基帶傳輸系統(tǒng)應(yīng)用

1、基帶調(diào)制系統(tǒng)在實(shí)際中的應(yīng)用作者：李陽(yáng)，云成龍，楊濤，袁嫣妍，嚴(yán)建煒摘要：介紹了基帶調(diào)制系統(tǒng)的概念。介紹了基帶調(diào)制解調(diào)器與頻帶調(diào)制解調(diào)器的特 點(diǎn)和區(qū)別，常用基帶調(diào)制解調(diào)器的編碼方式及基本原理，以及調(diào)制解調(diào)器今后 的發(fā)展。基帶調(diào)制器是航天測(cè)控地面站系統(tǒng)的重要組成單元，基帶調(diào)制技術(shù)是航 天測(cè)控技術(shù)的一個(gè)分支。介紹了基帶調(diào)制技術(shù)的概況，從硬件平臺(tái)的角度描述了 基帶調(diào)制技術(shù)的發(fā)展歷程，展望了其發(fā)展方向。關(guān)鍵詞：基帶調(diào)制基帶傳輸編碼方式航天測(cè)控系統(tǒng)綜合基帶正文：基帶調(diào)制的概念通信系統(tǒng)的調(diào)制分為基帶調(diào)制和帶通調(diào)制?；鶐д{(diào)制不同于帶通調(diào)制需要與 載波相乘，而僅僅對(duì)基帶信號(hào)的波形進(jìn)行變換使它能夠與信道特性相適應(yīng)

2、，變換 后仍為基帶信號(hào)?；鶐盘?hào)來(lái)自信源，往往包含較多的低頻成分甚至直流成分。 許多信道并不能傳輸這種低頻成分和直流成分，因此需要進(jìn)行調(diào)制?；鶐д{(diào)制是一種數(shù)字通信處理的基帶處理方式，包括PSK相位調(diào)制，PAM幅 度調(diào)制，F(xiàn)SK頻率調(diào)制等等調(diào)制方法。PCM、DPCM、DM等調(diào)制，確切的說(shuō)是信 源編碼的方式，不屬于一般所說(shuō)的基帶調(diào)制。而PSK、FSK雖然都是帶通信號(hào)， 但轉(zhuǎn)為基帶處理就都可以看作基帶信號(hào)。基帶調(diào)制后的信號(hào)仍然是數(shù)字信號(hào)而不 是模擬信號(hào)，也就是碼型變換?；鶐д{(diào)制完畢通過(guò)上變頻到射頻進(jìn)行發(fā)射?；鶐鬏?shù)脑韺?duì)于基帶傳輸我們并不陌生，在用戶電報(bào)中從電報(bào)機(jī)房到用戶的單流或雙流 傳輸就是最簡(jiǎn)

3、單的基帶傳輸，也就是將電報(bào)信號(hào)直接（用單流）或經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單變換 （單/雙流轉(zhuǎn)換）后經(jīng)線路傳輸?shù)绞斩恕瘟鳎〝?shù)據(jù)通信中稱為“單極不規(guī)零信 號(hào)”）的功率頻譜所示，頻帶范圍是從零頻一直到無(wú)窮大，要想無(wú)畸變地傳輸?shù)?對(duì)方去，要求傳輸頻帶無(wú)窮大使基頻及其高次成分都能通過(guò)；還要求傳輸頻帶內(nèi) 的幅頻特性一致使頻譜成分的比率關(guān)系經(jīng)傳輸不變，也要求群時(shí)延特性為一恒定 值（也就是相位特性為一條直線），使頻譜成分的相位關(guān)系經(jīng)傳輸沒(méi)有變化。然而實(shí)際應(yīng)用的傳輸信道（基帶傳輸用市話電纜線路，市話電纜的幅頻特性 和群時(shí)延特性）是無(wú)法滿足上述要求的，第一，傳輸信道不可能有無(wú)窮大的帶寬。 第二，信道的幅頻特性和群時(shí)延特性不是理想的

4、。這樣接收的波形就要產(chǎn)生失真， 也就是不再是脈沖形狀，對(duì)于50以致100波特的低速電報(bào)來(lái)說(shuō)這個(gè)失真還可以 在允許的范圍之內(nèi)，但是對(duì)于19.2、64和768kb/ s等中高速數(shù)據(jù)通信將無(wú)法識(shí) 別接收的信號(hào)了，所以在數(shù)據(jù)的基帶傳輸中就要采用一些復(fù)雜的技術(shù)措施，這些 措施有：簡(jiǎn)單的單極性或雙極性信號(hào)是無(wú)法滿足要求的，因此要用編碼器改變信 號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)以利于傳輸和時(shí)鐘的提取.由于電報(bào)速率很低,市話電纜的頻帶足以傳輸它的基頻及其主要高次成 分.但當(dāng)傳輸中、高速數(shù)據(jù)時(shí)，要傳輸基頻及其高次成分就要求具有非常寬的頻帶, 這是市話電纜所無(wú)法提供的;如果只傳輸基頻又會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的失真.經(jīng)分析,如果 選擇符合一定要求

