Turbo码块同步参数优化设计

在信道码码块同步技术研究的基础上,针对CCSDS(空间数据系统咨询委员会)建议规定的Turbo码,为不同码块长度、不同编码效率的Turbo码设计一组最佳同步参数,以最优化平均入锁时间和数据有效率。利用理论推导出的解析公式,计算不同参数下的平均入锁时间和数据有效率,从而优选出最佳同步参数,并归纳总结最佳同步参数的特点。本文得到的同步参数可为实际工程提供参考。     

CCSDS建议在某新型航天器测控中的应用

CCSDS(空间数据系统咨询委员会)建议的AOS(高级在轨系统)数据传输机制和TM(遥测)信道编码,较好地满足了某新型航天器遥测功能服务于多数据源、信号格式采用帧结构以及链路采用高性能信道编码的要求。某新型航天器测控采用AOS建议的插入业务和位流业务专用虚拟信道分别解决了多个不同特征数据源的遥测数据等时传输问题;采用CCSDS建议的传送帧结构满足了非相干测量功能对下行信号的要求;同时参考CCSDS遥测同步和信道编码建议中Turbo码的码型设计和码块同步方法,完成了下行链路高性能信道编码设计。     

航天器再生伪码测距体制分析

再生伪码测距体制通过对上行伪码测距信号进行恢复,并重新调制到下行载波发送,可以获得可观的测距信号信噪比增益。对这部分增益的合理使用,可以获得较高的测距精度,也可以获得较短的测距时间,还可以提高遥测信号的功率。本文从测距码、捕获时间以及测距信号与遥控/遥测信号之间的相互干扰3方面介绍了再生伪码测距体制。     

基于纠删码的遥测链路丢帧恢复技术

针对遥测系统在恶劣天气条件、航天器姿态调整、天线指向偏离、脉冲干扰等各种因素影响下出现的遥测信号闪断以至接收机丢帧问题,提出一种适用于闪断信道的纠删码技术,用于恢复丢失的数据帧.首先介绍LDPC（低密度奇偶校验）纠删码的编译码算法,然后构造一种以短码长的随机码为外码、IRA（不规则重复累积）LDPC码为内码的级联纠删码,最后给出纠删码的应用策略和实现纠删码所需的CCSDS（空间数据系统咨询委员会）协议扩展.通过仿真实验和分析,得到了LDPC纠删码和级联纠删码的纠删性能,得出级联纠删码与LDPC纠删码均可获得接近理想的纠删性能的结论,且级联纠删码的构造更为灵活,可适应不同的应用环境,对CCSDS协议进行适当扩展后即可支持纠删码在CCSDS遥测链路中的应用.     

基于LAS码的星群多目标测控技术研究

针对星群多目标同时测控问题,基于星群轨道根数的时延特性和多普勒频移特性分析可得,星群多目标测控的上行链路遥控与测距信号可实现S CDMA（Synchronous Code Division Multiple Access,同步码分多址）,由于星间距离较小,下行链路遥测与测距信号满足QS CDMA（Quasi synchronous code division multiple access,准同步码分多址）.上行链路遥控和测距信号形式设计为PCM BPSK CDMA（Pulse Code Modulation Binary Phase Shift Keying Code Division Multiple Access,脉冲编码调制二进制相移键控码分多址）,上行链路信号采用Gold序列扩频;下行链路遥测和测距信号形式设计为PCM BPSK CDMA,根据总的时延差,提出下行链路采用基于等长脉冲间隔法构造的LAS（Large Area Synchronous,大区域同步）码扩频.结果表明：比特信噪比Eb/N0为10.5 dB时,遥控误码率为1＆#215;10 6;Eb/N0为9.6 dB时,遥测误码率为1×10^5——与达到相同误码性能的Gold序列相比有1 dB改善,因此,LAS码相比于Gold码能够获得更好的误码性能.     

