CN202931321U

CN202931321U - 基于pci-e接口的卫星通信信关站信号解调处理板

Info

Publication number: CN202931321U
Application number: CN 201220644786
Authority: CN
Inventors: 吴伟林; 王维军; 何戎辽; 谭慧超; 倪国超
Original assignee: Chengdu Linhai Electronics Co Ltd
Current assignee: Chengdu Linhai Electronics Co Ltd
Priority date: 2012-11-29
Filing date: 2012-11-29
Publication date: 2013-05-08
Anticipated expiration: 2022-11-29

Abstract

本实用新型公开了一种基于PCI-E接口的卫星通信信关站信号解调处理板，该信号解调处理板包括210MHz中频信号接收器，所述210MHz中频信号接收器连接有至少4个A/D转换器，每4个所述A/D转换器连接一个DDC数字下变频器，所述DDC数字下变频器连接FPGA单元，所述FPGA单元连接DSP单元和PCI-E接口。本实用新型的基于PCI-E接口的卫星通信信关站信号解调处理板采用PCI-E接口，可处理210MHz卫星移动通信的中频信号，传输速率快，满足卫星通信数据传输高速率的要求。

Description

基于PCI-E接口的卫星通信信关站信号解调处理板

技术领域

本实用新型涉及卫星移动通信信号交换技术领域，特别涉及一种基于PCI-E接口的卫星通信信关站信号解调处理板。

背景技术

在通信手段越来越丰富的今天，卫星移动通信仍然是一种有效的、可靠的通信方式。卫星移动通信就是地球上(包括地面和低层大气中)的无线电通信站之间利用卫星作为中继而进行的通信。卫星通信在通信组网、网络安全等方面具有其特殊的优点：（1）通信范围大、距离远，只要在卫星发射的电波所覆盖的范围内，任何两点之间都可以进行通信，用户可以在卫星波束的覆盖范围内自由移动；（2）可靠性高，不易受陆地灾害的影响；（3）开通电路速度快，只要设置地球信关站电路即可开通；（4）同时可在多处接收，实现广播、多址通信；（5）卫星移动通信系统可提供话音、电报、数据，应用范围广泛，适用于民用通信，也适用于军事通信；适用于国内通信，也可用于国际通信。基于上述特点，卫星移动通信已经成为通信业务的一个重要发展方向，也将很长一段时间成为通信业务发展的一个重要趋势。

卫星通信信关站信号解调处理板是卫星移动通信系统的重要组成部分，卫星通信信关站信号解调处理板对卫星发射的中频信号进行解调、处理，然后输出。随着卫星通信的不断发展，信关站的信号解调处理信息不断提高，图像、语音和数据信息不断的提高，需要信关站信号解调处理板处理的图像、语音和数据信息也不断增长，开发高性能的关站信号解调处理板已经成为亟待解决的问题。现有的卫星通信信关站信号解调处理板较多的使用PCI接口、AGP插口，传输速率不及PCI-E接口，已不能满足日益增长的信息传输速率要求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于PCI-E接口的卫星通信信关站信号解调处理板，该信号解调处理板采用PCI-E接口，传输速率块，可靠性高。

为了实现上述实用新型目的，本实用新型提供了以下技术方案：

基于PCI-E接口的卫星通信信关站信号解调处理板，包括210MHz中频信号接收器，所述210MHz中频信号接收器连接有至少4个A/D转换器，每4个所述A/D转换器连接一个DDC数字下变频器，所述DDC数字下变频器连接FPGA单元，所述FPGA单元连接DSP单元和PCI-E接口。所述A/D转换器用于完成210MHz中频模拟信号的数字转换；所述DDC数字下变频器用于滤波、信号调整和下变频处理；所述FPGA单元用于完成数字信号的格式转换、半带滤波、解调和解码；所述DSP单元用于完成数字信号的运算、分析，对信号进行配置计算处理、数字解调处理，PCI-E接口单元用于输出信息。

优选的，所述DDC数字下变频器包括数控振荡器，所述数控振荡器连接级联积分梳状滤波器，所述级联积分梳状滤波器连接半带滤波器，所述半带滤波器连接信道化多相滤波器组。所述DDC数字下变频器内设置信道化多相滤波器组，可实现多通道信号同时处理。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：PCI-E采用双向数据传送，即在一个时钟周期的上下沿都可以传送数据，极大的提高了数据交换带宽，在较短时间内可传送大量图形数据，本实用新型基于PCI-E接口的卫星通信信关站信号解调处理板采用PCI-E接口，可处理210MHz卫星移动通信的中频信号，传输速率快，满足卫星通信数据传输高速率的要求。

