[发明专利]一种基于FPGA的超高速APSK调制方法及调制系统

说明书

技术领域

本发明涉及数字信号调制技术领域，特别涉及一种基于FPGA的超高速APSK调制方法及调制系统。

背景技术

随着国际社会军事、政治、经济形势的发展，对卫星对地观测载荷的要求越来越高，具有全天候、全天时、高分辨率、宽观测带、短重访时间的特点，因此，星载遥感数据量和数据带宽急剧增加，需要有更高速率的大容量数据传输系统来完成遥感数据的实时处理和传输。大数据量的数据传输带来了频带的大幅增长，因此，对信号调制技术提出了更高的要求。

传统的星载数传调制方式采用QPSK调制，模拟射频调制技术。由于数据通信传输速率的增加，频带的大幅增长，受模拟电路不稳定的影响,如EVM和幅相不平衡度等指标的提高，大大限制了系统高速传输的性能。

目前主要采用APSK等高阶调制的方式，来提高信号的频带利用率，最大限度的提高传输数据率，以满足和适应星地链路传输数据速率大幅增长和其它高速数据通信技术的发展的需求。APSK调制是一种非常适合于卫星信道的调制方式，其作为典型的数字通信系统中的一种数字调制，主要包括星座映射及后处理过程，后处理过程包括多载波调制和成形滤波等。其中星座映射将“比特”向量或序列映射成适于传输的“符号”向量或序列。星座映射包含两个要素，即星座图和星座映射方式。星座图是星座映射所以可能取值的集合，其中每个星座点对应一种输出符号的取值。星座映射方式，简称映射方式，表示输入比特量到星座点的特定映射关系，通常每个星座点与比特向量一一对应。一个M(M＝2^m，其中m为数据的比特长度)阶的APSK星座图有R个同心环，每个环由均匀的PSK点组成。典型的32APSK星座图如图1所示。

APSK调制具有较高的功率有效性和频带利用率，但其调制过程中存在着调制幅度级数较多，实现高速调制比较困难的问题。

APSK调制时为了实现无码间串扰传输和提高频带利用率，常采用升余弦成形滤波器，它是常用的低通滤波器。通常，把它放置在收发两端，即将接收滤波器和发送滤波器设计(匹配)为平方根升余弦函数(升余弦函数的平方根)。若不考虑由于信道引起的码间串扰，两个平方根升余弦函数相乘(相当于时域卷积)就得到升余弦形式的合成的系统传输函数。所以，在调制端的成形滤波器选用平方根升余弦滤波器。平方根升余弦滤波器的系数可在MATLAB中用函数B＝RCOSFIR(R,N_T,rate,T,sqrt)求出，其中R是滚降因子，滚降因子取值越大，频谱在截止处越光滑，时域冲击响应的拖尾起伏越小，但频带利用率越低，一般选择范围在0.2～0.6，N_T为抽头阶数，T为符号周期，sqrt代表平方根升余弦。平方根升余弦滤波器的频率响应如下：