卫星数据采集系统远端站基带信号处理

摘要

卫星数据采集系统以人造地球同步卫星作为中继站,具有大容量数据处理能力的设备作为主站系统,一定规模的远端站作为数据采集终端,辅以完善的通信协议将这些设备组网实现数据采集、传输、分析、存储的综合功能.它能满足全天候、无人化、高精度的要求,尤其适合于自然条件恶劣、分布范围广、持续时间长的应用环境,一经安装调试成功,几乎不需要维护,可以节省大量的人力资源.采用卫星通信的方式有传输距离远,不受地形制约等优点.综上所述,卫星数据采集系统具有广阔的应用前景.本文以作者参加卫星数据采集系统远端站研制工作的成果为基础,详细阐述了远端站系统基带处理的过程,包括远端站的结构、扰码与解扰码、差分编码与解差分译码、成形滤波器、纠错编码与纠错解码.其中,硬件平台为Xilinx公司的FPGA,纠错编码采用(2,1,6)的卷积编码,纠错解码采用唯特比译码,唯特比译码是本文的重点和难点.

目录

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第一章绪论

1.1课题背景

1.2研究意义

1.2.1通信卫星数据采集系统的特点

1.2.2通信卫星数据采集系统技术的发展情况

1.2.3主要关键技术

1.2.4国外的应用情况

1.2.5我国的应用情况及展望

1.3本文的主要内容及贡献

1.4本章小结

第二章系统概述

2.1卫星通信概述

2.1.1卫星通信的优点

2.1.2卫星通信的缺点

2.2通信体制

2.3远端站设计

2.4本章小结

第三章远端站基带处理单元概述

3.1远端站基带处理单元总体框图

3.2远端站前向信道

3.3远端站反向信道

3.4本章小结

第四章硬件平台—Spartan3 XC3S200和软件平台-ISE 6.2

4.1硬件整体资源概述

4.2硬件可编程资源

4.3软件开发环境——ISE 6.2

4.4本章小结

第五章系统时钟设计

5.1时钟设计基本概念

5.1.1同步电路与异步电路

5.1.2建立时间与保持时间

5.2 FPGA设计常出现的时序问题

5.3 FPGA设计时应遵守的时序设计原则

5.4本系统的时钟方案

5.5本章小结

第六章扰码与解扰码

6.1扰码与解扰码的作用

6.2扰码与解扰码的实现方法

6.3本章小结

第七章信道编码与信道解码

7.1引言

7.2卷积编码

7.3卷积译码

7.3.1概述

7.3.2 Viterbi的基本算法

7.3.3 Viterbi译码器的参数指标

7.3.4 Viterbi译码器的总体方案

7.3.5 Viterbi译码器的软判决系统

7.3.6 Viterbi译码器的计算单元

7.3.7 Viterbi路径度量值存储单元

7.3.8 Viterbi相位校正单元

7.3.9存储器化简单元

7.3.10路径存储器

7.3.11路径寻找单元

7.4本章小结

第八章成形滤波器

8.1引言

8.2成形滤波器的传递函数

8.3成形滤波器的实现

8.4本章小结

第九章差分编码与差分解码

9.1 PSK调制解调原理

9.1.1 PSK调制原理

9.1.2 PSK解调原理

9.2差分编码与解码

9.3本章小结

第十章本文总结与展望

10.1实验数据

10.2创新之处

10.3改进与展望

附录:Viterbi译码器状态转移表

参考文献

致谢

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