附图说明：

图1为卫星通信系统信号传输、处理流程框图；

图2为本实用新型信号解调处理板框图；

图3为210MHz中频信号接收器与A/D转换器连接原理框图；

图4 为DDC数字下变频器与FPGA单元连接原理框图；

图5 为DDC数字下变频器原理框图；

图6 为FPGA单元与DSP单元连接原理框图；

图7 为FPGA单元和PCI-E接口连接原理框图。

具体实施方式

下面结合试验例及具体实施方式对本实用新型作进一步的详细描述。但不应将此理解为本实用新型上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本实用新型内容所实现的技术均属于本实用新型的范围。

如图1所示，卫星发出信号，地面天线将该信号经下行链路传输至地球站；地球站将接收的该微弱信号传输至低噪声放大器单元，以保证接收信号的质量；经放大的该信号再经过下变频器进行频率变换，对信号再次放大，输出不同频率的中频信号；进一步放大的该中频信号经解调器信号处理板进行解调、编码后得到相应的信息，并输出该信息。

如图2所示，本实施例列举的基于PCI-E接口的卫星通信信关站信号解调处理板包括210MHz中频信号接收器、至少4个A/D转换器、至少一个DDC数字下变频器、FPGA单元、DSP单元、及PCI-E接口，其中，每4个所述A/D转换器以直流耦合方式与一个DDC数字下变频器连接，所述DDC数字下变频器与FPGA单元连接，所述FPGA单元通过交流耦合方式与DSP单元连接，FPGA单元通过接口电路与PCI-E接口连接。

本实施例中，A/D转换器采用ADI公司的A/D6645作为模拟采样芯片，DDC数字下变频器采用InterSil公司的ISL5416，FPGA单元采用XILINX公司的集成可编程逻辑芯片XC5VLX110T，DSP单元选用TI公司的TMS320C6455，通过FPGA单元和DSP单元的交换网络使数据信号与全球网络进行同步交换。

本实用新型基于PCI-E接口的卫星通信信关站信号解调处理板的工作流程为：210MHz中频信号接收单元将接收的中频模拟信号传输至A/D转换器，A/D转换器将该210MHz中频模拟信号转换为数字信号后传输至DDC数字下变频器， DDC数字下变频器对该数字信号进行滤波、信号调整和下变频处理，然后传输至FPGA单元，FPGA单元对经过下变频处理的数字信号进行格式转换、半带滤波、解调、解码，然后传输至DSP单元，DSP单元完成该数字信号的运算、分析，进行配置计算处理、数字解调处理，处理后的信号再返回至FPGA单元，该处理后的信号经FPGA单元滤波后通过PCI-E接口输出，PCI-E接口连接至计算机和磁盘阵列，该信息通过RAID阵列卡存储在计算机磁盘阵列中，方便研究人员的研究。

本实用新型基于PCI-E接口的卫星通信信关站信号解调处理板的各组成单元及各单元连接关系具体描述如下：

参考图3，210MHz中频信号接收单元包括高频头，210MHz中频模拟信号被高频头接收，再经过阻抗变换后传输至A/D转换器。A/D转换器的输入时钟可以由外部时钟输入，也可以由普通晶振或恒温晶振提供，本实施例中A/D转换器的输入时钟由外部65MHz时钟通过接插件提供，A/D转换器采样时钟要求质量高，且相位噪声低，如果时钟信号抖动较大，信噪比容易恶化，很难保证有效采样位数的精度。为了优化性能，A/D转换器的时钟输入采用差分低抖动的时钟输入，将输入时钟处理为PECL（Positive Emitter Coupled Logic）信号，通过交流耦合到A/D转换器。

一个DDC数字下变频器可连接4个A/D转换器，每个A/D转换器与DDC数字下变频器的其中一个数据传输通道连接。A/D转换器、DDC数字下变频器的输出电平均为3.3V，采用直流耦合方式连接。A/D转换器输出数据位宽度为14位，DDC数字下变频器数据输入位宽度为17位。A/D转换器的输出为TWOS补码格式，由于数据位宽对不齐，所以将A/D转换器与DDC数字下变频器的数据按照最高位对齐，DDC数字下变频器的多余低位下拉。

