一种数据链中频信号处理方法
【专利摘要】本发明提供了一种数据链中频信号处理方法，在发送端通过使用数字正交上变频实现数据链信号由基带信号到中频信号的上变频处理；在接收端通过对数据链中频信号AD采样并进行数字正交下变频处理，实现了信号由中频到基带信号的下变频处理。本发明减少了中频信号到基带信号的模拟变频环节，实现了数据链设备模块化、小型化、综合化的设计开发。
【专利说明】一种数据链中频信号处理方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及工程领域中数据链的中频信号处理技术，尤其涉及基于软件无线电技术的航空电子设备综合化平台下的数据链中频信号处理技术。
【背景技术】
[0002]在数据链设备组网通信过程中，发送端对发送的业务数据进行变换处理形成基带信号，由基带信号经过一次变频处理上变频到中频信号，进而由中频信号再经过一次变频处理上变频到系统相应频段的射频信号，然后由射频信号放大设备发射出去。接收端首先将收到的射频信号滤波、放大处理并经混频下变频到中频信号，中频信号经再次混频滤波处理下变频为基带信号，对变换后的基带信号进行相应的变换处理，解调出信号所携带的业务数据，从而实现数据链设备间的信息传递。
[0003]目前，通常采用以下技术对数据链信号进行处理。由射频信号到中频信号再到基带信号的整个变换过程中，信号始终为模拟信号的变频处理。只有在变为基带信号后，使用AD采样变为数字信号进行运算处理。
[0004]上述常规信号处理技术有其自身的优缺点:优点在于基带信号处理简单，运算量小，对运算所需CPU器件性能要求低，便于实现。缺点在于使用变频模块多，设备功耗体积庞大，不利于数据链设备小型化，特别是对于航空电子设备的综合化是无法实现的。
【发明内容】
[0005]为了克服现有技术的不足，本发明提供一种在中频信号进行数字化处理的方法，该方法减少了中频信号到基带信号的模拟变频环节，实现了数据链设备模块化、小型化、综合化的设计开发。
[0006]本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤:
[0007]I)在发送端将待发送的数据进行差分编码，对差分编码后的数据进行串并转换，形成IQ两路基带数据D#PDq。
[0008]2)对仏和D Q两路基带数据，使用相互正交的基带正弦波分别进行正弦加权运算，形成正交的IQ两路基带MSK信号IjP Q B。
[0009]3)对正交的IQ两路基带MSK信号1#卩Q B，使用相互正交的中频正弦波分别进行混频运算，形成正交的IQ两路中频MSK信号1^和Q IFo正交的IQ两路中频MSK信号1?和Qif经过相加运算形成中频MSK信号y MSK输出至射频混频模块，完成信号发射。
[0010]4)在接收端对混频后的模拟中频信号进行高速AD采样，对高速AD采样后的数字化中频信号分成IQ两路，通过采用数字正交下变频信号处理算法完成数据链信号由中频到基带信号的变频处理，同时输出正交的IQ两路MSK基带信号Iil^P Q ino
[0011]5)本地接收伪码经串并转换后形成IQ两路基带数据I_local和Q_local，基带数据I_local和Q_local分别和正交的IQ两路MSK基带信号Iil^P Q in?行相关运算，IQ两路相关运算的数值结果分别再进行平方运算，最后IQ两路平方运算的结果相加得到相关峰的数值，从而完成接收信号的数字复相关算法，并输出相关峰的数值。
[0012]6)接收端在根据数字复相关器输出的相关峰信息，完成接收信号同步后，进行信号的解调解扩处理，解出数据链信号所携带信息。
[0013]本发明的有益效果是:在发送端通过使用数字正交上变频实现数据链信号由基带信号到中频信号的上变频处理；在接收端通过对数据链中频信号AD采样并进行数字正交下变频处理，实现了信号由中频到基带信号的下变频处理。整个变频处理过程使用软件算法来实现，省去了中频到基带信号变频处理的模拟变频单元，简化了系统的设计；同时，采用此种信号处理，利用可编程器件FPGA逻辑资源丰富的硬件优势，将过去在几个CPU上共同实现的信号处理功能整合到一个芯片来实现。增加了系统的灵活性，降低了研制开发初期的成本和测试难度，便于系统设计实现模块化、小型化和综合化，同时增加了系统的可靠性。
[0014]用常规方法处理数据链信号时，由中频信号到基带的变频处理是使用数据链专用的变频模块，当系统指标发生变化或者有新的功能需要添加并升级时往往需要重新设计变频模块，由于变频模块为数据链专用，在航空电子设备综合化平台下无法为系统其他的功能所使用，无法满足航电综合化的要求。
[0015]本发明实现了在航电综合化平台下的数据链功能的信号处理，采用软件算法实现了数据链中频信号到基带信号的变频处理，同时采用数字复相关算法对接收到的信号进行相关运算处理，一次完成解调和解扩处理，简化了信号处理的流程。同时将过去需要几个(PU运算单元共同完成的信号处理功能用一个可编程器件来实现，大大简化了系统的设计开发成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是本发明的在数据链信道接收端中频信号处理算法流程图；
[0017]图2是本发明的在数据链信道发送端中频信号处理算法流程图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明包括但不仅限于下述实施例。
