CN2792021Y - 失真自适应大容量散射通信调制解调器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种失真自适应大容量散射通信调制解调器，它涉及通信领域中抗码间干扰能力强的调制解调器装置。它由A/D变换器、D/A变换器、本振模块、混频器、滤波器、放大器、中放单元、QPSK低中频调制器、相干检测器、正交下变频器、信码合路模块、电源模块等部件组成。它采用QPSK低中频调制器产生占空比可变的半余弦信号及带内两频交叠信号，使时域波形接近横幅、频域构成带内频率分集，达到了抗多径干扰和抗信道衰落能力，及充分利用发射机功率的目的，且本实用新型还具有电路结构简单、集成化程度高、体积小、性能稳定可靠、成本低廉、维护方便等特点，特别适于用作大容量散射通信系统中的调制解调器装置。

Description

失真自适应大容量散射通信调制解调器

技术领域

本实用新型涉及通信领域中的一种失真自适应大容量散射通信调制解调器，特别适于作为大容量的散射通信系统中通信网干线传输设备的调制解调器装置。

背景技术

散射通信领域中，由变参信道的多径时延展宽所引入的码间干扰是影响大容量信号传输的首要问题。传统的散射通信设备由于抗符号间干扰的能力较差，因而不适合用于高速信号的传输；而采用自适应均衡技术的散射设备虽然能够在一定程度上消除符号间干扰的影响，但由于均衡器结构复杂，且当传输速率进一步提高时其抗码间干扰能力难以满足更高的要求，因此仍然不是最佳的解决方法。

发明内容

本实用新型的目的在于为避免上述背景技术中的不足之处而提供一种具有较强抗码间干扰能力和较高功率利用率的失真自适应大容量散射通信调制解调器，且本实用新型还具有电路结构简单、成本低廉、体积小、重量轻、性能稳定可靠、维护方便等特点。

本实用新型的目的是这样实现的：它由QPSK低中频调制器1、D/A变换器2、本振模块3、混频器4、带通滤波器5、放大器6、中放器16、A/D变换器17、正交下变频器18-1、18-2、相干检测器19-1、19-2、信码合路模块20、电源28组成，其中QPSK低中频调制器1输入端口1通过时钟线与符号时钟入端口A1相连，输入端口2通过数据线与信码入端口B1相连，输出端口3通过数据总线与D/A变换器2输入端口1相连；混频器4输入端口1、2分别通过信号线与D/A变换器2输出端口2、本振模块3输出端口1相连，其输出端口3通过信号线与带通滤波器5输入端口1相连；放大器6输入端口1通过信号线与带通滤波器5输出端口2相连，输出端口2通过信号线与发射信号出端口C相连；中放器16输入端口1通过中频电缆与接收信号入端口D相连，发射信号出端口C与接收信号入端口D通过发送/接收信号连接，中放器16输出端口2与A/D变换器17输入端口1相连；正交下变频器18-1、18-2各输入端口1分别通过数据总线与A/D变换器17输出端口2相连，其各输出端口2、3分别与相干检测器19-1、19-2各输入端口1、2相连；信码合路模块20输入端口1、2分别与相干检测器19-1、19-2各输出端口3相连，输出端口3、4则分别与输出信码出端口B2、符号时钟出端口A2相连，电源28出端+V电压端与各部件相应电源端相连。

本实用新型QPSK低中频调制器1由分路模块7、串/并变换模块8-1、8-2、差分编码模块9-1、9-2、信号成型模块10-1至10-4、低中频模块11-1、11-2、90度移相模块12-1、12-2、乘法器13-1至13-4、加法器14-1至14-3、1/2码元延迟模块15组成，其中分路模块7入端口1、2脚分别与信码入端口B1、符号时钟入端口A1相连，其输出端口3、4脚分别与串/并变换模块8-1输入端口1脚、1/2码元延迟模块15输入端口1脚相连；1/2码元延迟模块15输出端口2脚与串/并变换模块8-2输入端口1脚相连；差分编码模块9-1、9-2的各输入端口1、2脚分别与串/并变换模块8-1、8-2各输出端口3、4脚相连，各输出端口3、4脚分别与信号成型模块10-1至10-4各输入端口1脚相连；低中频模块11-1、11-2各输出端口1脚分别与90度移相模块12-1、12-2各输入端口1脚相连；乘法器13-1、13-2各输入端口1脚分别与信号成型模块10-1、10-2各输出端口2脚相连，各输入端口2脚分别与低中频模块11-1输出端口1脚、90度移相模块12-1输出端口2脚相连；乘法器13-3、13-4各输入端口1脚分别与信号成型模块10-3、10-4各输出端口2脚相连，各输入端口2脚分别与低中频模块11-2输出端口1脚、90度移相模块12-2输出端口2脚相连，各输出端口3脚分别与加法器14-2各输入端口1、2脚相连；加法器14-1、14-2各输出端口3脚分别与加法器14-3各输入端口1、2脚相连；加法器14-3输出端口3脚与D/A变换器2输入端口1相连；分路模块7、串/并变换模块8-1、8-2、差分编码模块9-1、9-2、信号成型模块10-1至10-4、低中频模块11-1、11-2、90度移相模块12-1、12-2、乘法器13-1至13-4、加法器14-1至14-3、1/2码元延迟模块15各入端7脚与电源28出端+V电压端并接、各入端8脚分别与地端并接。

