深空通信调制技术研究与仿真

《深空通信调制技术研究与仿真》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、ｔ．—密级——．分类号■编巧；ＵＤＣ片辕：．、－’‘：＇．．＇？．ｒ－Ｖ．巧山．带Ｗ云人－－—Ｉ—．＇心’：、．．：．Ａ．巧屯并、硕±学位论文：或受招彩’．‘’’．心＇＇．４如；，碍巧，－．＇ｉＶＶ、＇‘．：．：Ｍ，締Ｔ＼？’户苗一＊一、ｎ＼、；、、．－、方！‘Ｖ々－，＾仁部三‘‘．‘、’巧ｃ＝Ｉ式；Ｊ趣名和副題名深空通信调制技术研究与仿真Ｖ吉－－－■作者姓名牟亚南＾—授黄兆雄正高级工

2、程啞指导教师姓名及职称陈金鹰教＿＿申请学位级别硕±专业名称电子与通信工程２０，１３论文答辩日期２〇１６．〇５．２４旅义提巧日期１６．０５工大学（年！＿学位授予单位和日期成都通！，■？：：：员会主席Ｉ宅：：答辩委．ｆ评阅人女４作夺ｔｏ辛＇、＇Ｕｖ；‘请．户、二？心Ｊｋ，２０１６年０５月＇Ｉ＜、Ｉ＇＇，一一？：．．？■－．勺＼Ｃ：．．＜，＇ｆ分类号学校代码：１０６１６ＵＤＣ絮敬学号：２Ｑ１３Ｑ５０４４４—成都理

3、工大学硕±学位论文深空通信调制技术研究与仿真牟亚南指导教师姓名及职称陈金鹰教授黄兆雄正高缀王工程师论申请学位级别硕±专业名称电子与通信程文提交日期２０１６．０５．１３论文答辩Ｕ期２０１６．０５．２４学位授予单位和日期成都理工大学Ｃ年月）评答辩委员会主席凉阅人ｉ勺Ａ５苯呵２０１６年０５月摘要深空通信调制技术研究与仿真摘要深空探测将是21世纪人类进行空间资源开发与利用、空间科学与技术创新的重要途径，已经成为各航天大国航天活动的热点之一。2007年我国探月工程计划——嫦娥奔月的成功是中国

4、走向深空探索的第一步，标志着我国深空探测的开始，也是未来进行更远深空探测的必然要求。2013年我国“嫦娥3号”取得的巨大成功，使中国成为世界上第3个独立实施月球软着陆的国家，标志着我国已进入世界具有深空探测能力的国家行列。但是，随着空间探测技术不断深入与发展，深空探测任务越来越复杂，需要将大量采集的工程数据与图像信息实时传输到地面接收站，这样就要求星上数传系统的传输速率越来越高，使射频频谱变得越来越拥挤。深空探测中，通信系统对完成地面站与深空站之间的信息连接且承担着非常关键的任务，通信系统的正常运行、链路通畅准确、信息可靠是整个深空探测任务得以

5、正常运转的重要保证。由于深空探测具有通信距离远、传输时延很长、功率损耗严重及环境复杂等特点，必须研究深空通信的信道特性以及适合于深空通信的调制技术、信道编码、天线技术和深空通信网等关键技术。调制技术作为数字带通传输系统中的关键一步，很大程度上决定了通信系统中的信号传输质量。合适高效的调制技术能改善深空通信中的接收信号信噪比和传输误码率，并提高频带利用率，减小邻道干扰，以充分保障深空任务的进行。因此研究深空通信中的调制技术对促进深空探测发展，具有十分重要的现实意义。深空通信系统中，深空信道是功率和带宽受限的，而且也是非线性的，这就要求探测器采集到

6、的实时大量工程数据和图像信息在经过信道之前，调制后的信号波形尽量保持（准）恒包络特性，以便地面接收站接收到的信息有效可靠。因此，（准）恒包络特性是保证信号质量在深空信道传输的关键要点，比如QPSK调制、IJF-OQPSK调制、SQORC调制、FQPSK调制等。其中，Feher专利的FQPSK调制作为一种高频带利用率且功率效率优良的（准）恒包络调制方式，十分符合未来深空通信的发展要求并且已被CCSDS建议使用。本文首先介绍了数字调制技术在深空通信中的发展前景，指出准恒包络特性的优势。然后分析了深空通信系统环境的复杂性，根据复杂的深空信道重点考虑太

7、阳闪烁和太阳噪声对信号传输的影响并建立了适合于深空通信的Rician信道仿真模型，并对信道模型进行了仿真验证。再有分析了FQPSK产生的由来以及其调制技术的特性，并对FQPSK调制原理、解调方案进行了较为深入的研究，I成都理工大学硕士学位论文分析了在深空通信中FQPSK调制技术虽提高的频带利用率，但应确保功率效率与QPSK调制技术相比，其牺牲功率效率较小。仿真结果表明，FQPSK调制技术相对于QPSK调制能以较小的功率效率代价换取更高的带宽效率，在兼顾系统可靠性的同时能提供很高的频带利用率，适合当前及未来深空通信的发展。最后介绍了Matlab与

8、QuartusII之间的数据转换，以QPSK调制为例，引入现代DSP技术，直接将Matlab代码转换成VHDL（VerilogHDL）代码，嵌入到Qu