第 14 章 带通数字传输 647 14.1 数字 CW 调制(4.5、5.1、11.1) 648 带通数字信号的频谱分析 649 幅度调制方法 650 相位调制方法 653 频率调制方法 655 最小频移键控 (MSK) 和高斯滤波 MSK 658 14.2 相干二进制系统(11.2、14.1) 663 最佳二进制检测 663 相干 OOK、BPSK 和 FSK 668 定时和同步 670 干扰 671 14.3 非相干二进制系统(14.2) 673 正弦波加带通噪声的包络 673 非相干 OOK 674 非相干 FSK 677 差分相干 PSK 679 14.4 正交载波和 M 元系统 (14.2) 682 正交载波系统 682 M 元 PSK 系统 685 M 元 QAM 系统 689 M 元 FSK 系统 690 数字调制系统比较 692 14.5 正交频分复用 (OFDM) (14.4、7.2、2.6) 696 使用逆离散傅立叶变换生成 OFDM 697 信道响应和循环扩展 700
在数字通信系统中,数字信号都是通过调制作用才能在高频段进行无线传输的。在实际应用中,调制方式的选择不仅能实现信息的快速传输,还能适应实际信道的干扰,在解码时获得较低的误码率,增加通信系统的抗干扰能力和可靠性。所以说,在数字通信系统的设计中,选择哪种数字调制方式是一个重要的问题。下面将对几种常用的调制方式进行研究,并通过比较和仿真来选择出符合系统要求的数字调制方式和通信台站。调制方式可分为模拟调制和数字调制,数字调制通常是指采用数字信号对射频载波进行调制,这种调制方式相对于模拟调制,具有抗干扰能力强、处理和加密方便等显著优点。数字调制与模拟调制类似,也可以对射频载波的幅度、相位和频率进行调制,但由于信号不连续,因此分别称为幅度键控(ASK)、相移键控(PSK)、频移键控(FSK)等。ASK具有恒包络信号的特性,不适用于数字信号调制。
摘要:软件可控的消费级单芯片收发器集成电路 (IC) 具有多种应用,因为它可以生成连续波信标,同时提供频移键控数字通信的基本功能。此外,这种 IC 成本低廉。上述特点对于空间有限的立方体卫星和开发成本受限的大学卫星非常有利。在本研究中,我们进行了辐射耐受性评估和多普勒频移耐受性测试,以评估单芯片消费收发器 IC 在太空应用中的可行性。在辐射耐受性评估测试中,我们将 IC 的辐射耐受性与在太空中实施的单片机的辐射耐受性进行比较,并根据单粒子翻转发生率的预测分析确认前者的良好抗性。通过多普勒频移耐受性测试,我们确认了合适的接收灵敏度。此外,我们开发了一个收发器 IC 作为立方体卫星级卫星组件,并在轨道演示中成功建立通信,其中收发器 IC 用作从国际空间站释放的立方体卫星通信模块。因此,证明了消费通信集成电路的空间利用的可行性,这对于使用新推出的消费设备开发更灵活、更具挑战性的系统设计具有重要意义。
A AL ATM 适配层 ACS 高级蜂窝系统 ACI † 相邻信道干扰 ADSL 非对称数字用户线 AGC † 自动增益控制 ALT 备用本地传输公司 AM † 幅度调制 AMI 交替传号反转 AMPS 高级移动电话服务 AMTA 美国移动电信协会 ANSI 美国国家标准协会 AP (CO) 应用处理器 APC 美国个人通信 ARPANET 高级研究计划机构网络 ART † 幅度无线电传输 ARQ 自动重复请求 ASCII 美国信息交换标准代码 ASIC 专用集成电路 ASP 平均销售价格 ATG † 空对地 ATM † 异步传输模式 AWG 美国线规 AWGN † 加性高斯白噪声 B -ISDN † 宽带 ISDN BBS † 公告板系统 BCC 块校验字符 BELLCORE 贝尔通信研究 BER 误码率 BFSK 二进制频移键控 BPDU † 突发协议数据单元 BPF † 带通滤波器BISYNC 二进制同步通信 BOC † 贝尔运营公司 BPS † 比特每秒 BPSK 二进制相移键控 BRI 基本速率接口 BSS † 广播卫星服务 BTA 基本贸易区 C -NETz 德国 C 系统 C/I 载波干扰比 CAD † 计算机辅助设计 CAGR 复合年增长率 CAI 通用空中接口 CAM † 计算机辅助制造 CAP 竞争性接入提供商 CAP(HDSL)无载波 AM/PM CBEMA † 计算机和商业设备
I. 简介 深空通信系统在非常远的距离内运行,而机载能量发生器的容量非常有限,导致接收端的信噪比 (SNR) 非常低。这就是使用接近香农极限的纠错码的原因。然而,为了利用这种增益,必须进行相干解调,并且必须在更严格的 SNR(对于 Turbo 码 1/6,𝐸 𝑠 /𝑁 0 ≃ – 8 dB)下提供载波相位同步。分配给深空任务的频谱资源是有限的(X 波段 8 GHz),为了优化频谱效率,空间数据系统咨询委员会(CCSDS)建议 [1] 对于 B 类任务(深空任务)使用预编码 GMSK 调制(高斯最小频移键控),高斯滤波器带宽位周期积𝐵𝑇 𝑏 = 0.5,对于 A 类任务(低空任务)使用 GMSK 𝐵𝑇 𝑏 = 0.25。本文讨论了一种由最大后验(MAP)准则和洛朗展开式 [3] 衍生的用于 GMSK 调制的盲相位检测器 [2]。为了评估该相位检测器在非常低的 SNR 下在闭环结构中的性能,我们考虑了 [4] 和 [5] 中描述的另外两个简化版本。我们对线性和非线性域中的这三种不同结构进行了全面研究。我们还介绍了使用低速率纠错码(Turbo 1/6)进行计算机模拟所获得的结果。这项工作的目的是比较这三个相位检测器的性能,并评估为获得两个简化版本而进行的简化的影响。