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【作 者】
周玉冰
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【学位年度】2014
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【学位授予单位】中国科学院大学
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【导师姓名】屈晨阳
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【 关键词 】高带宽效率恒包络卫星数传通信系统调制解调
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【摘 要】
近年来随着航天事业的飞速发展，在卫星通信系统中，需要传输的数据速率越来越高，现有的频率资源相应显得越来越紧张。一方面，由于现在空间业务的增加，星载数传通信调制方式的选择，需要满足信号具有高带宽效率。另一方面，由于航天器上资源有限，探讨能应用饱和功率放大的调制方式，也是星载通信机的特殊要求。<br> 针对上述需求，本文对CCSDS建议的SRRC-OQPSK和GMSK两种调制解调技术进行了研究。SRRC-OQPSK属于准恒包络信号，需要发射机的功放工作在线性区，包络起伏小于SRRC-QP...
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近年来随着航天事业的飞速发展，在卫星通信系统中，需要传输的数据速率越来越高，现有的频率资源相应显得越来越紧张。一方面，由于现在空间业务的增加，星载数传通信调制方式的选择，需要满足信号具有高带宽效率。另一方面，由于航天器上资源有限，探讨能应用饱和功率放大的调制方式，也是星载通信机的特殊要求。<br> 针对上述需求，本文对CCSDS建议的SRRC-OQPSK和GMSK两种调制解调技术进行了研究。SRRC-OQPSK属于准恒包络信号，需要发射机的功放工作在线性区，包络起伏小于SRRC-QPSK，占用频率与SRRC-QPSK的相同，可与应用广泛的QPSK调制解调通信站兼容。GMSK占用带宽窄，且属于恒包络，适用于饱和功率放大器，从而提高频率的利用率及放大器的效率，是一种很好解决上述需求的调制方式。<br> 第一章介绍了研究背景、内容、目的和意义，以及国内外对卫星通信系统高效调制解调技术的研究现状。<br> 第二章研究了对于通信系统至关重要的同步技术。先介绍了锁相环，再介绍了载波同步和位同步最常用的几种方法。<br> 第三章先详细介绍了SRRC-OQPSK调制的原理及Simulink仿真，再对SRRC-OQPSK的中频信号进行了同步解调设计，载波恢复采用的是修正的Costas环，位同步采用Gardner算法，浮点和定点的仿真结果显示，解调损耗小于1dB，满足工程需求。<br> 第四章先详细介绍了GMSK调制的正交调制原理和Simulink仿真，以及基带波形存储原理，再对GMSK信号的劳伦分解近似法进行研究，得出GMSK信号的劳伦近似表达式。其表达式结构与OQPSK类似，因此对于GMSK在特殊条件下，也可以进行同步解调。载波恢复采用修正的Costas环，位同步采用DTTL。值得注意的是，OQPSK是无记忆调制，已调信号当前码元的相位只与当前的输入有关，而GMSK信号当前码元的相位还与前面的码元有关，所以GMSK不能进行逐比特检测。本设计在调制前先进行差分编码，解调时对位同步输出的数据进行一定的处理，才能得出与发端一致的数据。浮点和定点的仿真结果显示，解调损耗小于1dB，满足工程要求。<br> 第五章先研究了SRRC-OQPSK已调信号的FPGA实现:先将基带数据串并转换成I、Q两路，分别进行SRRC成型，再经过插值后，分别与同相和正交载波相乘，再将两路相加。用频谱仪观察其频谱，3倍基带符号速率处的信号功率衰减在60dB以上，满足空间频率协调组的要求。再研究了GMSK已调信号FPGA实现:采用的是基带波形存储的方法，先将±cos（φ（t）和±sin（φ（t）的值存储在查找表中，根据基带数据和时钟的到来，从四个值中选出正确的两个输出，并与正交载波相乘，再两路相加。用频谱仪观察其频谱，满足SFCG的要求。该信号源应用于某科学卫星的数传通信机的上变频单元调试。SRRC-OQPSK的解调算法也应用于某科学卫星数传通信机的地检设备。GMSK信号解调的FPGA代码已完成，所有模块调试完成，能正确实现GMSK信号的解调，并加入了高斯噪声源，进行了误码率测试。<br> 第六章总结了全文，也对未来工作进行了阐述。
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【文献类型】
学位论文
- 【 JCR分区 】
:Q1
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