一種通用衛星通信調制解調模塊的設計

吳 健，崔 森，吳必旗

（南京熊貓漢達科技有限公司，江蘇 南京 210014）

一種通用衛星通信調制解調模塊的設計

吳 健，崔 森，吳必旗

（南京熊貓漢達科技有限公司，江蘇 南京 210014）

衛星通信是現代通信的重要組成部分，主要是由無線電的通信站結合衛星中繼，完成信息的傳遞。具有覆蓋面積廣、可靠性高、多址和靈活性高等特點，可以廣泛地應用到通信中，具有較高的應用價值。調制解調模塊是實現衛星通信的基礎部分，是一個完成對基帶的處理模塊。文章就一種通用衛星通信調制解調模塊的設計展開探討，分析其原理和具體的軟件設計，旨在為相關技術人員提供參考，選擇適宜的加載技術，推動通用衛星通信調制解調模塊的功能性發揮，改善調制信號的功率譜，保障通用衛星通信調制解調質量和利用效率，提升通用衛星通信利用通信質量和通信效率。

通用衛星通信；調制解調模塊；設計；數字化

衛星通信具有著較高發展前景和應用前景。衛星通信系統中需要對調制解調模塊進行設計，結合數字化和模塊化的方法，提高調制解調模塊功能性和質量性，適應多種衛星的通信需求。為此，需要合理地對這種通用的衛星通信調制解調模塊展開設計，保障衛星通信的質量和效率，改善衛星通信的功能性。

1 衛星通信調制解調的相關概述

1.1 衛星信道特征性及調制體制

衛星通信信道特征主要有：（1）寬帶的功能性受到的頻率資源和信道等因素的影響；（2）衛星通信的質量受到電磁環境和噪聲因素的影響；（3）衛星的功率放大器重量對通信功率的影響較大。調制解調是對數字信號進行載波調制，促使數字信號能夠在有限的寬帶內部信道內完成傳輸。衛星信道對調制體制具有一定的要求，需要調制后的波形具有恒包絡特性，并需要具備較好的抗干擾能力。

1.2 調制方式的選擇

在實際的調制方式選擇中，由于帶寬受限，需要合理地對傳輸的功率和效率進行控制，滿足衛星信道對調制體制的基本需求。選擇調制方式需要重視對頻帶利用率、功率利用率、同步等內容進行分析，進而選擇適宜的調制方式，從而完成對通用衛星的調制模塊的設計。

2 通用衛星通信調制解調模塊的設計

2.1 基礎參數

本模塊適用于多種衛星通信，且具備組幀、編碼、調制等功能，并由前向解調和反向調制兩個部分構成。本設計是由現場可編程門陣列（Field-Programmable Gate Array，FPGA），聯合外圍電路，實現模塊的設計。調制方式采用接收二進制相移鍵控（Binary Phase Shift Keying，BPSK），發射采用BPSK，四相相移鍵控（Quadri Phase Shift Keying，QPSK）。

2.2 原理

該模塊由調制部分和解調部分組成，在實際的模塊設計中，需要合理地對調制解調模塊進行設計，并分別對兩部分的基礎原理進行分析。其中調制部分是由多個部分構成，當數據輸入到模塊中，由FPGA完成對數據信息的過濾、編碼和組幀等內容進行實現，并完成低通濾波和調制的應用，實現中頻輸出。輸出后的數據信息被轉化為中頻輸出，進入到解調部分，再由A/D完成對信號的采樣，并由FPGA實現對擴頻碼捕獲跟蹤、譯碼和解擴解調等內容，最后完成對數據的輸出。

2.3 硬件設計

硬件部分是保障衛星通信調制解調模塊功能性的主要內容，如圖1所示，為硬件電路框。

圖1 硬件電路框

根據圖1的基本情況內容，明確硬件部分主要由FPGA聯合外圍電路完成，且由RS422串口設置完成對模塊的工作模式切換，功能性較強。

（1）模塊設計采用數字化的方式，為此，需合理地對芯片進行選擇，確保A/D采樣的有效性和穩定性。選擇XC5VLX220芯片，主要是由于其具有良好資源量，且能夠支持信號的接收和采樣。

（2）在實際的可控濾波器組件選擇時，需要其能夠對帶寬進行控制，結合生存時間（Time To Live，TTL）控制信號的基本情況和0.500～110 Mb/s速率等內容，擇取適宜的可控濾波器組件。

（3）由于信息具有較高的速率跨度，為此，需要合理地選擇調制方式，本模塊采用正交調制的方式。

（4）電源選擇，電源需要具有良好的保護功能，以滿足系統的需求情況。

（5）電路需要合理地布局，根據圖1的基本情況，盡可能減少組件之間的干擾，并保障FPGA芯片最高運行時鐘240 MHz，此外，為了保障后續測試的效率，需要合理地對測試接口進行預留，模塊采用LVTTL測試接口作為測試用接口。

2.4 軟件設計

調制軟件的設計框如圖2所示。

選擇合適的二采樣頻率后，完成對擴頻碼的捕獲跟蹤環設計，設計采用的分段相關快速捕獲算法完成對擴頻碼的捕獲，再完成對定時同步、譯碼和軟件動態加載等內容，從而有效地完成對解調部分的設計。

解調部分與調制部分設計完成后，需要對接口軟件進行設計，設計采用LVDS接口，并通過RS422串口監控軟件的應用，保障接口軟件的功能性。

圖2 調制軟件設計

3 結語

本文給出了一種通用衛星通信調制解調模塊設計，能夠適應多種衛星通信的基本需求，具有較高的應用價值。另外，通過實踐驗證，本設計可適應較高的多普勒動態和跨度較大的信息速率，具有非常好的通用性和適應性。

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［3］金華松，魯新龍，邱冬冬.基于軟件無線電技術的通用衛星模擬器設計［J］.電子設計工程，2014（3）：117-119.

［4］聶偉，王巖嵩，張永杰.軟件無線電中頻解調器設計與實現［J］.實驗技術與管理，2011（4）：52-57.

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Design of a general satellite communication modulation and demodulation module

Wu Jian，Cui Sen，Wu Biqi

（Nanjing Panda Handa Electronic Co.，Ltd.，Nanjing 210014，China）

Satellite communication is an important part of modern communication，which complete the transfer of information.mainly by radio communication stations combined with satellite relay. With a wide coverage area，high reliability，multiple access and high flexibility，it can be widely used in the communication，and has a high value of application.Modulation and demodulation module is the basic part of satellite communication，which is a completion of the baseband processing module.This paper discussed the design of a universal satellite communication modulation and demodulation module，analyzing its principle and specific software design，and provided reference for the related technical personnel，Select the appropriate loading technology，promoted the function of general purpose satellite communication modulation demodulation module of the play，improving the power spectrum of the signal modulation，modulation and demodulation of satellite communication security general quality and efficiency，to enhance the communication with common satellite communication quality and efficiency.

universal satellite communication；modulation and demodulation module；design；digital

吳健（1978—），男，江蘇鹽城；研究方向：衛星通信領域設計。