本实用新型相干检测器19-2或19-2均由码元延迟模块21-1、21-2、逆调模块22、乘法器23-1、23-2、积分淬息模块24-1、24-2、判决模块25-1、25-2、并/串变换模块26、梳齿滤波器27组成，其中码元延迟模块21-1、21-2各输入端口1脚分别与正交下变频器18-1或18-2输出端口2、3脚相连，各输出端口2脚分别与逆调模块22输入端口1、2脚相连；逆调模块22各输入端口3、4脚分别与判决模块25-1、25-2各输出端口2脚相连，各输出端口5、6分别与梳齿滤波器27的输入端口2、1脚相连；梳齿滤波器27的输出端口3、4脚分别与乘法器23-1、23-2各输入端口2脚相连；乘法器23-1、23-2各输入端口1脚分别与正交下变频器18-1或18-2各输出端口2、3相连，各输出端口3脚分别与积分淬息模块24-1、24-2各输入端口1脚相连；判决模块25-1、25-2各输入端口1脚分别与积分淬息模块24-1、24-2各输出端口2脚相连，各输出端口2脚分别与并/串变换模块26输入端口1、2脚相连；信码合路模块20各输入端口1、2分别与两路相干检测器19-1或19-2中的并/串变换模块26输出端口3脚相连；码元延迟模块21-1、21-2、逆调模块22、乘法器23-1、23-2、积分淬息模块24-1、24-2、判决模块25-1、25-2、并/串变换模块26、梳齿滤波器27各入端7脚与电源28出端+V电压端并接、各入端8脚与地端并接。

本实用新型相比背景技术具有如下优点：

1.本实用新型采用了占空比可变的升余弦信号成型的QPSK低中频调制器1模块，使每个码元内保留了宽度可调节的多径保护间隔，因而在相同的多径干扰条件下，与全占空的信号相比具有较小的码间干扰。

2.本实用新型采用QPSK低中频调制器1实现了带内两频交叠的信号形式，即将输入的信码通过串/并转换模块8分为两路速率较低的支路信号，并将其中一路信号与另外一路延迟1/2码元周期后，再分别与不同的载波相乘并叠加。这种处理不但使合成信号的时域波形接近恒幅，达到了充分利用发射机功率的目的，而且将高速的信码转换为两路速率较低的信号后大大的增强了设备的抗码间干扰能力。

3.本实用新型的主要部分采用大规模现场可编程器件制作，因此可通过配置不同的程序灵活地实现对调制解调器工作参数的修改，使电路结构简单，制造容易，成本显著降低。

4.本实用新型集成化程度高，因此体积小，重量轻，性能稳定可靠，维修方便。

附图说明

图1是本实用新型的电原理方块图。

图2是本实用新型QPSK低中频调制器1实施例的电原理图。

图3是本实用新型各相干检测器19-1或19-2实施例的电原理图。

具体实施方式

参照图1、图2、图3，本实用新型由QPSK低中频调制器1、D/A变换器2、本振模块3、混频器4、带通滤波器5、放大器6、中放器16、A/D变换器17、正交下变频器18-1、18-2、相干检测器19-1、19-2、信码合路模块20、电源28组成，其中由D/A变换器2、本振模块3、混频器4、带通滤波器5、放大器6构成调制器单元，对通信信号的信码、符号时钟进行调制。由中放器16、A/D变换器17、正交下变频器18-1、18-2、相干检测器19-1、19-2、信码合路模块20构成解调器单元，对通信调制信号解调还原成原始信码、符号时钟。图1是本实用新型的电原理方块图，实施例按图1连接线路构成本实用新型调制解调器。

