深空通信调制解调系统的设计与实现

发布时间：2017-04-03 04:15

  本文关键词：深空通信调制解调系统的设计与实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：深空通信技术是进行一切深空探测活动的基础,深空探测任务中的数传和遥测信息都要通过通信系统进行传递。作为深空通信系统信息传输的载体,调制解调技术是深空通信系统中的重要环节,因此有必要研究用于深空信道的调制解调关键技术以及系统模型。本文对适用于深空通信的调制解调技术进行了研究,并设计和实现了一个同时具备多种调制解调方式、多种数据速率和深空信道仿真功能的调制解调系统,是一个可以用于研究深空通信系统的实验平台,对深空通信技术的研究具有重要意义。首先,本文介绍了深空通信技术的研究背景和发展现状,阐述了深空通信调制解调技术的研究意义。对适用于深空通信系统的恒定包络调制技术进行了理论研究和仿真,并对深空信道的特性和参数进行了一定的研究。其次,对多调制解调系统的总体方案进行了设计,设定了系统指标,以软件无线电的方式对系统进行了实现。通过DSP模块发起的EDMA数据传输方式,分别实现了发射机软件和接收机软件与系统硬件部分的数据通信。在FPGA单元内实现了插值、上下变频和信道仿真等运算,并通过Costas环实现了对接收信号的载波同步以实现对接收信号的相干解调。然后,对系统的软件部分的总体结构进行了设计与实现,编写了实现软硬件通信的PCI驱动程序。对发射机软件部分,采用正交调制方式实现了BPSK、QPSK、FM、PM、OQPSK、GMSK和FQPSK七种调制方式,通过插值滤波实现了12种不同的传输速率,以软件对信道参数进行配置,在接收机软件部分通过迟早环对基带信号进行符号同步以实现解调运算。最后,根据测试方案对系统进行了测试与联调,验证了系统各部分的功能与参数指标。测试结果表明本调制解调系统功能完善、运行良好,能够满足各项设计指标,为深空通信系统的研究与仿真提供了良好的实验与测试平台。
【关键词】：深空通信 调制解调系统 PCI DSP FPGA
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN927;TN911.3
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-14
• 缩略词14-16
• 第一章 绪论16-23
• 1.1 研究背景与意义16-18
• 1.2 深空通信技术发展现状18-20
• 1.3 深空通信调制技术的研究现状20-21
• 1.4 本文主要工作及章节安排21-23
• 第二章 深空信道理论基础与调制解调技术23-45
• 2.1 深空信道特性及参数分析23-29
• 2.1.1 深空信道的特性23-24
• 2.1.2 深空信道理论模型24-25
• 2.1.3 深空信道参数分析25-29
• 2.2 相移键控调制与角度调制29-33
• 2.2.1 BPSK与QPSK调制29-30
• 2.2.2 FM与PM调制30-31
• 2.2.3 OQPSK调制31-33
• 2.3 恒定包络与准恒定包络调制33-44
• 2.3.1 MSK与GMSK调制33-37
• 2.3.2 IJF-OQPSK与FQPSK调制37-43
• 2.3.3 几种调制方式性能比较43-44
• 2.4 本章小结44-45
• 第三章 系统总体方案设计与硬件实现45-68
• 3.1 系统指标与总体方案设计45-47
• 3.1.1 系统功能指标45-46
• 3.1.2 系统总体方案设计46-47
• 3.2 系统硬件总体结构设计47-49
• 3.2.1 硬件结构设计47
• 3.2.2 硬件平台与设备组成47-49
• 3.3 发射机硬件模块的设计与实现49-61
• 3.3.1 发射机硬件模块总体结构49-50
• 3.3.2 发射机 DSP 模块设计50-55
• 3.3.3 发射机 FPGA 模块设计55-57
• 3.3.4 信道仿真模块硬件设计57-61
• 3.4 接收机硬件模块的设计与实现61-67
• 3.4.1 接收机硬件模块总体设计61-62
• 3.4.2 接收机 FPGA 模块设计62-63
• 3.4.3 接收机 DSP 模块设计63-65
• 3.4.4 载波同步算法65-67
• 3.5 本章小结67-68
• 第四章 系统软件设计与实现68-88
• 4.1 软件总体方案设计68-72
• 4.1.1 总体方案设计68-69
• 4.1.2 软件开发环境69-70
• 4.1.3 PCI驱动软件的设计70-72
• 4.2 发射机软件设计与实现72-81
• 4.2.1 发射机软件结构72-73
• 4.2.2 正交调制算法的实现73-77
• 4.2.3 多数据速率的实现77-80
• 4.2.4 信道模拟的实现80-81
• 4.3 接收机软件设计与实现81-87
• 4.3.1 接收机软件结构81-82
• 4.3.2 解调算法的实现82-84
• 4.3.3 符号同步算法84-87
• 4.4 本章小结87-88
• 第五章 系统调试与测试88-104
• 5.1 系统测试方案88
• 5.2 系统软件测试88-92
• 5.2.1 发射机软件测试89-90
• 5.2.2 信道配置软件测试90
• 5.2.3 接收机软件测试90-92
• 5.3 系统联合测试结果92-103
• 5.3.1 发射机测试92-99
• 5.3.2 接收机测试99-103
• 5.3.3 系统测试结果103
• 5.4 本章小结103-104
• 第六章 总结与展望104-107
• 6.1 本文主要工作总结104-105
• 6.2 后续工作展望105-107
• 参考文献107-112
• 致谢112-113
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文113

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 裴照宇;王琼;田耀四;;嫦娥工程技术发展路线[J];深空探测学报;2015年02期

2 雷厉;朱勤专;;飞行器测控通信技术发展趋势与建议[J];飞行器测控学报;2014年06期

3 屈鹏;柏鹏;李明阳;彭卫东;王谦U，

本文编号：283702