调制解调器卫星通信论文提纲

论文题目：高速卫星通信调制解调器的设计与实现

摘要：随着卫星通信技术的不断进步,为了满足卫星通信中日益增长的数据传输需求,高速调制解调技术在军事民用领域都具有很高的价值。本文对适用于卫星通信的16APSK调制解调器设计与实现进行深入研究,主要研究内容集中在高阶调制方式研究、高速并行架构设计、16APSK调制器的设计、16APSK解调器的设计几个方面。首先介绍了高速调制解调器的研究意义,国内外对卫星通信调制解调器的研究现状及发展趋势。随后研究了卫星通信中非线性信道特点,结合误码性能及实现复杂度,选择16APSK作为本文卫星通信中的通信体制。比较了三种已有的高速并行处理架构的优缺点,重点分析了调制解调器的理论基础,包括调制器和解调器的基本原理、数学模型及结构,并研究了调制解调器中成型匹配滤波、载波恢复、位同步及频率合成技术等关键技术。其次,对16APSK的星座图进行了优化设计,将4+12-ASPK星座图中内外圆的半径比选取为2.7,使其具有最佳的抗干扰性能。为了降低数据处理速率,以APRX结构为基础设计了调制解调器的全并行结构。重点研究了全并行高速调制解调技术,在调制器部分,主要研究了多相结构的并行成型滤波和采用了并行NCO的上变频技术。在解调器部分,研究了时域并行和频域并行两种匹配滤波结构,并对比了两者计算复杂度;比较了超前滞后门法、Gardner算法,研究了Gardner位同步环路,设计了并行位同步方案;研究了DD、极性判决等载波恢复算法,提出了一种改进的联合载波恢复技术,环路具有更大的载波频偏捕获范围和更稳定的跟踪性能,并设计了并行载波恢复方案;研究了串并转换时的偏移调整技术,设计了并行结构的高速数据接口。最后,在Xilinx平台上对信息速率为100Mbps的高速16APSK调制解调器进行设计与实现。详细阐述了16APSK高速调制器和解调器中主要功能模块的设计方法和调试结果,包括调制器中的多相结构并行成型滤波模块和并行NCO上变频模块,解调器中的时域并行匹配滤波模块、并行Gardner位同步模块、并行载波恢复模块等,并对各功能模块工作的正确性进行了验证。

关键词：高速调制解调;APSK;位同步;载波恢复

学科专业：电子与通信工程（专业学位）

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题背景及研究意义

1.2 卫星通信调制解调器的研究现状

1.2.1 国外研究现状

1.2.2 国内研究现状

1.3 高速卫星通信调制解调技术的发展趋势

1.4 本文的研究内容及结构安排

第2章 高速调制解调技术的理论基础

2.1 卫星通信调制体制

2.1.1 卫星信道特性

2.1.2 高阶调制方式

2.1.3 16APSK的星座模型

2.2 高速并行处理架构

2.3 调制技术基本原理

2.3.1 调制器数学模型及结构

2.3.2 成型滤波与匹配滤波

2.4 解调技术基本原理

2.4.1 解调器数学模型及结构

2.4.2 载波恢复技术

2.4.3 位同步技术

2.5 频率合成技术

2.6 本章小结

第3章 高速调制解调器的关键技术

3.1 16APSK星座的设计与优化

3.2 16APSK高速调制器关键技术

3.2.1 并行成形滤波

3.2.2 并行上变频

3.3 16APSK高速解调器结构

3.4 并行匹配滤波技术

3.4.1 频域并行匹配滤波

3.4.2 时域并行匹配滤波

3.4.3 时域频域复杂度分析

3.5 位同步技术

3.5.1 定时误差估计原理

3.5.2 位同步算法

3.5.3 Gardner位同步环路

3.5.4 并行位同步方案设计

3.6 载波恢复技术

3.6.1 判决导引算法

3.6.2 极性判决算法

3.6.3 改进的联合载波恢复技术

3.6.4 并行载波恢复方案设计

3.7 高速数据接口设计

3.8 本章小结

第4章 高速调制解调器的设计与实现

4.1 系统整体方案设计

4.2 系统参数与开发平台

4.3 16APSK高速调制器的设计与实现

4.3.1 信源产生模块

4.3.2 符号映射模块

4.3.3 并行成型滤波模块

4.3.4 正交上变频模块

4.3.5 16APSK调制器实现结果

4.4 16APSK高速解调器的设计与实现

4.4.1 高速数据接口模块

4.4.2 并行匹配滤波模块

4.4.3 并行位同步模块

4.4.4 并行载波恢复模块

4.4.5 16APSK解调器实现结果

4.5 基带开发板资源使用分析

4.6 本章小结

结论

参考文献

致谢