基于32位PCI接口的卫星通信解调器信号处理装置

摘要

本发明公开了一种基于32位PCI接口的卫星通信解调器信号处理平台，该信号处理平台包括中频信号接收模块，所述中频信号接收模块连接模拟信号和数字信号转换模块，所述模拟信号和数字信号转换模块连接数字下变频器模块，所述数字下变频器模块连接可编程门阵列板模块，所述可编程门阵列板模块连接数字信号处理模块和32位PCI接口模块。本发明的基于32位PCI接口的卫星通信解调器信号处理平台，集成模拟信号接收与数字信号发送为一体，采用了独立的模拟信号和数字信号转换模块及数字下变频器通道，可处理单路卫星通信的中频信号，具有更强的实用性。

权利要求

1.基于32位PCI接口的卫星通信解调器信号处理装置，其特征在于，该信号处理装置包括：

中频信号接收模块，用于接收中频模拟信号，所述中频信号接收模块包括高频头和差分射频接收器，所述高频头用于接收中频模拟信号，差分射频接收器用于将接收的中频模拟信号以中频模拟差分信号输出；

模拟信号和数字信号转换模块，用于完成中频模拟信号的数字转换；

数字下变频器模块，用于滤波、信号调整和下变频处理；

可编程门阵列板模块，用于完成数字信号的格式转换、半带滤波、解调、解码功能；

分别与所述可编程门阵列板模块连接的数字信号处理模块和32位PCI接口模块，所述数字信号处理模块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，32位PCI接口模块用于输出信息；

所述模拟信号和数字信号转换模块以直流耦合方式与数字下变频器模块连接，所述数字下变频器模块与可编程门阵列板模块通过输入控制、输出信号、控制信号连接，所述可编程门阵列板模块通过直流耦合方式和多通道同步串口形式与数字信号处理模块连接，可编程门阵列板模块通过SDRAM与32位PCI接口模块连接；所述模拟信号和数字信号转换模块的输入时钟由恒温晶振提供，所述恒温晶振由可编程门阵列板模块提供；

所述数字下变频器模块通过四个输入使能引脚与可编程门阵列板模块进行输入控制互连，通过四个输出数据通道和两个输出时钟引脚进行输出信号互连，通过硬件控制和微处理器接口控制进行控制信号互连；

所述模拟信号和数字信号转换模块采用ADI公司的AD6645作为模拟采样芯片，所述数字下变频器采用InterSil公司的ISL5416，所述可编程门阵列板模块采用XILINX公司的集成可编程逻辑芯片XC5VLX110T，所述数字信号处理模块采用TI公司的TMS320C6455，通过可编程门阵列板模块和数字信号处理模块的交换网络使数据信号与全球网络进行同步交换，PCI接口采用使用可编程逻辑器件的PCI9054器件；

所述基于32位PCI接口的卫星通信解调器信号处理装置的工作流程为：所述中频信号接收模块接收中频模拟信号后将其输出至模拟信号和数字信号转换模块；模拟信号和数字信号转换模块将该中频模拟信号转换数字信号；数字下变频器模块对该数字信号进行滤波、信号调整和下变频处理；经下变频处理的数字信号传输至可编程门阵列板模块，可编程门阵列板模块对数字信号进行格式转换、半带滤波、解调、解码后输出；数字信号处理模块接收经过解调、解码的数字信号，并对该数字信号进行运算、分析、配置计算处理、数字解调处理；然后32位PCI接口输出处理得到的信息，32位PCI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。

说明书

基于32位PCI接口的卫星通信解调器信号处理装置

技术领域

[0001] 本发明涉及卫星通信信号处理技术领域，特别涉及一种基于32位PCI接口的卫星通信解调器信号处理平台。

背景技术

[0002] 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。

[0003] 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。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于提供一种基于32位PCI接口的卫星通信解调器信号处理平台，该信号处理平台采用了独立的模拟信号和数字信号转换模块及数字下变频器通道，可处理单路卫星通信的中频信号。

[0005] 为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

[0006] 基于32位PCI接口的卫星通信解调器信号处理平台，该信号处理平台中频信号接收模块，用于接收中频模拟信号；

[0007] 模拟信号和数字信号转换模块，用于完成中频模拟信号的数字转换；

[0008] 数字下变频器模块，用于滤波、信号调整和下变频处理；

[0009] 可编程门阵列板模块，用于完成数字信号的格式转换、半带滤波、解调、解码功能；

[0010] 分别与所述可编程门阵列板模块连接的数字信号处理模块和32位PCI接口模块，所述数字信号处理模块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，32位PCI接口模块用于输出信息；

