基于FPGA的鄰近空間自適應傳輸關鍵技術研究與實現(xiàn).pdf

1、隨著人類深空探測活動的日益頻繁，對深空通信系統(tǒng)的要求也越來越高，鄰近空間鏈路以其傳輸信號強度適中、通信時延短、通信過程簡短且功能獨立等特點逐漸受到廣泛關注。由于深空通信環(huán)境變化的復雜性，采用同一種傳輸方式會大大約束整個系統(tǒng)的通信效率。而自適應傳輸技術能夠根據(jù)不同的信道狀況自適應地對系統(tǒng)參數(shù)進行調整，在滿足系統(tǒng)誤碼性能的同時可以有效提高系統(tǒng)頻譜利用率。因此，在結合CCSDS鄰近空間協(xié)議規(guī)范的基礎上，設計一套適合鄰近空間通信的自適應傳輸系統(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)的基礎上，結合鄰近空間鏈路環(huán)境，對自適應多速率傳輸系統(tǒng)中的關鍵技術進行了詳細的研究與實現(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，在分析了傳統(tǒng)多速率傳輸系統(tǒng)基本理論的基礎上，對整個自適應算法和自適應多速率傳輸系統(tǒng)的實現(xiàn)方案進行了分析與設計，并確定了系統(tǒng)的硬件實現(xiàn)平臺。
　　其次，為更大程度地提高接收性能，在接收機變頻解調之前進行了信號檢測和自適應數(shù)字AGC過程。信

3、號檢測的目的是為了通過檢測接收信號的質量來控制接收機工作狀態(tài)，主要分為信噪比盲估計、自適應雙門限設計及循環(huán)譜檢測三個模塊；自適應數(shù)字AGC的作用是為了降低接收信號的幅度變化范圍，避免接收機同步性能受信號大幅度衰落的影響。
　　然后，對自適應變速率傳輸中的速率切換、同步算法、信噪比估計算法及速率切換準則進行了分析與設計。本文中采用改變符號采樣點數(shù)的方式完成信號速率的切換；利用可編程積分梳妝濾波器的可變?yōu)V波器帶寬和可調整抽取倍數(shù)的功能

4、，結合Costas鎖相環(huán)完成了多速率載波同步；符號同步采用Gardner環(huán)，幀同步通過檢測幀頭ASM位提取有效信息；再在分析經(jīng)典信噪比估計算法基礎上進行仿真對比，設計出了適合本系統(tǒng)的估計方案；速率切換準則以系統(tǒng)誤碼性能為基礎，通過分析不同速率之間接收性能的差異，估算出不同信道環(huán)境對應的傳輸速率及吞吐量性能。
　　最后，對自適應多速率傳輸系統(tǒng)關鍵技術進行了硬件電路設計仿真，并將整個系統(tǒng)在FPGA、DSP架構的數(shù)字信號處理平臺上順利實