5、的低通濾波器是可以既只傳輸了基頻又能使接收端經(jīng)取樣后 能正確地恢復(fù)所發(fā)的數(shù)據(jù)信號(hào).對(duì)市話電纜的幅頻特性和群時(shí)延特性的不理想而引起的失真,在基帶調(diào) 制解調(diào)器中采用了時(shí)域的自動(dòng)均衡器可以予以解決.一般來(lái)說(shuō)，用二線只能半雙工傳輸，全雙工傳輸需用四線.有的基帶調(diào)制 解調(diào)器使用了回波抵消技術(shù)實(shí)現(xiàn)了二線全雙工傳輸.測(cè)控方向的應(yīng)用近幾十年，隨著國(guó)力和科學(xué)技術(shù)水平的提高，我國(guó)的航天事業(yè)得到了高速發(fā) 展。航天測(cè)控系統(tǒng)是任何空間活動(dòng)不可或缺的一個(gè)重要組成部分，負(fù)責(zé)對(duì)航天器 進(jìn)行跟蹤、測(cè)量、監(jiān)視、控制。綜合基帶是航天測(cè)控系統(tǒng)的主干設(shè)備，它是指將 中頻調(diào)制、遙控、中頻接收、測(cè)距、測(cè)速、遙測(cè)、數(shù)傳、及跟蹤等眾多功能有機(jī)

6、 地綜合在一起的終端設(shè)備，也稱統(tǒng)一基帶設(shè)備，它的產(chǎn)生和發(fā)展是技術(shù)進(jìn)步的必 然趨勢(shì)。幾十年來(lái)，基帶設(shè)備經(jīng)歷了多個(gè)階段的發(fā)展：從分散式終端到“小型化、 系列化、模塊化”綜合基帶，從單一工作模式基帶到多模式可重組基帶?；鶐д{(diào) 制器是綜合基帶設(shè)備的重要組成單元之一，主要完成中頻調(diào)制、遙控、測(cè)距上行 信號(hào)產(chǎn)生，及多種模擬源等功能。基帶調(diào)制技術(shù)是指產(chǎn)生各種測(cè)控上行信號(hào)及基帶設(shè)備調(diào)測(cè)所需的多種模擬 源信號(hào)，并將其調(diào)制到載波上的技術(shù)?；鶐д{(diào)制技術(shù)主要包括DDS、信道編碼、 調(diào)制方式、PN碼產(chǎn)生、遙控及自檢比對(duì)等多方面的內(nèi)容，比如調(diào)制方式包括PM、 FM、AM、PSK、FSK等，并不斷有新的調(diào)制技術(shù)應(yīng)用到基帶設(shè)

7、備中?；鶐д{(diào)制器 按功能及應(yīng)用主要分為標(biāo)準(zhǔn)TT&C調(diào)制器、擴(kuò)頻TT&C調(diào)制器、基帶模擬源等幾 大類，下面對(duì)這幾類基帶調(diào)制技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行分析?；鶐M源概念在基帶設(shè)備中為配合接收機(jī)單元的調(diào)試和測(cè)試，需要多種功能的模擬源，包 括遙測(cè)模擬源、跟蹤接收模擬源、數(shù)傳接收模擬源等。在現(xiàn)代航天通信系統(tǒng)中， 衛(wèi)星或載人航天器的各種圖片、圖像等數(shù)字信息經(jīng)載波調(diào)制后再送往信道、天線 傳輸，地面的測(cè)控系統(tǒng)接收并解調(diào)恢復(fù)出數(shù)字信息。在業(yè)務(wù)測(cè)控系統(tǒng)中，中高速 數(shù)傳接收基帶一般只接收，不需要發(fā)射上行信號(hào)。為配合數(shù)傳接收機(jī)調(diào)測(cè)，基帶 中需要配置數(shù)傳模擬源。數(shù)傳模擬源將計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的基帶模擬源信息進(jìn)行信道編碼、成形濾波后，對(duì)