本实用新型调制器单元中QPSK低中频调制器1的作用是将输入的高速信号进行分路处理后再分别对其进行QPSK基带成型调制，最终将调制后的两路信号与不同的低中频载波相混频后输出两路不同频率的低中频QPSK调制信号。QPSK低中频调制器1由分路模块7、串/并变换模块8-1、8-2、差分编码模块9-1、9-2、信号成型模块10-1至10-4、低中频模块11-1、11-2、90度移相模块12-1、12-2、乘法器13-1至13-4、加法器14-1至14-3、1/2码元延迟模块15组成。图2是本实用新型QPSK低中频调制器1的电原理图，实施例按图2连接线路。图2中分路模块7用于对输入的信码进行分路处理，外部通信信号由入端口B1输入的一路高速信码在该模块中被分路为两路速率较低的信号，一路输入串/并变换模块8-1、另一路输入1/2码元延迟模块15经码元延迟后输入串/并变换模块8-2；串/并变换模块8-1和8-2的作用是对输入的分路信号进行串/并变换，产生出I、Q两个支路的信号分别输入差分编码模块9-1、9-2；差分编码模块9-1和9-2用于分别对I、Q两个支路的信码进行差分编码，随后将编码后的信号分别输入信号成型模块10-1至10-4；信号成型模块10-1至10-4的作用是将经过差分编码后的信码转换成为适合信道传输的信号波形，再将其分别输入乘法器13-1至13-4；低中频模块11-1和11-2用于产生两路不同频率的低中频信号，以便通过乘法器13-1、13-3和信码相乘后形成带内两频的信号形式；90度移相模块12-1、12-2用于将低中频模块11-1和11-2产生的载波进行90度移相处理，以得到和其正交的载波，并将其分别输入乘法器13-2、13-4；1/2码元延迟模块15的作用是将分路模块7产生的一路信码进行1/2码元延迟，使其在依次通过串/并变换模块8-2、差分编码模块9-2、信号成型模块10-3、10-4、乘法器13-3、13-4后与低中频模块11-2和90度移相模块12-2所产生的载波在乘法器13-3、13-4进行混频，混频后输出的两路信号经过加法器14-2进行合并后再与从加法器14-1输出的没有进行延迟处理的一路信号在加法器14-3进行叠加，得到时域接近横幅的信号波形，达到充分利用发射机功率的目的；加法器14-1至14-3用于将此前所产生的信号进行合并，送给D/A变换器2进行D/A变换。实施例本实用新型QPSK低中频调制器1中的所有组成部件采用一块美国Altera公司Stratix系列的数字现场可编程器件EP 1S40芯片制作。

本实用新型调制器单元经QPSK低中频调制器1所产生的低中频数字调制信号输入D/A变换器2进行D/A变换后转换为模拟信号输入混频器4；在混频器4中该模拟信号与本振模块3所产生的本振信号进行混频，得到中频为70MHz的调制信号，该中频信号通过带通滤波器5和放大器6分别进行滤波和放大后即可送入发射信号出端口C由上变频器进行射频频谱搬移。实施例D/A变换器2采用美国AD公司生产的AD9763型D/A集成芯片制作。本振模块3采用美国AD公司生产的AD9854型集成芯片制作。混频器4采用成都亚光公司生产的HSB-3型集成混频器件制作。带通滤波器5采用成都天之公司生产的SBP-70型滤波器件制作。放大器6通用的XN402型集成放大器制作。

本实用新型解调器单元中的中放器16接收来自接收信号入端口D的中频信号，由中放器16对其进行信号处理后转换为低中频信号输入A/D变换器17，A/D变换器17采样后变换成数字信号分别输入至正交下变频器18-1、18-2中进行混频后获得基带数字信号。相干检测器19-1、19-2分别接收正交下变频器18-1、18-2所产生的基带数字信号并对其进行相干解调，经相干检测器19-1、19-2解调后的信息输入信码合路模块20后还原出原始的信码并由信码出端B2输出，符号时钟由符号时钟出端[21A2输出。实施例中放器16采用市售通用的中放部件制作。A/D变换器17采用美国AD公司生产的AD9218型集成芯片制作。正交下变频器18-1、18-2、信码合路模块20均在美国Altera公司Stratix系列的数字现场可编程器件EP1S40芯片制作。本实用新型电源28实施例采用外接直流电源，其输出电压+V为+3.3V。

