基于空时编码的短波四通道分集发射的激励器设置方法及激励器

摘要

基于空时编码的短波四通道分集发射的激励器，包括数字信号处理模块、滤波模块、射频放大模块、显示控制模块、射频检测模块和电源模块，数字信号处理模块、滤波模块、射频放大模块、射频检测模块和电源模块均连接至显示控制模块；显示控制模块通过射频检测模块控制数字信号处理模块及显示状态；射频信号的滤波模块中，由滤波模块对四路射频信号进行选择性滤波处理，滤除带外噪声；射频检测模块检测四路中每路的射频信号，再将射频检测值接数字信号处理模块，数字信号处理模块输出对某路射频信号进行功率补偿的射频信号。

说明书

技术领域

本发明涉及电子电路设计，尤其是属于短波通信信号的处理方法。

背景技术

短波通信经常受电离层变化的影响，通信效果比较差，通过分集发射的方法，可 以有效地提高信号增益。空时发射分集是目前最为广泛关注的分集方案，它使用空间 分集与空时编码技术，可提高对信道衰落的抑制能力，并提高系统容量。空时编码技 术是最近兴起的一种发射分集方法，它将空时分组码与交织技术结合使用，抗衰落性 能强。同时该方法分集增益高，可有效解决受衰落信道影响导致系统容量受限的问题。

发明内容

本发明目的是，为短波空时编码四通道分集发射而设计的，首次将空时编码技术 应用到短波激励器中，可产生四路经过空时编码的短波信号，无须组合四部单通道短 波激励器。该激励器集成度较高，使用空时编码后可改善信号增益。

本发明的技术方案是：基于空时编码的短波四通道分集发射的激励器设置方法， 所述激励器包括数字信号处理模块、滤波模块、射频放大模块、显示控制模块、射频 检测模块和电源模块，该激励器是空时编码集成激励器；显示控制模块负责控制激励 器整机及显示状态，音频信号从激励器输入端输入，先接数字信号处理模块，数字信 号处理模块先对音频信号做PCM编码，转换成数字信号然后做星座映射和STBC空 时编码，最后调制成四路信号、经上变频和滤波输出四路射频信号，每路射频信号大 小为0dBm左右；(然后再将射频信号送到滤波模块中，由滤波模块对四路射频信号 进行选择性滤波处理，滤除带外噪声；)最后射频信号再经过射频放大模块放大20dB 后输出；射频检测模块检测四路中每路的射频信号，再将射频检测值送给数字信号处 理模块做功率调整，以保证激励器射频输出的平坦度；功率调整的流程是：通过射频 检测模块中的耦合检测电路，将功率检测值与功率额定值进行比较，保存功率检测值 与功率额定值的差值、并且以此差值馈送数字信号处理模块，对某路射频信号进行功 率补偿。

基于空时编码的短波四通道分集发射的激励器，所述包括数字信号处理模块、滤 波模块、射频放大模块、显示控制模块、射频检测模块和电源模块，数字信号处理模 块、滤波模块、射频放大模块、射频检测模块和电源模块均连接至显示控制模块；显 示控制模块通过射频检测模块控制数字信号处理模块及显示状态，数字信号处理模块 接音频信号并PCM编码、转换成数字信号后经星座映射和STBC空时编码后输出四 路信号，四路信号并经上变频四路射频信号；射频信号的滤波模块中，由滤波模块对 四路射频信号进行选择性滤波处理，滤除带外噪声；滤波后射频信号再经过射频放大 模块放大20dB后输出；射频检测模块检测四路中每路的射频信号，再将射频检测值 接数字信号处理模块，数字信号处理模块输出对某路射频信号进行功率补偿的射频信 号。

该激励器的组成如图1所示，是空时编码集成激励器；显示控制模块负责控制激 励器整机及显示状态。音频信号从外部输入，先送给数字信号处理模块，数字信号处 理模块对其做空时编码处理，调制成四路短波信号，每路射频大小为0dBm左右。然 后再将射频信号送到滤波模块中，由滤波模块对四路射频信号进行选择性滤波处理， 滤除带外噪声。最后射频信号再经过射频放大模块放大20dB后输出。由于射频放大 时在不同通道和不同频率上存在增益不平均的情况，所以可由射频检测模块检测每路 的射频信号，再将射频检测值送给数字信号处理模块做功率调整，以保证激励器射频 输出的平坦度。同时该激励器还可以通过串口控制发射机的功放和天调。

数字信号处理模块(主要由DSP芯片构成)先对音频信号做PCM编码，转换成 数字信号然后做星座映射和STBC空时编码，最后调制、上变频和滤波输出四路射频 信号，处理示意图如图2所示：随着高速数字信号处理芯片的推广和空时编码理论 的完善，空时编码技术在无线通信中已有较好的应用，并可带来可观的增益改善。

本发明的有益效果是：本发明可以作为四通道短波发射机的激励源，通过使用空 时编码技术可有效抑制信道衰落，改善信号增益。同时该方法分集增益高，可有效解 决受衰落信道影响导致系统容量受限的问题。随着高速数字信号处理芯片的推广和空 时编码理论的完善，空时编码技术在无线通信中已有较好的应用，本发明空时编码在 短波通信中使用亦有着特别的效果。

