卫一然，赵国柄，朱铁林（天津航天中为数据体系科技有限公司，天津 300475）
摘 要：介绍了一种依据VPX架构的高速宽带数据通讯渠道，渠道的中心是机载和地上收发信机，收发信机内各功用板卡的首要操控器是FPGA。发射端对信息序列进行打包、信道编码、交错和调制；接纳端对信号进行解调、解交错、解码、同步等操作。复原后的信息上传至上位机进行剖析。
关键词：VPX架构；FPGA；高速宽带；通讯渠道
0 导言
跟着无人机技能和高分载荷等使用技能的开展老练，海洋、林业、住建、资源、测绘、公安等各行业对高分辨率对地观测体系体现出了巨大需求，因而，掌握当时无人机开展的大好时机，研发新一代的通讯渠道势在必行。
传统的数据链存在着误码率高、式微大、搅扰严峻等问题，即便选用高效的信息紧缩编码技能仍难以满意高光谱、激光雷达、合成孔径雷达等一系列高分载荷数据传输的带宽要求。针对现有技能的缺乏，本规划中经过引入美军老练先进的VPX总线，构建新一代的数据通讯渠道，完成由传统到高速、宽带、多功用、通用性强的通讯渠道的跨过。
1 体系组成
该数据渠道的整个体系包含机载数据终端和测控站数据终端，各数据终端由天线、微波前端和收发信机3个部分组成，一起完成数据通讯功用，图1是该体系组成图。机载终端用于接纳、解析地上测控终端上传的遥控指令或数据，一起向地上测控终端实时回传遥测信息和使命载荷数据，测控站终端用于接纳飞机回传的遥测信息和使命载荷数据，并输出至指控体系显现，一起将指控体系宣布的遥控指令上行传输至机载端，完成对飞机渠道、使命载荷的实时监控。收发信机对所要收发的信息进行数字信号处理，微波前端完成双工、功放、低噪放功用，天线完成无线信号的发射与接纳。
渠道的高速宽带规划中心在收发信机内完成，收发信机由VPX总线背板，图画主控板，基带板，中射频板和电源板组成，别的，能够经过刺进其他功用扩展板卡完成体系的功用扩展。
2 VPX总线背板规划
背板在整个体系渠道占有十分重的效果，它为各个功用板卡的模块互联供给根底。在收发信机规划时，200 Mbit/s的基带数据传输决议了本规划有必要选用VPX串行总线架构替代传统的并行总线架构，完成高速互联，如图2所示。板上每个通道为各功用板卡供给的数据传输速率为3.125 Gbit/s，拓扑结构为X4全互联拓扑，运用SRIO协议，板间数据传输速率可达10 Gbit/s。别的还具有3条低速通道用于低速数据和指令交互。
背板模块尺度都严格遵守了欧卡系列尺度标准，经过分布式冗余规划，支撑热插拔，经过扩展接口适配功用兼容不同的外部载荷接口，标准内部软硬件接口和数据方式，完成了数据链的通用化。
3 图画主控规划
图画接口板是收发信机的操控和图画处理中心，兼容多种使命载荷输入输出（模仿视频、数字视频、cameralink、SAR等），完成在机载端对其进行紧缩编码，紧缩处理延时不大于150 ms，紧缩后数据速率为200 Mbit/s，运用SRIO协议经过VPX背板送往基带单元；地上端则对应解紧缩处理。此外收发信机中的接口板还要履行对收发信机的操控作业，即对遥控站控指令、遥测站测信息进行解析处理和上传至上位机。
4 基带规划
基带板的中心是FPGA，机载部分的基带模块首要对图画板输出的遥感数据进行编码、码字交错等处理，然后经过VPX总线将处理后的数据传给中射频板进行调制。地上设备的基带担任对中射频板解调信号进行译码、解交错处理，然后经过VPX总线传给图画板。数据基带带宽能够支撑到200 MHz。基带板别的还配有ARM进行协议处理、两片DSP作为今后的功用扩展。
由于规划需求的存储资源和逻辑资源比较多，因而本规划选用XILINX公司的V5系列FPGA别离完成信道编/解码和交错/解交错。机载端的LDPC编码选用XILINX公司的IP核，编码输出的LDPC码字传输到交错模块。交错模块选用分组交错器对码元从头排序，分组长度为6个LDPC码字，即对6个LDPC码字的比特序列进行从头排序，再将该分组传输到中射频板。地上端因与机载端拟定了数据传输次序的协议，所以能够经过与本地序列做相关找到帧标识，再依据交错图样从接连12个信号帧中解交错输出6个LDPC码字，一起算出其LLR值。译码部分依据LLR值进行LDPC译码、去空帧及主控帧同步等。
5 中射频规划
本项意图信号调制和解调规划首要在中射频板上完成。机载收发信机上中射频板将背板传输进来的信息序列进行调制发射。地上收发信机上中射频板首要将接纳到的中频信号进行数字解调康复信息序列。此外，FPGA还要完成对中射频板上外围芯片的装备，首要完成对D/A和AD芯片的装备。机载和地上上信号处理的根本流程如图3调制解调框图所示:
6 测验成果
图4是运用自收发软件进行链路数据传输测验的成果。测验成果标明该通讯渠道支撑200 Mbps信息序列的调制发射与正确解调接纳。编码调制后的数据基带带宽支撑到200 MHz，中频带宽支撑到400 MHz。
7 定论
文章首先从整个体系介绍了依据VPX架构的高速宽通讯渠道；之后描绘了收发信机中的各个板卡的功用完成；最终经过测验标明规划的可行性。
参考文献
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本文来源于科技期刊《电子产品世界》2020年第01期第84页，欢迎您写论文时引证，并注明出处。
