高速MAPSK卫星通信系统关键技术研究与实现

发布时间：2017-10-14 14:23

  本文关键词：高速MAPSK卫星通信系统关键技术研究与实现

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【摘要】：随着军事通信需求的增长，对信息处理速率的要求越来越高。近年来各国纷纷开展600Mbps以上的空间高速数据传输技术的研究，本文以某高速调制解调项目为背景，对高速MAPSK卫星通信系统的关键技术进行了研究和实现。由于卫星通信需要采用高功率放大器，信道是一种典型的非线性信道，所以采用接近香农限的LDPC编译码技术和采用幅值较少的MAPSK调制技术，并且采用预失真技术对非线性失真进行补偿。高速卫星通信系统的符号速率非常高，由于信道的不平坦和群时延抖动等原因的存在，码元符号之间存在着严重的码间干扰，所以需要引入均衡技术来对信道失真进行补偿。 综合以上讨论，本文的研究重点和所做的主要工作包括： （1）本文分析了卫星通信信道的电波传播特性，卫星上的高功率放大器会使调制信号产生非线性失真。据此本文给出了适合用于高速卫星通信系统的编码和调制方式：信道编码采用LDPC码，其性能优异、译码复杂度低、而且能够并行实现；调制方式采用MAPSK调制(32APSK和64APSK)，放大器的非线性对其造成的影响比较小。 （2）本文详细介绍了自适应数字预失真技术，包括功率放大器的数学模型和线性化技术，，对自适应预失真采用的两种传统算法（LMS算法和RLS算法）作了详细介绍与性能仿真，在此基础上，一种新的基于QR分解的RLS算法特别适合硬件实现，并应用此算法对自适应预失真技术作了性能仿真和分析。 （3）本文对均衡作了基本概述，在研究和分析传统均衡算法（LMS算法和RLS算法）的前提下，介绍了两种自适应盲均衡算法：CMA算法和MMA算法，对这两种算法作了进一步的改进以适应高阶调制，并应用此改进算法对自适应盲均衡技术作了性能仿真和分析。 （4）本文最后对整个系统采用VHDL语言在FPGA平台上完成了硬件实现。根据设计要求和设计指标，研制了某高速调制解调系统，速率在600Mbps以上，着重对自适应预失真技术和自适应均衡技术完成了硬件实现和性能实测，最后对系统进行了性能实测。
【关键词】：卫星通信 LDPC MAPSK 自适应数字预失真 自适应均衡
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN927.2
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-9
• 目录9-12
• 第1章 绪论12-17
• 1.1 本论文研究的目的和意义12-13
• 1.2 国内外研究现状及发展趋势13-15
• 1.3 论文主要工作与内容安排15-17
• 第2章 高速卫星通信系统信道特性及编码调制方式研究17-23
• 2.1 卫星通信系统信道特性17-18
• 2.2 编码方式18-19
• 2.3 高阶调制方式19-21
• 2.4 本章小结21-23
• 第3章 高速卫星通信系统自适应预失真技术研究23-43
• 3.1 功率放大器数学模型23-26
• 3.1.1 Saleh 模型23-24
• 3.1.2 Wiener 模型24
• 3.1.3 Hammerstein 模型24-25
• 3.1.4 记忆多项式模型25
• 3.1.5 Volterra 模型25-26
• 3.1.6 模型比较26
• 3.2 功率放大器线性化技术26-30
• 3.2.1 功率回退法26-27
• 3.2.2 前馈法27
• 3.2.3 负反馈法27-28
• 3.2.4 预失真法28-30
• 3.3 数字预失真自适应算法研究与性能仿真30-35
• 3.3.1 最小均方算法（LMS）算法31-32
• 3.3.2 递归最小二乘算法（RLS）算法32-33
• 3.3.3 LMS 算法性能仿真33-34
• 3.3.4 RLS 算法性能仿真34-35
• 3.4 QRD-RLS 算法研究与性能仿真35-41
• 3.4.1 QRD-RLS 算法的基本原理35-36
• 3.4.2 QRD-RLS 的解36-37
• 3.4.3 QR 分解的实现-Givens 旋转37-39
• 3.4.4 QRD-RLS 算法性能仿真39-41
• 3.5 本章小结41-43
• 第4章 高速卫星通信系统自适应均衡技术研究43-56
• 4.1 均衡的基本概述43-45
• 4.1.1 码间串扰43-44
• 4.1.2 时域均衡44-45
• 4.2 自适应均衡算法性能仿真45-48
• 4.2.1 LMS 算法性能仿真45-47
• 4.2.2 RLS 算法性能仿真47-48
• 4.3 CMA 算法研究与性能仿真48-52
• 4.3.1 CMA 算法原理49-51
• 4.3.2 CMA 算法性能仿真51-52
• 4.4 MMA 算法研究与性能仿真52-54
• 4.4.1 MMA 算法原理52-53
• 4.4.2 MMA 算法性能仿真53-54
• 4.5 本章小结54-56
• 第5章 高速卫星通信系统硬件实现56-74
• 5.1 高速调制解调器的设计方案及实现56-58
• 5.1.1 设计方案56-57
• 5.1.2 总体实现57-58
• 5.2 自适应数字预失真硬件实现58-65
• 5.2.1 QRD-RLS 算法的脉动阵列实现58-63
• 5.2.2 预失真效果实测63-65
• 5.3 自适应盲均衡硬件实现65-69
• 5.3.1 CMA 算法效果实测66
• 5.3.2 MMA 算法效果实测66-69
• 5.4 系统联调69-73
• 5.4.1 系统硬件69-71
• 5.4.2 系统性能实测71-73
• 5.5 本章小结73-74
• 结论74-76
• 参考文献76-80
• 攻读学位期间发表论文与研究成果清单80-81
• 致谢81

【参考文献】

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本文编号：1031568