风云二号载波恢复研究与数字解调器设计

摘要

随着超大规模集成电路的发展，通信解调系统正在向着全数字解调的方向发展，但是当前风云二号地面应用系统中使用的解调器多采用部分数字化设计，这种解调器存在电路复杂，易受人为因素和环境影响，可靠性不高，扩展性差等缺点。针对上述缺点本文给出一种全数字解调器方案。之后重点研究了数字解调的关键技术——数字载波恢复。在对经典载波恢复算法仿真和分析的基础上，采用扫频和DD算法相结合作为全数字解调的载波恢复算法。在扫频算法中，传统锁定检测容易产生失锁或假锁现象，造成系统不稳定，文中采用检测MSE高度差的方法，提高了锁定的可靠性。针对扫频方式对频偏捕获时间影响很大，本文给出了几种扫频方案，以缩短整体捕获时间。最后，通过对误码性能和系统联合锁定时间进行仿真，验证了数字解调器性能，并在FPGA中实现了载波恢复模块。

目录

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声明

第一章绪论

1.1气象卫星的现状及应用

1.2全数字解调器方案

1.3载波恢复概述

1.4本文的工作和章节安排

第二章全数字解调器设计方案

2.1风云二号系统组成及技术特性

2.1.1系统组成

2.1.2技术特性

2.2 QPSK调制解调原理和采样定理

2.2.1 QPSK调制解调原理

2.2.2采样定理

2.3传统解调器设计方案

2.4全数字解调器设计方案及关键模块原理

2.4.1全数字解调器设计方案

2.4.2模拟前端

2.4.3数字下变频

2.4.4定时恢复

2.4.5数字载波恢复

2.5本章小结

第三章载波恢复算法分析及改进

3.1载波恢复思想及相关知识

3.1.1相偏频偏对解调系统的影响

3.1.2锁相环的设计

3.2 DD(Decision Direct)算法

3.2.1 DD算法原理及框图

3.2.2 DD算法仿真结果

3.3 RC(Reduced Constellation)算法

3.4扫频算法

3.4.1扫频算法原理及框图

3.4.2仿真结果

3.5本设计采用的载波恢复算法及改进

3.5.1环路滤波器系数优化

3.5.2扫频门限的确定

3.5.3其他参数设置

3.5.4扫频方式优化

3.6卫星信道的高阶调制方式的载波恢复算法

3.7本章小结

第四章系统仿真及载波恢复FPGA实现

4.1数字解调器Simulink系统仿真

4.1.1发端的设计

4.1.2收端的设计

4.2系统性能验证

4.2.1联合锁定时间

4.2.2误码性能

4.3特殊码型对载波恢复的影响

4.4本文载波恢复的FPGA实现

4.4.1现场可编程门阵列FPGA芯片

4.4.2载波恢复关键模块FPGA实现

4.4.3载波恢复FPGA仿真

4.5本章小结

第五章结束语

致谢

参考文献

作者在读期间的研究成果