[0019]本发明所设计实现的基带信号上变频处理技术，通过对待发送的数据进行差分编码并对编码后的数据进行串并转换形成IQ两路数据，同时采用相互正交的正弦波对IQ两路数据分别进行正弦加权运算，将正弦加权后的基带信号分别和相互正交的中频正弦波进行混频运算完成基带信号的上变频处理。方法示意图如图2所示。本发明提供了在数据链基带信号的一种上变频处理技术，其特征在于包括以下步骤:
[0020]在信道的发送端对发送的原始数据首先进行差分编码，并对经过差分编码后的数据进行串并转换。
[0021]将串并转换后的数据分为IQ两路数据，分别用相互正交的正弦载波进行加权运算处理。
[0022]将正弦加权处理后的基带信号分别和相互正交的中频正弦波进行混频运算，并对混频后的两路IQ中频信号进行相加，完成基带信号到中频信号的上变频处理。
[0023]本发明所设计实现的中频信号下变频处理技术，通过在中频对信号进行AD采样并使用数字下变频处理实现数据链中频信号由中频到基带信号的变频处理。同时采用数字复相关算法完成数据链信号的解调解扩处理。方法示意图如图1所示。本发明提供了在数据链中频信号的一种下变频处理技术，其特征在于包括以下步骤:
[0024]在信道的接收端对接收到的数据链中频信号进行AD采样，采样的速率要满足大于信号带宽的2倍，对采样后的信号分为IQ两路信号，使用数字正交下变频算法完成接收信号由中频到基带信号的下变频处理。
[0025]对下变频后的IQ两路信号，分别和本地PN串并转换后的IQ两路数据做相关运算，IQ两路相关运算的结果再进行平方和运算，完成下变频信号的复相关处理。将IQ两路平方和运算结果作为相关峰信息数传至后续模块处理。
[0026]在完成本地PN码同步后，根据复相关器输出的相关峰，采用解调解扩一次运算完成数据链携带信息的解调解扩处理。
[0027]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0028]数据链设备发送端中频信号的处理方法，下面将对本发明的实施方式进行详细说明，如图2所示，其步骤如下:
[0029]步骤1:发送端对发送的业务数据进行差分编码，对差分编码后的数据进行串并转换为IQ两路基带数据DjP D Q?
[0030]步骤2:对步骤I的IQ两路基带数据仏和D Q，使用正交的基带正弦波进行加权运算，形成正交的IQ两路基带MSK信号IjP Q B。
[0031]步骤3:对步骤2中处理后的信号，使用相互正交的中频正弦波分别进行混频运算，形成正交的IQ两路中频MSK信号IjP Q IF，正交的IQ两路中频MSK信号IjP Q IF经过相加运算形成中频MSK信号y-输出至射频混频模块，完成信号发射。
[0032]步骤4:重复步骤I至步骤3，直至发送完毕。
[0033]数据链设备接收端中频信号的处理方法，下面将对本发明的实施方式进行详细说明，如图1所示，其步骤如下:
[0034]步骤1:在接收端对混频后的模拟中频信号进行高速AD采样，对高速AD采样后的数字化中频信号分成IQ两路，通过采用数字正交下变频信号处理算法完成数据链信号由中频到基带信号的变频处理，同时输出正交的IQ两路MSK基带信号Iil^P Q ino
[0035]步骤2:对步骤I输出正交的IQ两路MSK基带信号Iil^P Q in，本地接收伪码经串并转换后形成IQ两路基带数据I_local和Q_local，基带数据I_local和Q_local分别和正交的IQ两路MSK基带信号Iil^P Q in?行相关运算，IQ两路相关运算的数值结果分别再进行平方运算，最后IQ两路平方运算的结果相加得到相关峰的数值，从而完成接收信号的数字复相关算法，并输出相关峰的数值。
[0036]步骤3:对步骤2中处理后的信号，接收端在根据数字复相关器输出的相关峰信息，完成接收信号同步后，进行信号的解调解扩处理，解出数据链信号所携带信息。
[0037]步骤4:重复步骤I至步骤3，直至接收完毕，输出数据链信号所携带的信息。
【权利要求】
1.一种数据链中频信号处理方法，其特征在于包括下述步骤: 1)在发送端将待发送的数据进行差分编码，对差分编码后的数据进行串并转换，形成IQ两路基带数据DJPDq; 2)对两路基带数据仏和DQ使用相互正交的基带正弦波分别进行正弦加权运算，形成正交的IQ两路基带MSK信号IjP Q B； 3)对正交的IQ两路基带MSK信号1#卩Qb使用相互正交的中频正弦波分别进行混频运算，形成正交的IQ两路中频MSK信号IjP Q IF;正交的IQ两路中频MSK信号I ?和Q ?经过相加运算形成中频MSK信号y-输出至射频混频模块，完成信号发射； 4)在接收端对混频后的模拟中频信号进行AD采样，对AD采样后的数字化中频信号分成IQ两路，采用数字正交下变频信号处理算法完成由中频到基带信号的变频处理，同时输出正交的IQ两路MSK基带信号Iil^P Q in； 5)本地接收伪码经串并转换后形成IQ两路基带数据I_local和Q_local，基带数据1_local和Q_local分别和正交的IQ两路MSK基带信号Iil^P Q in?行相关运算，IQ两路相关运算的数值结果分别再进行平方运算，最后IQ两路平方运算的结果相加得到相关峰的数值，从而完成接收信号的数字复相关算法，并输出相关峰的数值； 6)接收端在根据数字复相关器输出的相关峰信息，完成接收信号同步后，进行信号的解调解扩处理，解出数据链信号所携带信息。
【文档编号】H04L27/10GK104486275SQ201410764632
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年12月11日 优先权日:2014年12月11日
【发明者】王庆生, 李军政, 陈琪, 张奕 申请人:中国电子科技集团公司第二十研究所