CN114598381A - 一种适用于低轨卫星的星间链路高速收发装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于低轨卫星的星间链路高速收发装置。该装置由遥控遥测模块、并行数据接收处理模块、多速率解调译码模块、搜帧同步模块、组帧及并行编码模块、并行滤波调制模块、模拟通道控制模块组成。本发明采用高速并行收发技术，可将星间链路高速收发功能集成至一片FPGA；还采用了变采样率技术，通过较少的代码修改即可适用于其他速率。本发明收发链路频点、衰减灵活可控，占用资源少，特别适用于低轨卫星通信系统的高速星间通信。
Description
技术领域
本发明涉及一种适用于低轨卫星的星间链路高速收发装置，可用于低轨卫星通信系统的高速星间通信。
背景技术
星间通信链路指卫星之间建立的通信链路，卫星之间不通过地面站，由星间链路在空中进行通信，可使卫星在一定程度上摆脱对地面站的依赖，减少地面站的布站数量，降低成本。星间链路具有信息传输距离远，卫星及卫星之间信息交互方便等特点，可以使通信具有更好的实时性和可靠性。
一般星间链路收发装置由接收机、发射机和天线组成。由于星载产品的小型化、轻量化趋势，在重量功耗体积受限以及星上FPGA型号选择受限的条件下，传统的星间链路收发装置一般有传输速率低，使用不灵活的特点。
发明内容
本发明的目的在于避免上述背景技术中的不足之处而提供一种适用于低轨卫星的星间链路高速收发装置，其采用了高速并行收发技术和变采样率技术，具有收发链路频点、衰减灵活可控，占用资源少的优点。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种适用于低轨卫星的星间链路高速收发装置，包括遥控遥测模块1、并行数据接收处理模块2、多速率解调译码模块3、搜帧同步模块4、组帧及并行编码模块5、并行滤波调制模块6、模拟通道控制模块7；
遥控遥测模块1接收中心机送来的遥控信号并进行指令解析，将解析出的模式速率控制参数送给并行数据接收处理模块2、多速率解调译码模块3、组帧及并行编码模块5、并行滤波调制模块6，以控制这些模块的模式速率，此外，接收这些模块送来的遥测信息，组成遥测帧并发送给中心机；遥控遥测模块1还向模拟通道控制模块7发送控制参数；
并行数据接收处理模块2接收高速AD送来的并行采样数据，按照遥控遥测模块1送来的模式速率参数进行并行下变频、滤波采样率转换后送给多速率解调译码模块3；
多速率解调译码模块3进行多档速率的定时同步、载波同步、并行译码，将译码后数据送给搜帧同步模块4；
搜帧同步模块4对译码后数据进行搜帧同步，将业务帧送给星间交换设备；
组帧及并行编码模块5接收星间交换设备送来的业务数据，按照遥控遥测模块1送来的模式速率参数组成译码帧，并进行并行译码，将并行译码后数据送给并行滤波调制模块6；
并行滤波调制模块6进行并行成形滤波以及并行调制，然后将处理后的并行数据送给高速DA输出；
模拟通道控制模块7按照遥控遥测模块1送来的控制参数对模拟通道的频点以及电平增益进行控制。
进一步的，所述的并行数据接收处理模块2由并行下变频模块2-1、变采样模块2-2、多速率滤波模块2-3组成；
并行下变频模块2-1对AD送来的并行高速采样数据进行并行下变频，将并行中频采样信号变频到基带，变频处理后的采样数据经过变采样模块2-2根据当前符号速率变为相应采样信号，相应采样信号送给多速率滤波模块2-3进行成形滤波处理，滤波后数据送给多速率解调译码模块3。
进一步的，所述的多速率解调译码模块3由电平自动调整模块3-1、时钟载波同步模块3-2、并行译码模块3-3自测试模块3-4组成；
电平自动调整模块3-1对滤波后数据电平进行自动调整，然后送给时钟载波同步模块3-2先后进行时钟和载波的同步，其中载波同步采用扫频和载波环结合的方式，支持大动态频率补偿跟踪，适应星间大频偏以及频率变化率的捕获；同步后信号送给并行译码模块3-3进行并行译码，并行译码后数据送给自测试模块3-4以及搜帧同步模块4，自测试模块3-4在测试模式下启用，用于测试误码个数。
