[發明專利]一種MODIS中頻數字信號接收方法

無效

• 申請號: 201110402572.9
• 申請日: 2011-12-07
• 公開（公告）號: CN102523010A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 韓瀟;宗鵬;孔維萍
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H04B1/16
• 分類號: H04B1/16;H04L27/22
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 奚幼堅

技術領域

本發明涉及一種MODIS中頻數字接收機，屬于衛星通信技術領域。

背景技術

MODIS(中分辨率成像光譜儀)是搭載在terra和aqua衛星上的一個重要的傳感器，是衛星上唯一將實時觀測數據通過x波段向全世界直接廣播，并可以免費接收數據并無償使用的星載儀器，全球許多國家和地區都在接收和使用MODIS數據。MODIS掃描周期為1.477秒，每條掃描線沿掃描方向有1354個Pixels，沿衛星軌道方向有10個1KMD的IFOV。白天掃描每個點在兩個MODIS包中傳輸，第一個包傳輸IFOV?1～5，第二個包傳輸IFOV?6～10利用CCSDS進行了封裝，使用(255，223)RS解碼進行糾錯。整個CCSDS包(包括同步碼4個字節)長度為1024字節。裸數據是最原始的地面接收數據，它含有滿足CCSDS標準(CCSDS102.0-B-4)的數據包(CADU)。它經過格式化同步、去擾、RS糾錯、格式轉變等相應的步驟和程序，處理成為MODIS?0級數據產品。MODIS數據產品對氣象、農業等有極大的指導作用。近幾年隨著我國高速數據通信業務的發展，尤其是衛星通信領域應用的需求，自主開發實現高速的MODIS數字接收機變得十分必要。

一個完整的EOS/MODIS衛星數據接收系統包括：3m跟蹤天線及天線控制器、波導饋源及X波段LNA、EOS-AM1下變頻器、MODIS中頻數字接收機(QPSK解調器、Viterbi解調器、RS解碼器)、高速數據攝入卡、計算機和ShineTek2000EOS?SHOP?V1.0處理軟件包)。而MODIS中頻數字接收機是中頻接收極為關鍵的一環。

MODIS信號經過天線、高頻頭、和下變頻器，從射頻端變頻得到70MHz中頻信號。MODIS中頻數字接收機的任務就是對輸入的中頻信號進行QPSK數字解調、Viterbi譯碼幀同步、解交織和RS解碼功能。輸出經過RS解碼后的數據到PC端，進行數據格式轉換，得到MODIS?0級數據產品。隨著DVB技術在世界范圍內廣泛應用，各芯片制造廠商競相角逐DVB信道解碼、信源解碼芯片市場，投入巨資開發DVB新產品，并提出了各自的開發方案，這使得目前市場上的芯片種類繁多。DVB-S標準提供了一套完整的適用于衛星傳輸的數字電視系統規范，選定ISO/IEC&nbspMPEG-2標準作為音頻及視頻的編碼壓縮方式，對信源編碼進行了統一；隨后對&nbspMPEG-2碼流進行打包形成傳輸流(TS)，進行多個傳輸流復用，然后進行信道編碼和數字調制，最后通過衛星進行傳輸。但是MODIS接收有其特殊性。它的數據處理過程中在交織和RS編碼與DVB-S系統的處理是不一樣的，DVB-S系統采用的是RS(204，188)的編碼，并且交織深度為5，而MODIS數據采用(255，223)RS的編碼，交織深度為4。所以如果直接采用市場上通用的數字解調芯片來進行中頻接收的話，是不能正確得到MODIS數據的。這就需要應用到單片機和可編程芯片對其進行控制和擴展，來實現MODIS的中頻接收。

發明內容

為了克服現有的解調解碼芯片只針對DVB-S系統，與MODIS信號接收有部分的不同，設計了一種符合MODIS信號接收標準的接收機。利用DVB-S解調芯片的部分功能實現QPSK解調和Viterbi譯碼，并通過現場可編程門陣列(FPGA)來實現幀同步、解交織和(255，223)RS解碼功能。這樣既節省了設計成本，并滿足數據處理要求和數據速度。

為實現上述目的，本發明所采用的技術方案是：

一種MODIS中頻數字信號接收方法，對從射頻端變頻得到的中頻信號進行QPSK數字解調、Viterbi譯碼、幀同步、解交織和RS解碼后的輸出數據到PC端，進行數據格式轉換，得到MODIS?0級數據產品；其中，QPSK數字解調及Viterbi譯碼通過DVB-S解調芯片實現，其特征在于：采用單片機和可編程芯片對DVB-S解調芯片進行控制和擴展，來實現MODIS信號的中頻數字信號接收，具體方法是：

(1)選用STV0299B數字解調芯片，它包含兩個I、Q輸入的A/D轉換器，一個多標準的BPSK和QPSK解調器和一個帶有Viterbi和RS解碼的前向糾錯單元；

(2)選用MSP430F169單片機通過I2C總線向STV0299B芯片內部的寄存器寫控制字，屏蔽掉解交織和(204，188)RS解碼；