深空通信Ka频段数传发射机基带电路单元实现

基于Xilinx FPGA电路的全数字化设计方案,研制完成适用于深空通信下行链路Ka频 段发射机中基带数据编码调制一体化电路单元。参照CCSDS（Consultative Committee for Space Data Systems）相关深空通信建议标准,电路单元实现了按码速率的变化灵活选择调 制方式的工作模式,利用外部控制指令,完成码速率16 bit/s～20 kbit/s、20～ 200 kbit/s、200 kbit/s～2 Mbit/s分段分别选择PCM/BPSK/PM、N RZ/BPSK和SRRC-QPSK数据调制方式 。在X频段的测试结果表明,BPSK和SRRC-QPSK幅度误差和相位不平衡分别小于3.1%和1.7° ,符合CCSDS关于深空通信的建议标准。电路单元满足深空通信工程应用需求。     

某Ku频段卫星通信系统的设计

为了让两个地面站通过卫星链路进行无线通信,设计了一个Ku频段卫星通信系统 ,数据速率是512 kbit/s～4.096 Mbit/s,速率可调步进1 bit/s。选取了一 种较简洁的Ku频段地面 站设计方案,信道的本振为固定点频,调制解调器的中频范围是950～1 450 MHz。对卫 星通信 链 路功率进行了预算。地面站的组成设备,如调制解调器、低噪声放大器、上变频单元、下变 频单元等均选用成熟的商用货架产品,降低了设计风险和成本。本系统研制周期短,通信稳 定可靠,得到了用户的认可。     

基于FPGA的宽动态范围DPSK解调器设计

为了解决大多普勒频移、猝发通信条件下传统接收机结构复杂的问题,设计并实现了一 种基于FPGA实现的宽动态范围全数字DPSK基带接收机。采用1 bit A/D带通采样技术和差分 检测技术,在最大40 kHz多普勒频移条件下实现了70 dB动态范围。该技术已用于 某低成本毫米波数据通信系统中,实现了码速率为10 Mbit/s、动态范围大于70 dB的D PSK信号解调,系统误比特率为10-6。     

B3G射频接收机前端设计

分析了DC-OFDM零中频接收方案,采用两个相邻子载波以分路/合路的方式进行信号处理以降 低硬件难度和复杂度。利用ADS软件设计了B3G射频接收机,其低噪声放大器的最低噪声系数 为1.7 dB,三阶交调点为-1 dBm;下变频器在频带范围内其增益为12.5 dB, 1 dB压缩点-12 dBm,三阶交调点-3 dBm。实验 测试结果表明,所设计的前端满足接收机的指标要求,适合于宽带通信系统。     

用于旋转映射信号的多天线联合Turbo均衡算法

旋转映射信号将编码比特旋转移位后映射为符号，同时采用了隐性交织、加扰等技术，具有交织复杂度低、信道效率高等特点，是一种典型且使用较为广泛的短波通信信号。针对第三方接收条件下，频率选择性衰落造成该类信号难以有效接收的问题，推导了该类信号的软符号解映射、映射方法，提出了一种针对该类信号的多天线联合Turbo均衡算法，实现了软信息在均衡与译码之间的迭代交换。典型短波信道下的仿真结果表明，迭代4次后的两天线联合Turbo均衡在10-5误码率时相对两天线硬判决译码提供了约4 dB的增益，相对两天线软判决译码提供了约1 dB的增益，在10-4误码率时相对单天线Turbo均衡提供了约5.5 dB的增益。     

SC-FDE宽带航空数传接收机的设计与实现

为满足航空信道条件下的远距离宽带数据传输需求,基于单载波频域均衡传输（SC-FDE）体制,采用8PSK调制体制进行了宽带数字接收机的设计,包括传输帧同步、载波同步、定时同步、信道估计和频域均衡。同时,为保证灵活应用的需求,采用数字内插的方式进行了可变传输速率设计。基于Xilinx现场可编程门阵列（FPGA）平台对硬件实现进行优化,最终实现了传输速率能够从112.5 Mbit/s覆盖到900 Mbit/s的数传接收机。仿真分析和硬件测试结果表明,该接收解调设备能够实现很好的性能指标,同时SC-FDE架构具备有效补偿多径传播影响的能力,适合应用于高动态无线宽带航空数据传输系统中。     