进一步的，所述的组帧及并行编码模块5由组帧模块5-1及并行编码模块5-2组成；
组帧模块5-1接收星间交换模块送来的业务数据，在业务模式下组成编码帧进行编码，在测试模式下则将测试序列组成编码帧送给并行编码模块进行编码；
并行编码模块5-2进行并行编码，将编码后数据送给并行滤波调制模块6。
本发明相比背景技术具有如下优点：
1、本发明采用了高速并行收发技术，可将星间链路高速收发数字处理功能集成至一片FPGA上，可实现高速星间链路通信功能。
2、本发明采用了变采样率技术，通过较少的代码修改即可适用于其他速率。
3、本发明采用扫频和载波环结合的方式，支持大动态频率补偿跟踪，更适应星间大频偏以及频率变化率的捕获。
4、本发明收发链路频点、衰减灵活可控，占用资源少，相同程序可适应性加载于不同收发频点的星间连路收发装置。
附图说明
图1是本发明实施例中一种适用于低轨卫星的星间链路高速收发装置的电原理图。
图2是图1中并行数据接收处理模块的电原理图。
图3是图1中多速率解调译码模块的电原理图。
图4是图1中组帧及并行编码模块的电原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。
一种适用于低轨卫星的星间链路高速收发装置，包括遥控遥测模块1、并行数据接收处理模块2、多速率解调译码模块3、搜帧同步模块4、组帧及并行编码模块5、并行滤波调制模块6、模拟通道控制模块7；
所述的遥控遥测模块1接收中心机送来的遥控信号并进行指令解析，解析出的模式速率控制参数送给并行数据接收处理模块2、多速率解调译码模块3、组帧及并行编码模块5、并行滤波调制模块6，用来控制上述模块的模式速率，同时接收上述模块送来的遥测信息，组成遥测帧发送给中心机，遥控遥测模块还同时控制模拟通道控制模块7，对模拟通道的频点以及电平增益进行控制。
并行数据接收处理模块2接收高速AD送来的并行采样数据，按照遥控遥测模块1送来的模式速率参数进行并行下变频、滤波采样率转换后送给多速率解调译码模块3，多速率解调译码模块则进行多档速率的定时同步、载波同步、并行译码，将译码后数据送给搜帧同步模块4，搜帧同步模块4对译码后数据进行搜帧同步，将业务帧送给星间交换设备。
组帧及并行编码模块5接收星间交换设备送来的业务数据，按照遥控遥测模块1送来的模式速率参数组成译码帧，并进行并行译码，并行译码后数据送给并行滤波调制模块6，并行滤波调制模块6进行并行成形滤波，并行数字上变频后，将并行数据送给高速DA输出。
其中所述的并行数据接收处理模块2由并行下变频模块2-1，变采样模块2-2、多速率滤波模块2-3组成；
所述的并行下变频模块2-1对AD送来的并行高速采样数据进行并行下变频，将并行中频采样信号变频到基带，变频处理后的采样数据经过变采样模块2-2根据当前符号速率变为相应采样信号，相应采样信号送给多速率滤波模块2-3进行成形滤波处理，滤波后数据送给多速率解调译码模块3。
其中所述的多速率解调译码模块3由电平自动调整模块3-1，时钟载波同步模块3-2、并行译码模块3-3自测试模块3-4组成。
所述的电平自动调整模块3-1对滤波后数据电平进行自动调整，然后送给时钟载波同步模块3-2先后进行时钟和载波的同步，其中载波同步采用扫频和载波环结合的方式，支持大动态频率补偿跟踪，更适应星间大频偏以及频率变化率的捕获，同步后信号送给并行译码模块3-3进行并行译码，并行译码后数据送给自测试模块3-4以及搜帧同步模块4，自测试模块3-4在测试模式下启用，用于测试误码个数。
其中所述的组帧及并行编码模块5由组帧模块5-1及并行编码模块5-2组成。
所述的组帧模块5-1接收星间交换模块送来的业务数据，在业务模式下组成编码帧进行编码，在测试模式下则将测试序列组成编码帧送给并行编码模块进行编码，并行编码模块5-2进行并行编码，将编码后数据送给并行滤波调制模块6，并行滤波调制模块6进行并行的成形滤波以及并行调制后将数据送给高速DA进行后续处理。