附图说明

图1短波四通道激励器组成示意图。

图2四通道空时编码处理示意图。

图3STBC编码处理流程示意图。

图4功率调整处理流程图。

具体实施方式

为实现短波的空时发射分集，需要使用基于空时编码的短波多通道激励器；且在 具备短波多通道激励技术的基础，可提供本发明实施的基础。

数字信号处理模块先对音频信号做PCM编码(脉冲调制编码)，转换成数字信号然 后做星座映射和STBC空时编码，最后调制、上变频和滤波输出四路射频信号。

该激励器由数字信号处理模块、滤波模块、射频放大模块、显示控制模块、射频 检测模块和电源模块等组成。该激励器的组成如图1所示：

显示控制模块负责控制激励器整机及显示状态。音频信号从外部输入，先送给数 字信号处理模块，数字信号处理模块对其做空时编码处理，调制成四路短波信号，每 路射频大小为0dBm左右。然后再将射频信号送到滤波模块中，由滤波模块对四路射 频信号进行选择性滤波处理，滤除带外噪声。最后射频信号再经过射频放大模块放大 20dB后输出。由于射频放大时在不同通道和不同频率上存在增益不平均的情况，所 以可由射频检测模块检测每路的射频信号，再将射频检测值送给数字信号处理模块做 功率调整，以保证激励器射频输出的平坦度。同时该激励器还可以通过串口控制发射 机的功放和天调。

数字信号处理模块先对音频信号做PCM编码，转换成数字信号然后做星座映射 和STBC空时编码，最后调制、上变频和滤波输出四路通道的射频信号，处理示意图 如图2所示：

功率调整处理流程：控制器发出扫频命令给数字信号处理模块，四通道每隔100K 单音全功率输出，检测出功率值，计算出每个通道各频点功率衰减差值，保存差值入 表并补偿。

星座映射与解映射器适用地面数字电视广播传输标准(DMB-TH)中，星座映射 在整个发送端的位置，提高系统的抗干扰能力；将不同用途的信息映射为不同的星座 图，以便于接收端区别。数字信号的比特流要转换为均匀的nQAM(n：星座点数)符 号流。DMB-TH标准包含有64QAM、32QAM、16QAM、4QAM等星座映射方式。

星座映射基本方法，一般载波信号的表达式为：

s(t)＝A(t)cos[ωct+Φ(t)]＝A(t)cosΦ(t)cos(ωct)-A(t)sinΦ(t) sin(ωct)(1)

从式(1)中可以看出载波信号有3个特征分量：幅度、频率和相位。因此， 如果对三者分别进行调制，相应地可以得到幅度键控、频移键控和相移键控。如果对 于幅度和相位进行联合调制称为正交幅度调制QAM(Quadrature Amplitude  ModulatiON)。

其中A(t)cosΦ(t)是同相分量(I分量)，A(t)sinΦ(t)是正交分量(Q分 量)。如果分别以I、Q分量为横纵轴，在直角坐标系中把符号映射后所代表的坐标点 表示出来，就可以得到星座图。QAM调制是一种矢量调制方法，首先将输入比特映 射为星座点，形成复数调制符号，然后对符号的I、Q分量(对应复平面的实部和虚 部，也就是水平和垂直方向)采用幅度调制，分别对应调制在相互正交(时域正交) 的2个载波(cos ωct和sinΦct)上。与幅度调制(AM)相比，其频谱利用率将提 高1倍[2].QAM是幅度、相位联合调制的技术，它同时利用了载波的幅度和相位来传 递信息比特，因此在最小距离相同的条件下可实现更高的频带利用率。

对于16QAM，每4bit对应于1个星座符号。前向纠错编码输出的bit数据被拆分 成4bit为1组的符号(b3b2b1b0)，星座点坐标对应的I和Q的取值为-6、-2、2、6。 同理对于32QAM，每5bit对应于1个星座符号。FEC编码输出的bit数据被拆分成5bit 为一组的符号(b4b3b2b1b0)。星座点坐标对应的同相分量I和正交分量Q的取值为 -7.5、-4.5、-1.5、1.5、4.5、7.5。

星座映射、解映射器基于DMB-TH标准，利用DSP模块构建16QAM星座映射 器，将输入比特流信号经过串并转换变为4bit位宽的并行信号，然后将此并行信号 作为后面查找表的输入地址，通过地址的选择，输出相应星座点的横纵坐标，分别作 为I、Q信号，共8bit，完成星座映射。

STBC编码处理如图3所示：

其中基带信号包含2^b个星座，共使用4个通道，分8个时隙，在时隙1，Kb比特到 达编码器，编码器选定相应的信座符号s₁，s₂，…，s_K。空时分组码矩阵G表示为：

$G=\left(\begin{array}{cccc}{x}_1& x_2& x_3& x_4\\ -x_2& x_1& -x_4& x_3\\ -x_3& x_4& x_1& -x_2\\ -x_4& -x_3& x_2& x_1\\ x_1^{*}& x_2^{*}& x_3^{*}& x_4^{*}\\ -x_2^{*}& x_1^{*}& -x_4^{*}& x_3^{*}\\ -x_3^{*}& x_4^{*}& x_1^{*}& -x_2^{*}\\ -x_4^{*}& -x_3^{*}& x_2^{*}& x_1^{*}\end{array}\right)$

将G中的x_k置为s_k，k＝1，2，…，K，我们得到矩阵C＝G(s₁，s₂，…，s_K)，其元素是 s₁，s₂，…，s_K及其共轭的线性组合。G由待定的变量s₁，s₂，…，s_K构成，而矩阵C由特定 的星座符号构成，c_tn表示矩阵C中第t(t＝1，2，…，8)行第n(n＝1，2，…，4)列的元 素，意味着Kb比特在时隙t由通道n分别输出。

该激励器具有功率调整功能，先在数字信号处理模块中分别输出四路射频信号， 然后在射频模块中加入耦合检测电路，将检测值与额定值进行比较，保存差值并 且对数字信号处理模块的射频信号进行补偿。处理流程如图4所示。