基于FPGA的IRIG-B码国军标编解码设计

IRIG-B码作为航天航空遥测系统的主要时间,起着关键作用,IRIG-B码出自美国IRIG-106标准,所以IRIG-B码相关产品设计时也多以美标为主。随着国产化进程的不断推进,国产遥测系统中自主核心技术更是起到主导作用。设计基于IRIG-B码国军标,使用FPGA作为核心控制器,可高效精确地将GPS时间编码输出为B(DC)码格式,也可将B(AC)码时间快速准确的解析出来,经测试验证基于FPGA的IRIG-B码国军标标准的编解码设计准确度高、稳定性强,可应用在相关测试设备中。     

串行PCM码流解码电路设计与应用

测试台实现把接收到的±2. 5VPCM码流还原出原始数据信息,按照帧结构分路存储。该电路设计的关键是实现硬件同步,包括时钟同步、码同步和帧同步,并进行串并转换完成对高速PCM码的解调。给出了±2. 5VPCM码流经AD8138差分输出驱动后到HCPL2631光电耦合器的电路,将差分信号转换成TTL逻辑电平。本文主要详细讲述了如何利用差分变换后的波形提取位时钟信号。该电路设计已用于某弹上设备测试台,具有工作稳定,抗干扰能力强的特点。     

导航辅助下基于LAS码的天基多目标测控

中继卫星的天基测控是解决中低轨道航天器大范围、长时间、多目标测控的有效途径,但用户星到中继卫星的时延误差、多普勒频移校正误差等参数会对多目标测控带来干扰。针对该问题,首先分析了定位误差引起的时延误差、多普勒频移校正误差等因素,设计了天基多目标前向链路遥控SMA(S-band Multiple Access,S频段多址)信号形式和反向遥测链路SMA信号形式,选择与时延校正误差相匹配的LAS(Large Area Synchronous,大区域同步)码作为反向遥测信息的扩频码,建立了导航辅助的终端时延和频率预校正方案模型,可以有效消除多用户干扰。仿真表明,当Eb/N0≥10.5dB时,前向遥控信息误码率pe≤1×10~(-6),反向遥测信息误码率pe≤1×10~(-6),使用LAS码比Gold序列约有2dB性能改善,为基于我国天链卫星的中低轨道卫星稳定运行、载人航天交会对接以及后续空间站建设等任务的测控提供重要参考。     

同时传输遥测和伪码测距信号的GMSK技术

介绍了一种同时传输遥测和伪码测距信号的GMSK(高斯最小偏移键控)技术,分析了其调制及解调原理,推导了相关调制、解调及频谱公式,并与UQPSK(非平衡四相相移键控)体制进行了比较。通过对其频谱及误码性能的仿真分析得出,在非线性信道和高码速率下,基于GMSK体制的遥测和伪码测距系统比基于UQPSK体制的系统在包络恒定和频谱利用率方面具有明显优势。     

基于嵌入式技术的B码信号中同步脉冲提取方法的研究

首先对B码信号进行了详细地码型介绍和理论分析,然后提出了一种利用嵌入式技术来提取B码信号中同步脉冲的方法。该设计的核心部分是一片CPLD芯片,其内部实现了B码同步脉冲上升延的提取,脉冲宽度调制等功能。对设计过程中出现的关键问题,如脉冲宽度检测和毛刺信号的消除,本文提出了解决方法,并给出了仿真结果。与传统的方法相比,该设计方案具有精度高,体积小,成本低,工作稳定等优点。     

遥测系统中喷泉码的低延时改进算法

针对喷泉码应用于遥测系统时存在较大系统延时的问题,在对其延时特性进行分析的基础上,提出了一种改进的编译码算法.当编码器接收到部分数据符号时,按照预先制定的度选取策略和符号选取策略,选择当前编码符号的度和生成该编码符号的数据符号进行编码.该算法以减小编码延时为目标,通过分析编码符号发送速率的稳定性和可容忍的最长信号闪断时间可确定合理的编码延时.仿真得到了不同丢符号率下的编码延时、系统延时和所需的编码冗余,结果表明,与传统方案相比,改进方案的编码延时减小了一半以上.通过理论分析和仿真验证,得出了改进算法可明显减小基于喷泉码的遥测系统延时的结论.     