下面为一个更具体的例子：
参照图1，一种适用于低轨卫星的星间链路高速收发装置，包括遥控遥测模块1、并行数据接收处理模块2、多速率解调译码模块3、搜帧同步模块4、组帧及并行编码模块5、并行滤波调制模块6、模拟通道控制模块7。图1是本实施例的电原理图。实施例按照图1连接线路。
其中，星间链路高速收发装置的遥控遥测模块1的作用是接收中心机送来的遥控信号并进行指令解析，解析出的模式速率控制参数对星间链路高速收发装置的各个模块进行控制，同时接收各个模块送来的遥测信息，组成遥测帧发送给中心机。
并行数据接收处理模块2的作用是接收高速AD送来的并行采样数据，按照遥控遥测模块送来的模式速率参数进行并行下变频、滤波采样率转换。
多速率解调译码模块3的作用是进行多档速率的定时同步、载波同步、并行译码。
搜帧同步模块4的作用是对译码后数据进行搜帧同步，将业务帧送给星间交换设备。
组帧及并行编码模块5的作用是接收星间交换设备送来的业务数据，按照遥控遥测模块送来的模式速率参数组成译码帧，并进行并行译码。
并行滤波调制模块6的作用是进行并行成形滤波，并行数字上变频后，将并行数据送给高速DA输出。
模拟通道控制模块7的作用是按照遥控遥测模块送来的参数对模拟通道的频点以及电平增益进行控制。
并行数据接收处理模块2由并行下变频模块2-1、变采样模块2-2、多速率滤波模块2-3组成，实施例按照图2连接线路。
其中，并行下变频模块2-1的作用是对AD送来的并行高速采样数据进行并行下变频，将并行中频采样信号变频到基带。变采样模块2-2的作用是根据当前符号速率变为相应采样信号。多速率滤波模块2-3的作用是进行成形滤波处理。
多速率解调译码模块3由电平自动调整模块3-1、时钟载波同步模块3-2、并行译码模块3-3自测试模块3-4组成。实施例按照图3连接线路。
其中，电平自动调整模块3-1的作用是对滤波后数据电平进行自动调整。时钟载波同步模块3-2的作用是先后进行时钟和载波的同步，其中载波同步采用扫频和载波环结合的方式，支持大动态频率补偿跟踪，更适应星间大频偏以及频率变化率的捕获；并行译码模块3-3的作用是进行并行译码，自测试模块3-4的作用是在测试模式下启用，用于测试误码个数。
组帧及并行编码模块5由组帧模块5-2及并行编码模块5-2组成。实施例按照图4连接线路。
其中，组帧模块5-2的作用是接收星间交换模块送来的业务数据，在业务模式下组成编码帧进行编码，在测试模式下则将测试序列组成编码帧送给并行编码模块进行编码。并行编码模块5-2的作用是进行并行编码，并行滤波调制模块6的作用是进行并行的成形滤波以及并行调制后将数据送给高速DA进行后续处理。
本装置中，遥控遥测模块完成对CAN控制芯片的控制，接收遥控指令并解析，同时将搜集到的遥测信号组帧发送；并行数据接收模块对高速AD采样信号进行采样率转换以及并行滤波下变频；多速率解调模块对多档速率信号进行解调及并行译码；搜帧同步模块将译码后数据进行搜帧，分离出一定帧格式的业务数据送出给星间交换设备；组帧模块将星间交换设备送来的业务数据进行组帧，并进行并行编码，编码后数据由并行滤波调制模块进行调制后送给高速DA进行数模转换；模拟通道控制模块接收遥控遥测模块送来的参数信息并据此对模拟通道进行控制。
本发明的简要工作原理如下：
所述的星间链路高速收发装置的遥控遥测模块1接收中心机送来的遥控信号并进行指令解析，解析出的模式速率控制参数送给并行数据接收处理模块2、多速率解调译码模块3、组帧及并行编码模块5、并行滤波调制模块6，用来控制上述模块的模式速率，同时接收上述模块送来的遥测信息，组成遥测帧发送给中心机，遥控遥测模块还同时控制模拟通道控制模块7，对模拟通道的频点以及电平增益进行控制。
