基于FPGA的鄰近空間自適應(yīng)傳輸關(guān)鍵技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著人類深空探測(cè)活動(dòng)的日益頻繁，對(duì)深空通信系統(tǒng)的要求也越來(lái)越高，鄰近空間鏈路以其傳輸信號(hào)強(qiáng)度適中、通信時(shí)延短、通信過(guò)程簡(jiǎn)短且功能獨(dú)立等特點(diǎn)逐漸受到廣泛關(guān)注。由于深空通信環(huán)境變化的復(fù)雜性，采用同一種傳輸方式會(huì)大大約束整個(gè)系統(tǒng)的通信效率。而自適應(yīng)傳輸技術(shù)能夠根據(jù)不同的信道狀況自適應(yīng)地對(duì)系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，在滿足系統(tǒng)誤碼性能的同時(shí)可以有效提高系統(tǒng)頻譜利用率。因此，在結(jié)合CCSDS鄰近空間協(xié)議規(guī)范的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)一套適合鄰近空間通信的自適應(yīng)傳輸系統(tǒng)

2、具有十分重要的意義。本文在研究傳統(tǒng)數(shù)字通信系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，結(jié)合鄰近空間鏈路環(huán)境，對(duì)自適應(yīng)多速率傳輸系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的研究與實(shí)現(xiàn)。
　　首先，依據(jù)鄰近空間鏈路協(xié)議要求及鄰近空間環(huán)境特點(diǎn)，在分析了傳統(tǒng)多速率傳輸系統(tǒng)基本理論的基礎(chǔ)上，對(duì)整個(gè)自適應(yīng)算法和自適應(yīng)多速率傳輸系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案進(jìn)行了分析與設(shè)計(jì)，并確定了系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn)平臺(tái)。
　　其次，為更大程度地提高接收性能，在接收機(jī)變頻解調(diào)之前進(jìn)行了信號(hào)檢測(cè)和自適應(yīng)數(shù)字AGC過(guò)程。信

3、號(hào)檢測(cè)的目的是為了通過(guò)檢測(cè)接收信號(hào)的質(zhì)量來(lái)控制接收機(jī)工作狀態(tài)，主要分為信噪比盲估計(jì)、自適應(yīng)雙門限設(shè)計(jì)及循環(huán)譜檢測(cè)三個(gè)模塊；自適應(yīng)數(shù)字AGC的作用是為了降低接收信號(hào)的幅度變化范圍，避免接收機(jī)同步性能受信號(hào)大幅度衰落的影響。
　　然后，對(duì)自適應(yīng)變速率傳輸中的速率切換、同步算法、信噪比估計(jì)算法及速率切換準(zhǔn)則進(jìn)行了分析與設(shè)計(jì)。本文中采用改變符號(hào)采樣點(diǎn)數(shù)的方式完成信號(hào)速率的切換；利用可編程積分梳妝濾波器的可變?yōu)V波器帶寬和可調(diào)整抽取倍數(shù)的功能

4、，結(jié)合Costas鎖相環(huán)完成了多速率載波同步；符號(hào)同步采用Gardner環(huán)，幀同步通過(guò)檢測(cè)幀頭ASM位提取有效信息；再在分析經(jīng)典信噪比估計(jì)算法基礎(chǔ)上進(jìn)行仿真對(duì)比，設(shè)計(jì)出了適合本系統(tǒng)的估計(jì)方案；速率切換準(zhǔn)則以系統(tǒng)誤碼性能為基礎(chǔ)，通過(guò)分析不同速率之間接收性能的差異，估算出不同信道環(huán)境對(duì)應(yīng)的傳輸速率及吞吐量性能。
　　最后，對(duì)自適應(yīng)多速率傳輸系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了硬件電路設(shè)計(jì)仿真，并將整個(gè)系統(tǒng)在FPGA、DSP架構(gòu)的數(shù)字信號(hào)處理平臺(tái)上順利實(shí)