8、載波完成PSK調(diào)制，再送數(shù)傳接收機(jī)調(diào)測(cè)。信道編碼的作用是在信息序列中人為 地按一定規(guī)則加入多余碼元，使接收端能發(fā)現(xiàn)傳輸錯(cuò)誤和糾正錯(cuò)誤，提高數(shù)字通 信的可靠性，增強(qiáng)抗干擾能力。常用的信道編碼方式包括卷積編碼、RS編碼等。 成形濾波的作用是減少中高速基帶信息的碼間串?dāng)_、可用升余弦滾降濾波器實(shí)現(xiàn)?；鶐д{(diào)制技術(shù)發(fā)展歷程傳統(tǒng)的測(cè)控系統(tǒng)終端由獨(dú)立的測(cè)距、測(cè)速、遙測(cè)、遙控等終端組成。每個(gè)終 端有各自的微機(jī)管理、顯示和人機(jī)接口，對(duì)外接口形式各種各樣，甚至還有各自 的監(jiān)控臺(tái)，使得測(cè)控站的基帶設(shè)備結(jié)構(gòu)分散，體積龐大，資源重復(fù)，接口復(fù)雜， 電磁兼容能力差，工作協(xié)調(diào)困難，維護(hù)、使用很不方便。綜合化是電子系統(tǒng)的發(fā)展方向

9、，在傳統(tǒng)的測(cè)控系統(tǒng)終端技術(shù)基礎(chǔ)上，將遙測(cè)、 遙控、數(shù)傳、測(cè)距、測(cè)速、中頻接收機(jī)及中頻調(diào)制器進(jìn)行統(tǒng)一設(shè)計(jì)，構(gòu)成綜合基 帶設(shè)備。第一代綜合基帶的特點(diǎn)：集遙測(cè)、遙控、測(cè)距等功能于一體，實(shí)現(xiàn)基帶 信號(hào)的中頻調(diào)制、視頻接收處理及全透明數(shù)據(jù)傳輸。第二代綜合基帶的特點(diǎn)：將各種測(cè)控終端和收發(fā)中頻單元進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)，利 用一個(gè)總線平臺(tái)（ISA總線）統(tǒng)一進(jìn)行信息處理、監(jiān)控和顯示，接收端和發(fā)射端 均采用中頻70MHz統(tǒng)一接口，各種測(cè)控?cái)?shù)據(jù)采用全透明方式傳輸，通過(guò)以太網(wǎng)與站機(jī)或通過(guò)DTE與中心進(jìn)行信息傳遞，接受站監(jiān)控臺(tái)或中心的遠(yuǎn)程控制。這一 代綜合基帶結(jié)構(gòu)上利用計(jì)算機(jī)總線平臺(tái)，將70MHz以下的全部處理集中于該機(jī) 箱內(nèi)

10、，1個(gè)功能1塊印制板，通常包括中頻調(diào)制器、中頻接收機(jī)、角跟蹤接收機(jī)、 引導(dǎo)接收機(jī)、測(cè)距、測(cè)速、遙測(cè)、遙控等功能。第三代綜合基帶的特點(diǎn)：包括第二代綜合基帶的全部功能，采用CPCI總線 平臺(tái)，將70MHz以下全部收發(fā)處理集成到2塊CPCI結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)板卡內(nèi)，1塊作 上行信號(hào)處理：完成遙控、測(cè)距信號(hào)產(chǎn)生、中頻調(diào)制等功能；另1塊作接收信號(hào) 處理：完成中頻主接收機(jī)、角跟蹤接收機(jī)、引導(dǎo)接收機(jī)、測(cè)距、測(cè)速、遙測(cè)等功 能。第四代綜合基帶的特點(diǎn)：又稱軟件化綜合基帶，采用軟件無(wú)線電技術(shù)實(shí)現(xiàn)。 通用基帶平臺(tái)采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化設(shè)計(jì)，主要由基帶接口板、信號(hào)處理板、基帶 計(jì)算機(jī)等組成。信號(hào)處理板為通用硬件板，用FPGA和DSP芯片共同完成各種信 號(hào)處理。所有電路、算法以FPGA配置程序、DSP程序文件和計(jì)算機(jī)應(yīng)用程序形 式保存在計(jì)算機(jī)中，當(dāng)系統(tǒng)改變?nèi)蝿?wù)時(shí)，只需將相應(yīng)用途的配置程序從計(jì)算機(jī)文 件系統(tǒng)通過(guò)總線加載到FPGA或DSP中，調(diào)用相應(yīng)用途的計(jì)算機(jī)處理軟件模塊， 即完成整個(gè)系統(tǒng)的任務(wù)轉(zhuǎn)換。未來(lái)展望綜上所述，基帶調(diào)制技術(shù)正朝多模式、多目標(biāo)、多調(diào)制體制、多編碼方式、 軟件化、高數(shù)據(jù)速率及高載波頻率的方向發(fā)展，同時(shí)必須具備優(yōu)異的抗干