论文部分内容阅读
在现有的数字卫星通信系统中,接收机的解调模块大多采用DSP实现,其处理速度慢,不能适应大带宽,高速率的数字解调要求。同时,这种解调系统存在功能单一,功耗较高等技术缺点。为了满足卫星通信系统对大带宽、高速率、低功耗等技术指标的要求,本论文提出的一种基于FPGA的全数字解调系统方案,实现了BPSK/QPSK信号的全数字化解调。文中所阐述的全数字BPSK/QPSK解调方案采用了先进的FPGA和DSP芯片,结合数字正交解调技术,其主要包括A/D变换、数字下变频、以及数字化解调中的载波同步、位同步等关键技术。其特点是软件和硬件的结合,使得解调系统的计算量小,处理速度快,节省资源。为了满足卫星通信接收机对信号处理高速率,大带宽等指标的要求,本文针对BPSK/QPSK两种关键的解调模式,进行了深入的研究和工程化的实现。首先叙述了数字正交解调特点和概念,然后对FPGA实现全数字解调中的一些关键技术作了相应的研究,重点对载波同步和位同步技术作了详细的研究和算法改进,并实现了工程化。本文的主要研究成果和贡献如下:①研究并改进了BPSK/QPSK信号的全数字化解调的方法,该方法将数字信号分成I/Q两路,利用数字解调算法,实现各种模式的数字解调。在该卫星通信系统中,采用高速的FPGA和DSP芯片搭建解调系统,实现了BPSK/QPSK信号的全数字化解调。②研究并改进了载波同步和位同步技术的两种实现方案。载波同步是利用在BPSK/QPSK信号的全数字解调时产生的相位信号来控制和调节数控振荡器NCO,形成Costas环来完成载波跟踪;位同步是在载波同步后,利用改进型的早-迟门算法,使得信号的采样率和符号率在整个工作过程中达到同步。③利用上述解调处理算法,实现了工程化通用解调系统的一部分。其中,利用FPGA完成核心的解调算法处理,DSP作为一个高速的数据通道将解调后数据展示到windows平台上。在该平台上,通过星座图和眼图等关键解调技术指标的演示,能正确的验证本论文所提出的解调处理算法。同时,也为其他类型的数字解调方案提供了扩展平台。