[0011] 所述模拟信号和数字信号转换模块以直流耦合方式与数字下变频器模块连接，所述数字下变频器模块与可编程门阵列板模块通过输入控制、输出信号、控制信号相互连接，所述可编程门阵列板模块通过直流耦合方式和多通道同步串口形式与数字信号处理模块连接，可编程门阵列板模块通过SDRAM与32位PCI接口模块连接。

[0012] 进一步的，所述中频信号接收模块包括高频头和差分射频接收器，所述高频头用于接收中频模拟信号，差分射频接收器用于将接收的中频模拟信号以中频模拟差分信号输出。

[0013] 进一步的，模拟信号和数字信号转换模块的输入时钟由恒温晶振提供，所述恒温晶振由可编程门阵列板模块提供。

[0014] 进一步的，所述数字下变频器模块通过四个输入使能引脚与可编程门阵列板模块进行输入控制互连，通过四个输出数据通道和两个输出时钟引脚进行输出信号互连，通过硬件控制和微处理器接口控制进行控制信号互连。

[0015] 与现有技术相比，本发明的有益效果：

[0016] 1、本发明的基于32位PCI接口的卫星通信解调器信号处理平台，是一个集成模拟信号接收与数字信号发送为一体的综合处理平台，该信号处理平台采用了独立的模拟信号和数字信号转换模块及数字下变频器模块，可处理单路卫星通信的中频信号。

[0017] 2、PCI具有高速性、可靠性，PCI数据传输速率可高达132MB/s，该解调器信号处理平台采用PCI接口传输数据，能够满足高速解调数据传输的需求；PCI良好的扩展性和兼容性使得该解调器信号处理平台能够满足更高的要求。

[0018] 附图说明：

[0019] 图1卫星通信系统信号传输、处理流程框图；

[0020] 图2本发明信号处理平台框图；

[0021] 图3中频信号接收模块原理框图；

[0022] 图4数字下变频器模块与可编程门阵列板模块连接原理框图；

[0023] 图5可编程门阵列板模块与数字信号处理模块连接原理框图；

[0024] 图6模拟信号和数字信号转换模块与可编程门阵列板模块连接原理框图；

[0025] 图7可编程门阵列板模块和32位PCI接口连接原理框图。

具体实施方式

[0026] 下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

[0027] 参考图1，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模块，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70MHz或140MHz的中频信号；进一步放大的该中频信号经解调器信号处理平台解调、编码后得到相应的信息，并输出该信息。

[0028] 参考图2，本实施例列举的基于32位PCI接口的卫星通信解调器信号处理平台包括中频信号接收模块、模拟信号和数字信号转换模块、数字下变频器模块、可编程门阵列板模块、数字信号处理模块、及32位PCI接口模块，所述模拟信号和数字信号转换模块以直流耦合方式与数字下变频器模块连接，所述数字下变频器模块通过电连接线与可编程门阵列板模块连接，所述可编程门阵列板模块通过直流耦合方式和多通道同步串口形式与数字信号处理模块连接，可编程门阵列板模块通过SDRAM与32位PCI接口模块连接。

[0029] 本实施例中，模拟信号和数字信号转换模块采用ADI公司的AD6645作为模拟采样芯片，数字下变频器采用InterSil公司的ISL5416，可编程门阵列板模块采用XILINX公司的集成可编程逻辑芯片XC5VLX110T，数字信号处理模块选用TI公司的TMS320C6455，通过可编程门阵列板模块和数字信号处理模块的交换网络使数据信号与全球网络进行同步交换，PCI接口采用使用可编程逻辑器件的PCI9054器件。PCI（Peripheral Component Interconnect）总线即外围部件互连总线，是一种先进的高性能32位地址数据复用局部总线接口，可同时支持多组外围设备，并且不受制于处理器，为中央处理器与外围设备提供一座沟通的桥梁，32位PCI接口数据吞吐量最大可达132Mb/s，PCI接口具有严格的总线规范，保证了其具有良好的兼容性。

[0030] 本发明基于32位PCI接口的卫星通信解调器信号处理平台的工作流程为：所述中频信号接收模块接收中频模拟信号后将其输出至模拟信号和数字信号转换模块；模拟信号和数字信号转换模块将该中频模拟信号转换数字信号；数字下变频器模块对该数字信号进行滤波、信号调整和下变频处理；经下变频处理的数字信号传输至可编程门阵列板模块，可编程门阵列板模块对数字信号进行格式转换、半带滤波、解调、解码后输出；数字信号处理模块接收经过解调、解码的数字信号，并对该数字信号进行运算、分析、配置计算处理、数字解调处理；然后32位PCI接口输出处理得到的信息；32位PCI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。

