经过2次旋转后，输出信号为c、a、b，对应的使能信号分别记为en_c、en_a、en_b。
8.如权利要求1所述的数字接收机并行模块数据错位重构方法，其特征在于：选择控制模块通过一个状态机来控制当前时刻数据旋转次数，若当前输入使能信号不全为1，表示当前时刻有无效数据，下一时刻需在此时刻旋转次数基础上多旋转1次；否则，认为当前时刻输入数据全部有效，下一时刻旋转次数保持本时刻不变，旋转3次则表示不旋转。
9.如权利要求1所述的数字接收机并行模块数据错位重构方法，其特征在于：数据选择输出模块通过选择控制模块来控制本时刻输出应该选择旋转0次、旋转1次还是旋转2次的模块输出来作为整个系统的输出信号。完成载波同步后的带使能信号的三路信号送入数据重构模块中，输入模块首先通过数据预处理模块进行输入数据的粗排序，将使能信号无效的信号移至最后一路，然后将预处理后的数据与使能信号分别送入数据旋转模块中的数据旋转0次模块、数据旋转1次模块和数据旋转2次模块。
10.如权利要求1所述的数字接收机并行模块数据错位重构方法，其特征在于：数据旋转模块将数据旋转后的使能信号送入选择控制模块进行当前数据应旋转次数的控制；在旋转次数控制中，选择控制模块将前一时刻旋转次数为设N，若当前3路信号使能不全为有效时，则本次旋转次数应在上一时刻旋转次数基础上加1，若旋转次数为3，则表示不旋转，即旋转次数归零；若当前三路信号使能全有效时，则本次旋转次数应和上一时刻旋转次数保持一致。
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