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。     

深空通信中长距离文件传输协议研究

借鉴CCSDS文件传输协议和数据包交织的思想,提出了一种适合深空环境的基于交织技术的文件传输协议,接收端只需要接收到一定数量的数据包,就能够恢复出整个原始信息,无需或需要很少反馈确认信息。该协议能够减少文件传输时延,增大系统的吞吐量并保证通信的有效性。     

Ka频段大口径天线阵系统及关键技术

地基直接深空测控通信/深空探测难题均在于长达数亿公里的超远距离带来的巨大传输损耗。提出了基于Ka频段分布式大口径天线阵的地基直接测控通信/深空探测设想,探讨了其应用模式及工作机理,对其中共同的关键技术Ka频段上行超大功率空间合成给出了解决措施,具体包括设备自身的ps量级时延稳定性设计、对流层延迟ps量级实时修正、空间传输距离的ps量级预测等。     

深空测控系统测距信号体制分析

深空测控通信中，接收信号微弱，信号时延巨大，使得深空测控与地球轨道航天器的测控有很大差异，选择合理的测距信号体制，对深空测控系统具有极其重要的意义。在对NASA及ESA的几种测距信号体制进行介绍的基础上，分析比较了几种深空系统测距信号体制，并对深空测控系统测距信号体制提出初步想法。     

基于遥测信号的测距技术及其发展趋势

基于遥测信号的测距技术可以有效解决深空测距下行链路同时传输遥测、测距信号时出现的遥测数据传输速率受限、频谱带宽增加等问题,应用前景广阔。介绍了基于遥测信号的测距技术发展历程,重点总结了其中的关键技术,包括上行测距码的选择、遥测帧的设计和传输、PN码相位估计算法,最后探讨了其发展趋势。基于遥测信号的测距技术适应未来深空测距的发展需求,是深空测距的重要发展方向之一。     

深空通信中基于FFT的高动态扩频信号的捕获

在深空通信中，航天器的高动态性使扩频信号引入了高Doppler频移，给捕获造成了巨大困难。针对如此之大的Doppler频移，提出了一种新的捕获方案，即基于FFT算法实现对Doppler频移进行一定程度的补偿，将沿码相位一Doppler频率的二维搜索简化为沿码相位的一维搜索；重点分析了深空通信环境中高速长PN码的捕获性能。理论分析和仿真结果表明，该方法大大缩短了捕获时间，是一种性能优良的伪码捕获方法。     

馈源整体制冷技术在深空测控系统中的应用

深空探测器通信距离遥远,其返回信号微弱,因此要求接收天线具备尽量高的品质因数（G/T）。下行链路设备工作在低温环境中,有利于降低噪声温度,提高系统G/T值。针对35 m深空测控天线,首先分析了Ka频段天线增益、外部和内部噪声;在此基础上提出了Ka频段馈源整体制冷方案,并对馈源不制冷和馈源整体制冷两种方案进行了比对分析;最后总结了超低温馈源设计和制造关键技术。馈源整体制冷系统噪声温度测试结果小于45 K。分析表明采用馈源整体制冷方案能够提升系统G/T值1.03 dB,35 m深空测控天线Ka频段接收能力提高约21%。     

喷泉码在认知无线电网络中的应用

认知无线电网络被认为是实现动态频谱共享、缓解频谱资源紧缺的重要途径。喷泉码能有效抵抗认知无线电网络中来自主用户的突发干扰,且无需反馈重传,从而为认知无线电网络提供了一种有效的信道编码方案。首先简介了数字喷泉码以及认知无线电网络基础知识,然后综述了数字喷泉码在认知无线电网络的链路建立、认知通信以及在资源分配中的应用现状,最后指出了在这一研究领域中需要解决的问题,并展望了发展前景。     

采用闭环双口RAM实现深空动态模拟源的设计

深空探测具有时延长、运动速度大以及信号强度低的技术难点。在对上述技术难点进 行分析的基础上,提出了对深空动态模拟的解决办法：通过利用闭环双口RAM来解决模拟时 延较长的问题;改变读出双口RAM数据的速率来模拟卫星的运动速度;控制数控衰减器来模 拟深空的信号强度。实际的工程应用证明上述实现方法有效可行。     

