微小卫星通信中基于fpga的rs码编译码器的设计与实现

《微小卫星通信中基于fpga的rs码编译码器的设计与实现》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、南京航空航天大学硕士学位论文度、提供电源指令和遥测、使有效载荷处于正确地轨道、并保持轨道等功能。从设计小卫星的角度，把小卫星平台分为7个分系统，分别是：推进分系统（反作 用控制系统RCS），制导、导航和控制分系统（GN&C），通信分系统（跟踪、遥测和指令TT&C），指令和数据处理分系统（C&DH），热控分系统；能源分系统；结构和机构[3]。空间段星间链路卫星卫星卫 星控制站发送接收地面段图1.1卫星通信系统的基本组成对于卫星通信子系统而言，因其传输的业务不同，它们的组成也不完全相同。一般的卫星通信系统主要由空间段和地面段两大部分

2、组成。如图1.1所示。1.2.1微小卫星通信系统的组成1）空间段空间段主要以空中的通信卫星（1颗和多颗），也就是通信装置为主体，还 包括用于卫星控制和监测的所有地面设施，即卫星控制中心（SCC，Satellite ControlCenter），跟踪、遥测、指令站（TT&C，Tracking，TelemetryandCommand） 以及能源装置等，如图1.2所示。通信卫星主要是对接收到的信号起中继放大和转发作用，它是靠星上通信装置中的转发器（微波收信机、发信机）和天线来完成的。1个卫星的通信装置可 以包括1个或多个转发器，每个转

3、发器能接收和转发多个地球站的信号。假定每个转发器所能提供的功率和带宽一定，那么转发器的数目越多，卫星的通信容量就越大。3微小卫星中基于FPGA的RS码编译码器的设计和实现通信装置电源装置跟踪遥测和指令装置控制装置2）地面段图1.2空间段的组成地面段包括所有的地面站，这些地球站通常通过一个地面网络连接到终端用户设备，或者直接连接到终端用户设备。地球站的主要功能是将发射的信号传送到卫星，再从卫星接收信号。1.2.2卫星通信系统的工作过程在一个卫星通信系统中，各地球站中各个已调载波的发射或接收通路，经过卫星转发器转发，可以组成很多条单

4、跳或双跳的双工或单工卫星通信线路，整个通信系统的通信任务就是分别利用这些路线来实现。单跳单工的卫星通信系统进行通信时，地面用户发出的基带信号经过地面通信网络传送到地球站。在地球站，通信设备对基带信号进行处理，使其成为已调射频载波后发送到卫星。卫星作为空中的一个大中继站，接收此系统中所有地球站用上行频率发来的已调射频载波，然后再进行放大和变频，用下行频率发送到接收地面站，信号功率增益一般为10dB－130dB。接收地球站对接收到的已调射频载波进行处理，解调出基带信号，再通过地面网络传送给用户。为了增大发送输出信号和接收输入信号之间

5、的隔离度，避免二者相互干扰，上行频率和下行频率一般使用不同的频谱，且尽量保持足够大的空间。1.3论文课题简介1.3.1课题来源该课题来源于“天巡者”微小卫星的通信分系统。此微小卫星是由南京航空航天大学自行研制的项目。该项目中微小卫星的主要任务是获取、存储和传输面阵式CCD光学相机的对地观测数据，并在轨进行隐身实验和卫星姿态纯磁控制实验。通信分系统是“天巡者”微小卫星的主要分系统之一，其任务使命是在微小卫星飞经地面站上空期间按照飞行任务的要求实现卫星与地面站之间的有效通信，4南京航空航天大学硕士学位论文下传遥测信息和图像数据，接收

6、地面站的上行数据，识别、译码、驱动和输出直接遥控指令，向数据综合分系统输出间接遥控指令、注入的数据和应急加载程序。1.3.2微小卫星分系统主要技术指标发射机1)发射频率：S波段；2)下行原始数据率：100Kbps（信源压缩后的码流）； 3)编码方式：R-S＋卷积码级联； 4)调制方式：BPSK；5)误码率：10-5；6)发射功率：250mw；接收机1)接收频率：S波段；2)接收机灵敏度：-110dB；3)上行数据率：1Kbps（不编码，原始数据）； 4)解调方式：BPSK；5)上行误码率：10-6；天线发射和接收天线的工作

7、频点：同发射机和接收机频点；1)发射和接收天线的净增益：-3dB；2)发射和接收天线波束宽度：不小于±70°；发射和接收天线的极化方式：圆极化天线；3)发射机和发射天线、接收机和接收天线的电压驻波比：≤1.5。信道编码采用内码为（2，1，6）的卷积码，外码为（255，223）的RS码，中间进行 交织操作，以硬件方式对下行数据流进行编码（在FPGA中实现）。本课题组的研究主要针对通信分系统的信息有效传输进行研究。对于通信系统的信息传输，信道的前端是来自于星载计算机的信源编码系统，后端的射频部分是由某研究所提供的星载发射机，中间的

8、基带部分也就是信道编码器部分由本课题组完成。1.3论文研究内容在对卫星信号系统需求和技术指标进行详细分析的基础上，给出信道编码和5微小卫星中基于FPGA的RS码编译码器的设计和实现调试方案的设计，并对硬件信道编码部分展开技术研究，设计测试平台用于检测在要求的数据