[0031] 本发明基于32位PCI接口的卫星通信解调器信号处理平台的各组成模块及各模块连接关系具体描述如下：

[0032] 中频信号接收模块包括高频头和差分射频接收器，中频模拟信号被中频信号接收模块的高频头接收，差分射频接收器将该中频模拟信号以中频模拟差分信号送入至模拟信号和数字信号转换模块，模拟信号和数字信号转换模块的输入时钟由恒温晶振提供，频率为65MHz，所述恒温晶振由可编程门阵列板模块的配置FLASH提供，FLASH采用XCF32P芯片。模拟信号和数字信号转换模块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。所以为了优化性能，模拟信号和数字信号转换模块的时钟输入采用差分低抖动的时钟输入，对输入时钟的处理要求为PECL（Positive Emitter Coupled Logic）信号，通过交流耦合到模拟信号和数字信号转换模块。中频信号接收模块原理如图3所示。

[0033] 模拟信号和数字信号转换模块、数字下变频器模块的输出电平均为3.3V，采用直流耦合方式连接。模拟信号和数字信号转换模块输出数据位宽度为14位，数字下变频器模块数据输入位宽度为17位。模拟信号和数字信号转换模块的输出为TWOS补码格式，由于数据位宽对不齐，所以将模拟信号和数字信号转换模块与数字下变频器模块的数据按照最高位对齐，数字下变频器模块的多余低位下拉。

[0034] 参考图4，数字下变频器模块与可编程门阵列板模块的互连包括数字下变频器模块的输入控制互连、输出信号互连、控制信号互连。

[0035] 数字下变频器模块包括四个输入使能引脚与可编程门阵列板模块进行输入控制互连，每个输入使能引脚共占用可编程门阵列板模块的4个3.3V I/O管脚。

[0036] 本实施例中，数字下变频器模块的输出信号包括A、B、C、D四个输出数据通道，每个输出数据通道分数据使能、帧同步使能、输出使能三类。数字下变频器模块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，数字下变频器模块连接到可编程门阵列板模块上的信号包括A、B、C、D四个输出数据通道和两个输出时钟引脚。

[0037] 数字下变频器模块与可编程门阵列板模块的控制信号互连包括硬件控制和微处理器接口控制。硬件控制有同步输入、同步输出、复位三种信号，共占用可编程门阵列板模块的4个3.3V I/O管脚。微处理器接口控制共占用可编程门阵列板模块的23个3.3V I/O管脚。

[0038] 参考图5，数字信号处理模块对外有2个EMIF总线接口，分别是64 bit的EMIFA和16 bit的EMIFB。EMIFA接口具备与8bit、16bit、32bit、64 bit系统接口的功能，本实施例中，可编程门阵列板模块与数字信号处理模块的数据通道通过数字信号处理模块的EMIFA以直流耦合的方式互连，实现无缝连接。

[0039] 数字信号处理模块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。数字信号处理模块的AECLKIN信号引脚和AECLKOUT信号引脚连接至可编程门阵列板模块的时钟引脚。

[0040] 数字信号处理模块的两路McBSP以多通道同步串口的形式与可编程门阵列板模块互连。

[0041] 参考图6，模拟信号和数字信号转换模块与可编程门阵列板模块之间的互连需要穿过背板接插件，模拟信号和数字信号转换模块与可编程门阵列板模块之间的控制与状态线通过OVR和RDY两个引脚连接。

[0042] 参考图7，可编程门阵列板模块提供Rocket_I/O，实现数据的串并转换，同时还实现系统时序控制逻辑和SDRAM的刷新及控制。本实施例中，32位PCI接口采用PCI9054接口芯片，即一种32位的PCI主控设备I/O加速芯片，提供传递数据和控制信号的接口电路，同时实现完整的PCI主控制模块和从设备模块功能。由于Rocket_I/O的传输速率大于PCI总线上的数据速率，所以可编程门阵列板模块包括128M的SDRAM，利用SDRAM暂存数据，防止数据丢失。当数据传输系统启动后，数据经Rocket_I/O到达可编程门阵列板模块后，在可编程门阵列板模块的控制下存入SDRAM中；当SDRAM存满后，可编程门阵列板模块控制PCI9054接口芯片产生中断信号给PC机；PC机及时响应中断，可编程门阵列板模块控制PCI9054将数据以DMA方式写入内存；完成后，可编程门阵列板模块继续将Rocket_I/O上的数据存入SDRAM，如此循环。

[0043] 本发明的基于32位PCI接口的卫星通信解调器信号处理平台，集成模拟信号接收与数字信号发送为一体，采用并行的、独立的模拟信号和数字信号转换模块及数字下变频器通道，可处理单路卫星通信的中频信号，实现了BPSK、QPSK、8PSK、256QAM等解调方式，满足更高的需求。