宽带8PSK解调高速数传接收机设计

受卫星信道热噪声、多普勒、畸变影响,传统八进制相位键控（8PSK）接收机性能不 佳,速率不高,较少应用于航天测控通信系统。针对这一问题,设计并实现了一种基于FPGA 的航天测控系统宽带8PSK解调高速数传接收机,采用Gardner算法实现时钟恢复,利用基于 最大似然估计的鉴相算法完成载波同步,并用分数间隔的并行恒模均衡算法提高接收性能。 该技术已应用于某接收系统并实现了600 Mb/s 8PSK信号解调,误码率在1×10-3 ～1×10-8之间时,解调损失与理论值不超过2 dB。宽带8PSK解调高速数传接收 机可为我国二代中继系统提供支持。     

认知FrFT域通信系统及其抗干扰性能分析

为了增强无线通信系统的抗干扰能力,设计了一种认知FrFT(分数傅里叶变换)域通信系统（ CFrFTDCS ）,在变换域通信系统中采用分数傅里叶变换,并与认知无线电技术结合,给出了系统的结 构框图和工作原理,分析了系统的抗干扰性能。计算机仿真结果表明,CFrFTDCS具有较强的 抗 干扰能力,针对单音干扰、窄带干扰和Chirp干扰,CFrFTDCS的平均误码率性能比直接序列 扩频（DSSS）通信系统分别改善了约15.70 dB、13.29 dB和13.79 dB,比传统 的变换域通信系统（TDCS）分别改善了约0.18 dB、0.23 dB和3.63 dB。     

基于FPGA的π/4DQPSK跳频调制器的设计与实现

将π/4DQPSK调制与跳频技术相结合,设计了π/4DQPSK跳频调制器。利用FPGA实现了 π/4DQPSK基带跳频调制,并由AD9957完成正交调制、数模转换和一次上变频。设计了 乒乓 方式上变频调制器完成二次上变频及跳频调制。实测结果表明,跳频频率误差小于1 Hz ,换频时间小于2 μs, 瞄准干扰信噪比为8 dB时,误码率低于10-4。     

一种用于高速QPSK解调的四次方环载波恢复电路

为解决高速QPSK信号全数字解调的技术瓶颈问题,采用模拟方案 ,研制了一种四次方环载波恢复电路,重点介绍了应用混频器上变频特性的宽带平方电路以 及锁相环（PLL）载波提取电路的设计过程。测试结果表明,该载波恢复电路可以完成载频 为720 MHz、码速率100 Mbit/s～1 Gbit/s范围的QPSK信号同步载波恢复,解 决了高速信号相干解调中载波同步的关键技术问题。     

美军机载射频与FSO混合通信发展述评

机载光与射频混合通信系统概念是美国防先期研究计划局（DARPA）提出的创新性概念，用以为机载平台提供定向高速宽带数据链，支持空基骨干网等宽带通信应用。目前该概念已经进行了概念验证以及多次演示和测试。概述了美军机载光与射频混合通信研究进展，分析了相关关键技术，指出了发展趋势，并给出了相关的启示和建议。     

超宽带快速跳频信号侦察技术

在现有的器件水平下,采用多通道并行采集再进行数字信道化的方法对接收信号进行并行处理,可以完成极高频/超高频(EHF/SHF)频段战略战术通信中跳频带宽高达数吉赫、跳速高达每秒数万跳的超宽带快速跳频信号实时检测;同时,采用多通道高速采集、海量存储方法存储海量数据,再采用相应跳频信号分析方法可以完成信号分析和解跳解调以及信号解译。研究实践证明,该方法是目前进行超宽带快速跳频信号进行侦察的有效手段。     

基于OFDM的VDES地面子系统设计

为解决海上远距离通信给甚高频数据交换系统（VDES）地面子系统带来的严重多径干扰，将正交频分复用（OFDM）技术融入VDES 地面子系统，在协议框架下完成对系统物理层时隙结构的设计，利用OFDM 技术优越的抗多径性能解决VDES 地面子系统存在的严重多径干扰问题。首先，在VDES 地面子系统基础框架下，设计融合了OFDM 技术的VDES 地面子系统完整底层链路系统，并确保各子模块基础性能不差于建议书提供的需求指标。然后，利用MATLAB 软件对系统开展了在逼近循环前缀（CP）大小的极限时延下多径信道环境的仿真测试，结果表明在大时延多径信道环境下系统仍具有很好的抗多径性能，且传输速率略高于当前VDES 标准协议参数。最后，完成了系统的硬件设计并于大连海域完成海上实测，系统最大极限空口速率可达312.7 kbit/s。研究表明，把OFDM 技术引入到VDES 系统，对于帮助VDES 系统对抗多径干扰，提升系统稳健性有相当重要的作用，这也是VDES 系统发展需要探索的方向之一。     

