無人機無線圖傳數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)關鍵模塊設計與FPGA實現(xiàn).pdf

1、當今時代，科技大爆炸、信息量驟增，數(shù)字通信系統(tǒng)日趨復雜化、通信業(yè)務日趨多樣化，用戶對于通信服務的需求也正不斷攀升，因此，保障數(shù)字通信系統(tǒng)針對語音、圖像以及傳感數(shù)據(jù)等信息進行穩(wěn)定、可靠、實時的處理與傳輸已成為無線通信領域的研究熱點。無人機無線圖傳數(shù)據(jù)鏈是立體化信息系統(tǒng)的一個重要環(huán)節(jié)，對于當前無線通信與航空遙測關鍵技術研發(fā)具有十分重要的意義。利用有限的頻帶資源實現(xiàn)高速率、高質量、穩(wěn)定可靠的數(shù)據(jù)傳輸一直是制約機載通信技術發(fā)展的瓶頸。一方面，由

2、于無人機的高速移動和周圍環(huán)境的復雜多變，多徑效應及多普勒頻移等因素使得由信道失真、畸變所引入的符號間干擾(inter-symbol interference, ISI)嚴重影響系統(tǒng)的整體性能，因而，有效的同步與均衡技術是無人機無線圖傳數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)設計的關鍵；另一方面，在功率、帶寬等資源受限的情況下，為了滿足無人機圖傳數(shù)據(jù)高速傳輸?shù)姆€(wěn)定性和可靠性，需要具有高功率效率和高頻譜效率的編碼調制技術與之相適應。
　　本文針對無人機無線圖傳數(shù)據(jù)

3、鏈系統(tǒng)的工作主要包括以下三個方面：
　　一、同步與頻偏估計。同步作為信道估計與解調的前提，其性能的優(yōu)劣直接關系到系統(tǒng)整體性能的好壞。這里主要介紹了同步的基本原理與相關的同步算法，頻偏估計的基本原理與相關的頻偏估計算法，并根據(jù)聯(lián)合幀檢測與改進優(yōu)化后的I-Rife頻偏估計算法完成了同步與頻偏估計模塊的邏輯結果設計與FPGA實現(xiàn)。
　　二、單載波頻域均衡。當前被廣泛采用的、能夠有效對抗信道衰落的關鍵技術主要包括正交頻分復用(ort

4、hogonal frequency division multiplexing, OFDM)技術和單載波頻域均衡(single carrier frequency domain equalization, SC-FDE)技術。這里主要介紹了OFDM技術與SC-FDE技術的性能優(yōu)劣，研究了SC-FDE技術中的線性均衡技術（迫零均衡技術(zero forcing, ZF)與最小均方誤差均衡技術(minimum mean square err

5、or, MMSE)），在滿足通信系統(tǒng)有效性與實時性的要求下，提出了一種低復雜度自適應單載波頻域均衡器的FPGA實現(xiàn)方案，并基于該方案完成均衡器的FPGA實現(xiàn)。
　　三、TCM-CPM解調。對于帶限信道而言，信道碼的糾錯性能總是與系統(tǒng)的帶寬效率成反比，即功率利用率與頻帶利用率總是相互矛盾的。網(wǎng)格編碼調制(trellis coded modulation, TCM)技術是解決糾錯性能與帶寬利用率這一矛盾的理想方案之一。這里主要介紹了T