本实用新型相干检测器19-1、19-2的作用是对接收的基带数字信号进行相干解调，以获得通信的信息。相干检测器19-1或19-2由码元延迟模块21-1、21-2、逆调模块22、乘法器23-1、23-2、积分淬息模块24-1、24-2、判决模块25-1、25-2、并/串变换模块26、梳齿滤波器27组成。图3是本实用新型相干检测器19-1或19-2的电原理图，实施例按图3连接线路。正交下变频器18-1或18-2混频后输出的I、Q两路基带信号分别输入码元延迟模块21-1、21-2延迟一符号周期后与判决模块25-1、25-2所输出的信码在逆调模块22中进行逆调制，由于逆调制后的信号经梳齿滤波器27提纯后所得到载波信号与正交下变频器18-1或18-2输出的信号同频、同包络、且相位相干，因此这两重信号在乘法器23-1、23-2中鉴相后即能够实现失真自适应相干检测的目的。乘法器23-1、23-2鉴相后的信号再经过积分淬息模块24-1、24-2进行积分淬息和判决模块25-1、25-2进行判决后即可得到一个支路的信码。当来自两个相干检测器19-1、19-2的两路信码在通过信码合路模块20后即可还原出原始的信码并由信码出端口B2输出，而还原出的符号时钟则通过符号时钟出端口A2输出。实施例相干检测器19-1、19-2中所有组成部件采用一块美国Altera公司Stratix系列的数字现场可编程器件EP1S40芯片制作。

本实用新型简要工作原理如下：

调制器单元工作原理：来自符号时钟入端口A1、信码入端口B1的通信信号输入QPSK低中频调制器1中，QPSK低中频调制器1所产生的低中频数字调制信号经D/A变换器2进行D/A变换后变为模拟信号，随后在混频器4中与本振模块3所产生的本振信号进行混频，得到频率为70MHz的中频信号，该中频信号在通过带通滤波器5和放大器6分别进行滤波和放大后即可送入发射信号出端口C由上变频器进行射频频谱搬移。

解调器工作原理：来自接收信号入端口D的中频信号由中放器16进行混频、放大、滤波等处理后成为低中频信号，该信号再经过A/D变换器17进行A/D采样后的送入正交下变频器18-1和18-2中进行混频以得到基带信号；相干检测器19-1和19-2接收正交下变频器18-1和18-2所产生的基带数字信号并对其进行相干解调，解调后的信息再通过信码合路模块20后即可还原出原始的信码和符号时钟，其中信码由信码出端口B2输出，符号时钟由符号时钟出端口A2输出。

本实用新型采用了QPSK低中频调制器1产生占空比可变的半余弦信号，使在每个码元内保留了宽度可调节的多径保护间隔，提高了抗多径干扰能力；同时QPSK低中频调制器1实现了带内两频交叠的信号形式，不但使合成信号的时域波形接近恒幅，达到了充分利用发射机功率的目的，而且由于采用了信码分路传输的方式，使每个支路的信息速率降低了一倍，显著的提高了设备抗码间干扰的能力。

本实用新型安装结构如下：把图1、图2、图3中所有电路器件安装在3块尺寸大小长×宽为280×140mm的印制板上，然后把3块印制板分别安装在3个长×宽×高为290×150×30mm的屏蔽盒插件中，屏蔽盒插件安装在调制解调器机箱内，屏蔽盒插件前面板安装时钟、信码出入端A1、A2、B1、B2的四个电缆插座及发射信号出端口C、接收信号入端口D的两个电缆插座，后面板上安装电源入端插座，组装本实用新型。

Claims (3)

1.一种失真自适应大容量散射通信调制解调器，它由D/A变换器(2)、本振模块(3)、混频器(4)、带通滤波器(5)、放大器(6)、中放器(16)、A/D变换器(17)、正交下变频器(18-1)、(18-2)、信码合路模块(20)、电源(28)组成，其特征在于：还有QPSK低中频调制器(1)、相干检测器(19-1)、(19-2)组成，其中QPSK低中频调制器(1)输入端口1通过时钟线与符号时钟入端口(A1)相连，输入端口2通过数据线与信码入端口(B1)相连，输出端口3通过数据总线与D/A变换器(2)输入端口1相连；混频器(4)输入端口1、2分别通过信号线与D/A变换器(2)输出端口2、本振模块(3)输出端口1相连，其输出端口3通过信号线与带通滤波器(5)输入端口1相连；放大器(6)输入端口1通过信号线与带通滤波器(5)输出端口2相连，输出端口2通过信号线与发射信号出端口(C)相连；中放器(16)输入端口1通过中频电缆与接收信号入端口(D)相连，发射信号出端口(C)与接收信号入端口(D)通过发送/接收信号连接，中放器(16)输出端口2与A/D变换器(17)输入端口1相连；正交下变频器(18-1)、(18-2)各输入端口1分别通过数据总线与A/D变换器(17)输出端口2相连，其各输出端口2、3分别与相干检测器(19-1)、(19-2)各输入端口1、2相连；信码合路模块(20)输入端口1、2分别与相干检测器(19-1)、(19-2)各输出端口3相连，输出端口3、4则分别与输出信码出端口(B2)、符号时钟出端口(A2)相连，电源(28)出端+V电压端与各部件相应电源端相连。