一种多信道的分簇式短波令牌协议

传统的短波令牌协议（HFTP）调度方式单一,在没有数据传送时,信道资源会被各节点间的令牌传递所占用,且令牌在通信质量较差时易丢失。基于此,提出一种多信道的分簇式短波令牌协议（CHFTP）,通过以通信质量评估为标准的分簇算法和基于预约的动态令牌调度,减小了令牌丢失的概率和令牌传递、处理的开销,并给出了仿真分析。仿真结果表明,该协议的端到端平均时延和网络吞吐量明显优于短波令牌协议,CHFTP的平均时延最多可减少75%,网络吞吐量最多可增加66.7%,适合在短波通信网络中使用。     

基于OFDM随机步进频的雷达通信一体化信号模型

为了解决雷达通信一体化系统中的雷达信号与通信信号较难分离的问题,在正交频分复用(OFDM)雷达的基础上,提出了一种基于OFDM脉间随机步进频的雷达通信一体化信号模型,通过频率捷变将数据信息加载到雷达信号上,利用随机的步进频率传输数据,从而使一体化信号能同时实现雷达探测和数据通信功能,避免了信号分离。同时设计了雷达通信一体化方案,在雷达接收端,运用相关法实现一维距离成像;在通信接收端,通过带通滤波器组检测频率点解调数据。仿真实验结果表明,一体化信号能实现分米级的距离高分辨和速率为Mbit/s级的数据通信,能够满足大批量数据传输的要求。     

直升机卫星通信系统信道模拟与通信实现

针对直升机卫星通信系统中直升机旋翼对通信信道造成的周期性衰落问题,采用射频收发器AD9361模拟了信道周期性衰落模型,基于此模型在现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)上优化并实现了缝隙检测算法。根据信道衰落模型和缝隙检测算法及数据链路速率和带宽的要求,提出了一套直升机卫星通信系统可靠通信方案,即前向链路采用重发和分集接收及短码LDPC编码技术,返向链路根据前向链路缝隙检测的结果在无遮挡缝隙采用突发通信和长码低密度奇偶校验(Low Density Parity Check,LDPC)编码技术,实现可靠通信。系统测试结果表明,该方案不受直升机机型限制,系统可在40%遮挡率下实现前向链路25.6 kb/s和返向链路4 Mb/s速率下的可靠通信。     

基于ITS软件的短波频率管理系统设计

美国ITS(Institute for Telecommunication Sciences)组织开发的短波中长期频率预测软 件在全球范围内应用非常广泛。通过学 习该预测软件的工作原理和模式,结合大区域网络化应急短波通信的频率管理需求,设计开 发了具有MUF（Maximum Usable Frequency）频率预测、ALE(Automatic Link Establishmen t)扫描频率预测、频率覆盖预测、台站选址预测、工作频率性能预 测等5种功能的短波频率管理系统,该系统可结合各种探测数据进行频率规划和动态调整。 实际应用表明,该系统可极大改善和提高短波通信链路的选频质量。     

一种通用数字中频正交扩频调制器的实现

提出了一种适应于宽带扩频通信系统的数字中频调制的实现方案,它基于正交调制、DDS、数字上变频和数字内插等技术,采用通用硬件平台,可以生成多种中频调制信号,可广泛用于数字化扩频通信电台、宽带CDMA、软件无线电、遥控遥测等通信系统中。     

高斯噪声下差分跳频信号的高分辨率频率检测

差分跳频(DFH)是一种新的高速短波通信体制,它利用相邻跳变频率的变化而不是载频本身来携带信息。跳变频率检测是实现DFH的关键技术之一。本文利用四阶累积量研究了(色)高斯噪声下基于ARMA建模法的DFH信号频率检测,并针对由于模型阶数估计过高而产生的虚检频率,提出一种充分利用信号先验信息的改进算法。仿真结果证明了该方法的有效性,尤其是在低信噪比时仍然能够实现精确检测。     

基于MATLAB的VLF/LF通信系统仿真

由于大气无线电噪声所涉及的现象非常复杂，观测结果又具有局限性，所以它对VLF／LF(甚低频／低频)通信系统性能影响的理论分析比较困难。本文运用MATLAB提供的Simulink动态仿真平台对大气噪声环境下的VLF／LF通信系统误码性能进行了仿真研究，并结合实例给出了系统的仿真结果，验证了该仿真系统的可行性。