一种通用卫星通信调制解调模块的设计

吴 健，崔 森，吴必旗

（南京熊猫汉达科技有限公司，江苏 南京 210014）

一种通用卫星通信调制解调模块的设计

吴 健，崔 森，吴必旗

（南京熊猫汉达科技有限公司，江苏 南京 210014）

卫星通信是现代通信的重要组成部分，主要是由无线电的通信站结合卫星中继，完成信息的传递。具有覆盖面积广、可靠性高、多址和灵活性高等特点，可以广泛地应用到通信中，具有较高的应用价值。调制解调模块是实现卫星通信的基础部分，是一个完成对基带的处理模块。文章就一种通用卫星通信调制解调模块的设计展开探讨，分析其原理和具体的软件设计，旨在为相关技术人员提供参考，选择适宜的加载技术，推动通用卫星通信调制解调模块的功能性发挥，改善调制信号的功率谱，保障通用卫星通信调制解调质量和利用效率，提升通用卫星通信利用通信质量和通信效率。

通用卫星通信；调制解调模块；设计；数字化

卫星通信具有着较高发展前景和应用前景。卫星通信系统中需要对调制解调模块进行设计，结合数字化和模块化的方法，提高调制解调模块功能性和质量性，适应多种卫星的通信需求。为此，需要合理地对这种通用的卫星通信调制解调模块展开设计，保障卫星通信的质量和效率，改善卫星通信的功能性。

1 卫星通信调制解调的相关概述

1.1 卫星信道特征性及调制体制

卫星通信信道特征主要有：（1）宽带的功能性受到的频率资源和信道等因素的影响；（2）卫星通信的质量受到电磁环境和噪声因素的影响；（3）卫星的功率放大器重量对通信功率的影响较大。调制解调是对数字信号进行载波调制，促使数字信号能够在有限的宽带内部信道内完成传输。卫星信道对调制体制具有一定的要求，需要调制后的波形具有恒包络特性，并需要具备较好的抗干扰能力。

1.2 调制方式的选择

在实际的调制方式选择中，由于带宽受限，需要合理地对传输的功率和效率进行控制，满足卫星信道对调制体制的基本需求。选择调制方式需要重视对频带利用率、功率利用率、同步等内容进行分析，进而选择适宜的调制方式，从而完成对通用卫星的调制模块的设计。

2 通用卫星通信调制解调模块的设计

2.1 基础参数

本模块适用于多种卫星通信，且具备组帧、编码、调制等功能，并由前向解调和反向调制两个部分构成。本设计是由现场可编程门阵列（Field-Programmable Gate Array，FPGA），联合外围电路，实现模块的设计。调制方式采用接收二进制相移键控（Binary Phase Shift Keying，BPSK），发射采用BPSK，四相相移键控（Quadri Phase Shift Keying，QPSK）。

2.2 原理

该模块由调制部分和解调部分组成，在实际的模块设计中，需要合理地对调制解调模块进行设计，并分别对两部分的基础原理进行分析。其中调制部分是由多个部分构成，当数据输入到模块中，由FPGA完成对数据信息的过滤、编码和组帧等内容进行实现，并完成低通滤波和调制的应用，实现中频输出。输出后的数据信息被转化为中频输出，进入到解调部分，再由A/D完成对信号的采样，并由FPGA实现对扩频码捕获跟踪、译码和解扩解调等内容，最后完成对数据的输出。

2.3 硬件设计

硬件部分是保障卫星通信调制解调模块功能性的主要内容，如图1所示，为硬件电路框。

图1 硬件电路框

根据图1的基本情况内容，明确硬件部分主要由FPGA联合外围电路完成，且由RS422串口设置完成对模块的工作模式切换，功能性较强。

（1）模块设计采用数字化的方式，为此，需合理地对芯片进行选择，确保A/D采样的有效性和稳定性。选择XC5VLX220芯片，主要是由于其具有良好资源量，且能够支持信号的接收和采样。

（2）在实际的可控滤波器组件选择时，需要其能够对带宽进行控制，结合生存时间（Time To Live，TTL）控制信号的基本情况和0.500～110 Mb/s速率等内容，择取适宜的可控滤波器组件。

（3）由于信息具有较高的速率跨度，为此，需要合理地选择调制方式，本模块采用正交调制的方式。

（4）电源选择，电源需要具有良好的保护功能，以满足系统的需求情况。

（5）电路需要合理地布局，根据图1的基本情况，尽可能减少组件之间的干扰，并保障FPGA芯片最高运行时钟240 MHz，此外，为了保障后续测试的效率，需要合理地对测试接口进行预留，模块采用LVTTL测试接口作为测试用接口。

2.4 软件设计

调制软件的设计框如图2所示。

选择合适的二采样频率后，完成对扩频码的捕获跟踪环设计，设计采用的分段相关快速捕获算法完成对扩频码的捕获，再完成对定时同步、译码和软件动态加载等内容，从而有效地完成对解调部分的设计。

解调部分与调制部分设计完成后，需要对接口软件进行设计，设计采用LVDS接口，并通过RS422串口监控软件的应用，保障接口软件的功能性。

图2 调制软件设计

3 结语

本文给出了一种通用卫星通信调制解调模块设计，能够适应多种卫星通信的基本需求，具有较高的应用价值。另外，通过实践验证，本设计可适应较高的多普勒动态和跨度较大的信息速率，具有非常好的通用性和适应性。

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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

吴健（1978—），男，江苏盐城；研究方向：卫星通信领域设计。