2.根据权利要求1所述的失真自适应大容量散射通信调制解调器，其特征在于：QPSK低中频调制器(1)由分路模块(7)、串/并变换模块(8-1)、(8-2)、差分编码模块(9-1)、(9-2)、信号成型模块(10-1)至(10-4)、低中频模块(11-1)、(11-2)、90度移相模块(12-1)、(12-2)、乘法器(13-1)至(13-4)、加法器(14-1)至(14-3)、1/2码元延迟模块(15)组成，其中分路模块(7)入端口1、2脚分别与信码入端口(B1)、符号时钟入端口(A1)相连，其输出端口3、4脚分别与串/并变换模块(8-1)输入端口1脚、1/2码元延迟模块(15)输入端口1脚相连；1/2码元延迟模块(15)输出端口2脚与串/并变换模块(8-2)输入端口1脚相连；差分编码模块(9-1)、(9-2)的各输入端口1、2脚分别与串/并变换模块(8-1)、(8-2)各输出端口3、4脚相连，各输出端口3、4脚分别与信号成型模块(10-1)至(10-4)各输入端口1脚相连；低中频模块(11-1)、(11-2)各输出端口1脚分别与90度移相模块(12-1)、(12-2)各输入端口1脚相连；乘法器(13-1)、(13-2)各输入端口1脚分别与信号成型模块(10-1)、(10-2)各输出端口2脚相连，各输入端口2脚分别与低中频模块(11-1)输出端口1脚、90度移相模块(12-1)输出端口2脚相连；乘法器(13-3)、(13-4)各输入端口1脚分别与信号成型模块(10-3)、(10-4)各输出端口2脚相连，各输入端口2脚分别与低中频模块(11-2)输出端口1脚、90度移相模块(12-2)输出端口2脚相连，各输出端口3脚分别与加法器(14-2)各输入端口1、2脚相连；加法器(14-1)、(14-2)各输出端口3脚分别与加法器(14-3)各输入端口1、2脚相连；加法器(14-3)输出端口3脚与D/A变换器(2)输入端口1相连；分路模块(7)、串/并变换模块(8-1)、(8-2)、差分编码模块(9-1)、(9-2)、信号成型模块(10-1)至(10-4)、低中频模块(11-1)、(11-2)、90度移相模块(12-1)、(12-2)、乘法器(13-1)至(13-4)、加法器(14-1)至(14-3)、1/2码元延迟模块(15)各入端7脚与电源(28)出端+V电压端并接、各入端8脚分别与地端并接。

3.根据权利要求1或2所述的失真自适应大容量散射通信调制解调器，其特征在于：相干检测器(19-1)或(19-2)均由码元延迟模块(21-1)、(21-2)、逆调模块(22)、乘法器(23-1)、(23-2)、积分淬息模块(24-1)、(24-2)、判决模块(25-1)、(25-2)、并/串变换模块(26)、梳齿滤波器(27)组成，其中码元延迟模块(21-1)、(21-2)各输入端口1脚分别与正交下变频器(18-1)或(18-2)输出端口2、3脚相连，各输出端口2脚分别与逆调模块(22)输入端口1、2脚相连；逆调模块(22)各输入端口3、4脚分别与判决模块(25-1)、(25-2)各输出端口2脚相连，各输出端口5、6分别与梳齿滤波器(27)的输入端口2、1脚相连；梳齿滤波器(27)的输出端口3、4脚分别与乘法器(23-1)、(23-2)各输入端口2脚相连；乘法器(23-1)、(23-2)各输入端口1脚分别与正交下变频器(18-1)或(18-2)各输出端口2、3相连，各输出端口3脚分别与积分淬息模块(24-1)、(24-2)各输入端口1脚相连；判决模块(25-1)、(25-2)各输入端口1脚分别与积分淬息模块(24-1)、(24-2)各输出端口2脚相连，各输出端口2脚分别与并/串变换模块(26)输入端口1、2脚相连；信码合路模块(20)各输入端口1、2分别与两路相干检测器(19-1)或(19-2)中的并/串变换模块(26)输出端口3脚相连；码元延迟模块(21-1)、(21-2)、逆调模块(22)、乘法器(23-1)、(23-2)、积分淬息模块(24-1)、(24-2)、判决模块(25-1)、(25-2)、并/串变换模块(26)、梳齿滤波器(27)各入端7脚与电源(28)出端+V电压端并接、各入端8脚与地端并接。

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