火星通信深空信道模型研究与模拟器实现.pdf

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1、火星通信深空信道模型研究与模拟器实现王江2014年12月中图分类号：TQ028.1UDC分类号：540火星通信深空信道模型研究与模拟器实现作者姓名王江学院名称信息与电子学院指导教师张宇讲师答辩委员会主席苏广川教授申请学位工学硕士学科专业信息与通信工程学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年1月DeepSpaceCommunicationChannelModelResearchandSimulatorImplementationforMarsMissionCandidateName:JiangWangSchoolorDepartment:Informat

2、ionandElectronicFacultyMentor:Lecture.YuZhangChair,ThesisCommittee:Prof.GuangchuanSuDegreeApplied:MasterofPhilosophyMajor:InformationandCommunicationSystemDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefense:January,2015北京理工大学硕士毕业论文摘要本文以深空信道特性的研究为基础，结合项目中继网络构架星座设计的结果，建立了深空信道模型并研制了

3、满足深空通信协议演示验证需求的深空信道模拟器。在信道模型建立阶段，本文对深空环境下多种影响电磁波传播的因素进行分析，在火星着陆器到火星中继卫星段，重点研究了火星大气吸收和火星沙尘对电磁波传播的影响；在火星中继卫星到地面测控站通信段，本文着重研究了太阳闪烁及信道中的损耗对电磁波的影响，此外还将银河宇宙射线对电磁波的影响进行了相应分析。最终，基于上述研究，本文提出了基本符合课题中继网络构架的火星段和火星地球段信道模型。在信道模拟器研制阶段，根据深空通信传输协议演示验证系统的需求，本文采用了上位计算机与FPGA硬件板卡结合的开发方式对信道模拟器进行研制。在硬件逻辑

4、部分，本文中采用了基于AXI4总线的嵌入式开发模式，编写了实现缓存功能、延迟发送控制功能、误码添加功能的IP模块，并通过调用配置Xilinx公司提供的PCI-E模块实现了与上位机之间的高速通信和信道模拟功能。在软件功能方面，本文设计了信道模拟器的软件界面，并实现了星历文件读取查询的功能，通过Windriver驱动提供的PCI-E接口实现了延迟和误码率信息的动态配置功能。经过仿真和测试，本文中设计的深空信道模拟器能够为深空通信协议演示验证系统提供延迟精确控制、误码率动态调节的信道模拟功能。关键词：深空信道模型，信道模拟器，随机数生成北京理工大学硕士毕业论文Ab

5、stractThetextbuildsadeepspacecommunicationchannelmodelandsimulatorsatisfyingthedemandofdeepspacecommunicationprotocoldemonstrationandvalidationwhicharebasedontheresearchondeepspacecommunicationchannel’sfeaturesandtaketheresultofrelaynetworkstructureresearchintoconsideration.Ontheph

6、aseofestablishingchannelmodel,thistextanalysesmanyeffectfactorstothepropagationofelectromagneticwaveindeepspace.InthefirstjumpthroughMarsLandertoMarsRelays,theresearchfocusesontheabsorptionofMarsatmosphereandsandstormonMarssurface.Whilethesecondjump,communicationbetweenMarsrelaysan

7、dstationsonearth,thetextmainlytalksabouttheeffectcomingfromsolarscintillationandchannelloss,especiallydiscussesthegalaxycosmicradiation’sinfluencetoelectromagneticpropagation.Finally,thetextgivesthetwojumpchannelmodelsaccordingwiththerelaynetworkstructureintheproject.Ontheotherphas

8、e,thistextintroducesthecha