参考图4，一个FPGA单元可连接4个DDC数字下变频器。DDC数字下变频器与FPGA单元的互连包括DDC数字下变频器的输入控制互连、输出信号互连、控制信号互连。

DDC数字下变频器包括四个输入使能引脚与FPGA单元进行输入控制互连，每个DDC数字下变频器共占用FPGA单元的4个3.3V I/O管脚。

本实施例中，DDC数字下变频器的输出数据通道分数据使能、帧同步使能、输出使能三类。DDC数字下变频器的输出信号还提供一路VGA/衰减控制输出通道和两个输出时钟引脚，DDC数字下变频器连接到FPGA单元上的信号包括A、B、C、D四个输出数据通道和两个输出时钟引脚。

DDC数字下变频器与FPGA单元的控制信号互连包括硬件控制和微处理器接口控制两类。硬件控制有同步输入、同步输出、复位三种信号，共占用FPGA单元的4个3.3V I/O管脚。微处理器接口控制共占用FPGA单元的23个3.3V I/O管脚。

参考图5，较优的，为了实现多通道（2～4通道）数据同时传输，所述DDC数字下变频器模块包括数控振荡器、级联积分梳状滤波器（CIC），所述级联积分梳状滤波器连接半带滤波器（HB），所述半带滤波器连接信道化多相滤波器组。从A/D转换器输出的中频数字信号与数控振荡器产生的本振信号相乘，该中频数字信号下变频到零中频信号，该零中频信号再依次经过级联积分梳状滤波器、半带滤波器和信道化多相滤波器组，进行抽取滤波，同时把宽带信号均匀分成若干子频带信号输出，完成DDC数字下变频器模块对中频信号的下变频、滤波、信号调整处理。

例如，实现4通道传输时，一个DDC数字下变频器的A、B、C、D四个通道输入端口中， A片A/D转换器连接到DDC数字下变频器模块的A通道输入端口，B片A/D转换器连接到DDC数字下变频器模块的B通道输入端口，C片A/D转换器连接到DDC数字下变频器模块的C通道输入端口，D片A/D转换器连接到DDC数字下变频器模块的D通道输入端口。

参考图6，FPGA单元与 DSP单元的数据通道通过x4的RapidIO以交流耦合方式互连，DSP单元控制与状态信号有复位（RESET）信号、非可屏蔽中断（NMI）信号、复位状态输出（RESETSTAT）信号、上电复位（POR）信号、GPIO[3:0] 信号、TIMER1信号、TIMER2信号、IIC信号。DSP单元的AECLKIN信号引脚和AECLKOUT信号引脚连接至FPGA单元的时钟引脚。

DSP单元的两路McBSP以多通道同步串口的形式与FPGA单元互连。

参考图7，PCI-E接口完成FPGA单元与上位机的通信，使局部总线快速转换到PCI-E总线上。FPGA单元与PCI-E接口的连接电路包括电源模块、DDR高速缓存模块和时钟模块，且均由FPGA单元控制。信号通过PCI-E接口向下传输到FPGA内部， DDR高速缓存器控制逻辑再将数据传输到的DDR内存芯片中存储，向下传输完毕后，FPGA内部逻辑从DDR芯片中将存储的数据读出，并且给每个数据按字节加“1”，然后通过PCI-E接口，再将数据传输回内存，内存程序对数据进行校验，然后再传输至上位机。

基于PCI-E接口的卫星通信信关站信号解调处理板，集成模拟信号接收与数字信号发送为一体，采用独立的A/D转换单元及数字下变频器通道，可处理210MHz卫星移动通信的中频信号，一个PCI-E接口可以被配置成x1，x2，x4，x8，x12，x16和x32的数据带宽，实现高速率传输，满足更高的数据传输需求。

Claims

1.基于PCI-E接口的卫星通信信关站信号解调处理板，其特征在于，该信号解调处理板包括210MHz中频信号接收器，所述210MHz中频信号接收器连接有至少4个A/D转换器，每4个所述A/D转换器连接一个DDC数字下变频器，所述DDC数字下变频器连接FPGA单元，所述FPGA单元连接DSP单元和PCI-E接口。

2.根据权利要求1所述的基于PCI-E接口的卫星通信信关站信号解调处理板，其特征在于，所述DDC数字下变频器包括数控振荡器，所述数控振荡器连接级联积分梳状滤波器，所述级联积分梳状滤波器连接半带滤波器，所述半带滤波器连接信道化多相滤波器组。