并行数据接收处理模块2接收高速AD送来的并行采样数据，按照遥控遥测模块1送来的模式速率参数进行并行下变频、滤波采样率转换后送给多速率解调译码模块3，多速率解调译码模块则进行多档速率的定时同步、载波同步、并行译码，将译码后数据送给搜帧同步模块4，搜帧同步模块4对译码后数据进行搜帧同步，将业务帧送给星间交换设备。
组帧及并行编码模块5接收星间交换设备送来的业务数据，按照遥控遥测模块1送来的模式速率参数组成译码帧，并进行并行译码，并行译码后数据送给并行滤波调制模块6，并行滤波调制模块6进行并行成形滤波，并行数字上变频后，将并行数据送给高速DA输出。
Claims (4)
1.一种适用于低轨卫星的星间链路高速收发装置，其特征在于，包括遥控遥测模块（1）、并行数据接收处理模块（2）、多速率解调译码模块（3）、搜帧同步模块（4）、组帧及并行编码模块（5）、并行滤波调制模块（6）、模拟通道控制模块（7）；
遥控遥测模块（1）接收中心机送来的遥控信号并进行指令解析，将解析出的模式速率控制参数送给并行数据接收处理模块（2）、多速率解调译码模块（3）、组帧及并行编码模块（5）、并行滤波调制模块（6），以控制这些模块的模式速率，此外，接收这些模块送来的遥测信息，组成遥测帧并发送给中心机；遥控遥测模块（1）还向模拟通道控制模块（7）发送控制参数；
并行数据接收处理模块（2）接收高速AD送来的并行采样数据，按照遥控遥测模块（1）送来的模式速率参数进行并行下变频、滤波采样率转换后送给多速率解调译码模块（3）；
多速率解调译码模块（3）进行多档速率的定时同步、载波同步、并行译码，将译码后数据送给搜帧同步模块（4）；
搜帧同步模块（4）对译码后数据进行搜帧同步，将业务帧送给星间交换设备；
组帧及并行编码模块（5）接收星间交换设备送来的业务数据，按照遥控遥测模块（1）送来的模式速率参数组成译码帧，并进行并行译码，将并行译码后数据送给并行滤波调制模块（6）；
并行滤波调制模块（6）进行并行成形滤波以及并行调制，然后将处理后的并行数据送给高速DA输出；
模拟通道控制模块（7）按照遥控遥测模块（1）送来的控制参数对模拟通道的频点以及电平增益进行控制。
2.根据权利要求1所述的一种适用于低轨卫星的星间链路高速收发装置，其特征在于，所述的并行数据接收处理模块（2）由并行下变频模块（2-1）、变采样模块（2-2）、多速率滤波模块（2-3）组成；
并行下变频模块（2-1）对AD送来的并行高速采样数据进行并行下变频，将并行中频采样信号变频到基带，变频处理后的采样数据经过变采样模块（2-2）根据当前符号速率变为相应采样信号，相应采样信号送给多速率滤波模块（2-3）进行成形滤波处理，滤波后数据送给多速率解调译码模块（3）。
3.根据权利要求1所述的一种适用于低轨卫星的星间链路高速收发装置，其特征在于，所述的多速率解调译码模块（3）由电平自动调整模块（3-1）、时钟载波同步模块（3-2）、并行译码模块（3-3）自测试模块（3-4）组成；
电平自动调整模块（3-1）对滤波后数据电平进行自动调整，然后送给时钟载波同步模块（3-2）先后进行时钟和载波的同步，其中载波同步采用扫频和载波环结合的方式，支持大动态频率补偿跟踪，适应星间大频偏以及频率变化率的捕获；同步后信号送给并行译码模块（3-3）进行并行译码，并行译码后数据送给自测试模块（3-4）以及搜帧同步模块（4），自测试模块（3-4）在测试模式下启用，用于测试误码个数。
4.根据权利要求1所述的一种适用于低轨卫星的星间链路高速收发装置，其特征在于，所述的组帧及并行编码模块（5）由组帧模块（5-1）及并行编码模块（5-2）组成；
组帧模块（5-1）接收星间交换模块送来的业务数据，在业务模式下组成编码帧进行编码，在测试模式下则将测试序列组成编码帧送给并行编码模块进行编码；
并行编码模块（5-2）进行并行编码，将编码后数据送给并行滤波调制模块（6）。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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