向技术极限挑战深空测控通信的目标

在分析深空探测特点的基础上,介绍了为对“无限的”深空进行测控通信所采用的几项“极限技术”和多项“前沿技术”,它们不但是处于测控通信领域的前沿,而且很多技术也是信息领域的前沿技术。     

走向深空--测控通信的发展方向

在传统的贸易模式下,我国经济和贸易的快速增长带来很多负面效应, 引起“三高一低”,即原材料的高强度消耗、高度污染、对国外市场的高依赖及低附加值,我国需要“三低一高”的新贸易模式来解决这些问题。本文通过图表和数据说明了旧贸易模式的危害及在旧贸易模式下我国处于不利地位,我国需要转变原有的贸易模式,并总结了将旧贸易模式转变为新贸易模式的途径。     

我国深空天线组阵技术现状与发展思考

深空天线组阵是深空测控通信重要的发展方向,近年来国内相关科研院所开展了大量的理论算法研究,相关单位也开展了样机研制以及多次对星演示验证试验。首先,系统地给出了天线组阵的基本概念与内涵,并与射电天文组阵和传统相控阵开展了对比分析;其次,总结归纳了国内现阶段研究成果,包括合成算法研究情况与典型试验验证情况;最后,结合国外最新发展情况,给出了后续大规模可扩展宽带组阵研究方向的发展建议。     

深空测控系统跟踪接收机射电星校相的可行性分析

在深空测控系统的实际应用中,由于其天线口径大等原因,面临着角跟踪系统和差通 道相位一致性需要在无塔条件下校准的关键技术难题。基于利用射电星校相的解决思路, 首先通过分析确定了设计实现方案,并针对射电星信号的特点,结合具体的设计实现对其进 行 了理论分析,最后给出了实验验证结果。实验证明了射电星校相的可行性,这将对深空测控 系统的应用具有非常重要的指导意义。     

一种面向深空测距的大多普勒频偏信号捕获算法

在深空测距任务中,高精度的伪码捕获是后续执行伪码跟踪的关键前提。传统基于时频二维搜索的频偏估计算法对于深空测距中频率偏移范围较大的情况难以满足伪码捕获实时性要求。为此,提出了改进的时频二维搜索算法,通过在传统时频二维搜索算法的前端引入快速傅里叶变换（Fast Fourier Transform,FFT)算法对多普勒频偏进行预估,避免在大多普勒范围的频点遍历,能够有效降低频偏估计的时间开销。实验表明,该方法能够在大多普勒频偏环境下利用有限的硬件资源快速地实现伪码捕获,满足伪码捕获的实时性要求。     

一种应用于深空通信的微弱信号捕获算法

针对低信噪比、高动态条件下深空测控通信信号捕获概率低以及复杂度较高的问题,首先分析了深空测控通信信号捕获的难点以及信号循环平稳特性,然后在此基础上提出了一种基于循环相关的新算法。计算机仿真结果证明新算法捕获门限达24 dBHz,适应频率动态达800 Hz/s;新算法较传统的捕获算法,在相同门限条件下的频率动态适应范围提升了约两个数量级。该方法已被应用于我国第一个深空测控站的建设,工作性能稳定可靠,有效地解决了低信噪比下深空站抑制载波信号的捕获问题。     

俄罗斯深空测控通信技术的发展及现状

港口经济的发展和现代物流的发展相辅相成、互相促进,物流的开展离不开港口的服务功能,而物流的兴起和发展又为港口经济的深入发展创造机遇。本文拟就港口经济和物流业的互相依存关系作一些分析。     

多载波CDMA在深度瑞利慢衰落环境下的实用均衡策略

多载波CDMA（MC-CDMA）系统中信号经过频率选择性衰落的信道时，接收端需要采取一定的均衡技巧。在多用户的环境下，恢复正交的均衡措施能得到较好的效果。本文提出的带反馈的能量受控均衡由恢复正交均衡发展而来，能较好地恢复扩频码的正交性且避免信道深度衰落导致的噪声扩大的影响。并且，加上自适应的策略，能使系统达到很低的误码率水平，使系统的性能提高超过2dB。