星间链路信号捕获跟踪处理器的研究与设计

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1、星间链路信号捕获跟踪处理器的研究与设计作者姓名于洋学校导师姓名、职称冯小平教授领域电子与通信工程企业导师姓名、职称余晓川研究员申请学位类别工程硕士提交学位论文日期2014年12月学校代码10701学号1202121257分类TN82号TN97密级公开西安电子科技大学硕士学位论文星间链路信号捕获跟踪处理器的研究与设计作者姓名：于洋领域：电子与通信工程学位类别：工程硕士学校导师姓名、职称：冯小平教授企业导师姓名、职称：余晓川研究员提交日期：2014年12月StudyandDesignofIntersatelliteLinks

2、SignalAcquisitionandTrackingProcessorAthesissubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinElectronicsandCommunicationEngineeringByYuyangSupervisor:FengxiaopingYuxiaochuanDecember2014西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，

3、本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切的法律责任。本人签名：日期：西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工

4、作的知识产权单位属西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，获得学位后结合学位论文研究成果撰写的文章，署名单位为西安电子科技大学。保密的学位论文在年解密后适用本授权书。本人签名：导师签名：日期：日期：摘要摘要随着星间链路通信领域的快速发展，卫星的数量在不断增加，面临的电磁环境越来越复杂，同时随着传输速率、抗干扰能力的提高、星上处理和交互技术的不断完善，给星间链路信号的传输、截获和干扰等都带来了极大的困难

5、。如何在先验知识未知、低信噪比、宽带和复杂的电磁干扰下，准确对星间链路信号进行特征参数提取和精确指向跟踪，是目前星间链路信号对抗领域的研究方向。无论谁先掌握了卫星通信链路的核心技术，谁就取得了未来空间使用的主动权。20世纪80年代以来，数字集成电路和微电子技术进入了快速发展阶段，电子元器件的可靠性、集成度、功耗、体积等有了很大改善，同时伴随着软件无线电理论的兴起和工程应用，这都使得设计更高性能的宽带角跟踪接收机成为现实。结合课题研究背景，针对的是星间链路信号，属V频段，中频信号最大带宽300MHz，信号的调制类型以MPS

6、K和MQAM为主，码速率最高为150Mbps。本文设实现了一种基于FPGA+DSP硬件平台的星间链路信号捕获跟踪处理器。TI公司的TMS320C6713BDSP作为关键信号处理部分，核心算法都在DSP上实现，与Xilinx公司的FPGAXC4VLX80、E2V公司的ADC芯片EV10AS150B、TI公司的低抖动时钟芯片CDCE62005相结合，实现了对链路信号的特征参数提取和角误差提取，完成了对星间链路信号的高精度指向跟踪。本文首先介绍了本课题应用的背景和意义，对国内外的研究现状作了调研和简要的分析；接着，根据课题要求

7、，设计了捕获跟踪处理器的总体方案，从传播衰减、接收机的灵敏度和单通道合成对信噪比的影响等方面论证了设计方案的可行性；随后，研究了信号处理器中涉及的关键信号处理技术，包括高速采样、数字下变频、信号特征参数和角误差提取，高速AD采样主要完成将输入的模拟量转换为数字量；下变频采用多相滤波算法，实现对输入信号的基带化处理；信号特征参数提取主要完成载频、通信调制类型和信息码速率的估计，研究了基于非线性变化的载频估计、循环高阶累积量的通信调制类型识别、延时相乘的码速率估计和小部分带宽法的单通道单脉冲角误差提取算法；然后，完成了捕获跟

8、踪处理器的硬件平台的搭建，对器件的选型作了详细的介绍；最后，进行了关键信号处理算法的程序设计、算法优化和硬件测试，估计了捕获跟踪时间，分析了程序的资源占用情况，实测结果符合设计要求。在本文的最后，总结了设计中需要改进的部分，给出了拟采用的改进方法，对捕获跟踪处理器未来的发展进行了分析，总体来说，随着卫星通信事业的快速