分组级短码长LT喷泉码的工程应用

针对LT喷泉码在准单向链路、高差错、链路恶劣易中断的信道环境应用时出现的运算量大、译码时延长、编码效率较低等问题,文章提出使用基于数据分块的分组级短码长喷泉码方案。其思想是将短码长LT码方案和分组级LT码方案结合起来,并且在数据子块的度序列生成过程中加入度值检测机制。实验仿真结果表明:与已提出的LT码方案相比,该方案能够有效地降低译码开销、计算代价和译码时延,提高系统的最大传输效率。     

一种新的Turbo码同步字模板的性能研究

介绍了CCSDS(空间数据系统咨询委员会)建议中不同编码率下的Turbo码同步字模板,分析了其自相关函数及峰值副瓣电平特性,据此提出了具有更好自相关函数的新同步字模板。通过对2种同步字的接收机同步检测性能的仿真分析,发现在同步字长度为128bit和192bit的情况下,新同步字模板在漏检率、错锁率等同步性能上得到较大改善。     

一种新型的嵌入式B时间码接口终端的设计

在分析了B码码型特点及其接口终端基本工作原理的基础上,提出了一种新型的嵌入式B时间码接口终端的设计方法。该终端是由少量外围解调电路,一片复杂可编程逻辑阵列芯片和一片C805F系列单片机芯片组成的。对设计中存在的难点,如交流码的解调,同步脉冲信号的提取等部分,提出了较为新颖的解决方案。最后介绍了设计中使用的嵌入式芯片的性能特点。与传统的方法相比,该设计方案具有体积小,成本低,工作稳定等优点,完全能够替代传统的B码机箱的功能。     

信道时延自动测量技术在时统系统中的应用

本文详细介绍了信道时延自动测量技术的原理、实现方案及测量方法。在使用超短波电台传输B码信号的场合，利用该方法测量信道的传输时延并进行自动时延修正，可以使站间同步精度优于20μs。     

全定制芯片的测试码产生方法

针对全定制设计的芯片提出人工产生测试码的方法.该方法充分利用功能验证程序,从中挑选出对测试有用的信息,经过转换得到满足基本故障覆盖的测试码;再结合芯片自身的结构特点,合理利用芯片内部的调试结构,并按功能部件利用调试链路追加测试码,从而补充完善得到比较完备的测试码.     

基于Viterbi算法的扩频码与信息序列联合估计

针对短码DSSS（Direct Sequence Spread Spectrum,直接序列扩频）信号扩频码MLE（Maximum Likelihood Estimation,最大似然估计）问题,提出了一种基于Viterbi算法的扩频码搜索方法,并将其应用到同步CDMA（Code Division Multiple Access,码分多址）信号的扩频码估计中.该算法利用了扩频码码元为±1的先验知识,以向量的2-范数平方或1-范数作为度量值;每次判决扩频码码元时,计算2条可能路径的度量值,并选择使度量值最大的那条路径作为幸存路径,最终的幸存路径即为估计的扩频码;所提算法不仅计算复杂度低,而且能同时估计扩频信号的扩频码和信息序列.仿真实验表明,本算法在低信噪比时同样具有较好的性能.     

深空测控再生伪码测距技术研究

针对深空测控任务中低信噪比情况下的航天器高精度测距问题,对再生伪码测距技术进行论述。介绍再生伪码测距技术原理,再生伪码测距通过再生方式消除信号上行链路噪声,提高了信噪比,但需要复杂的相关器;分析再生伪码测距采用的陶思沃斯码结构,详细论述再生伪码测距信号的地面上行、星上再生、地面下行处理过程,重点介绍各处理过程中的指标条件,并对再生伪码测距进行误差分析;重点对比分析再生伪码测距与传统透明转发测距,指出前者适合于深空低信噪比条件下的高精度测距,后者适用于近地高信噪比条件下的测距。     

一种卫星延时遥测分类处理和下传方法

延时遥测是掌握卫星在测控站不可观测弧段工作状态的重要手段,在深入分析卫星遥测参数特征的基础上,对卫星遥测参数按类型进行分类处理,提出了对各类延时遥测参数不同的处理、存储和下传方法;实现了下行遥测码速率受限情况下优化利用卫星存储资源和下行信道资源,使地面可准确掌握卫星在不可观测弧段的工作状态,尤其为不可观测弧段异常问题的判断和定位提供有效的遥测数据支持;实现了延时遥测数据的自主存储和下传,大大减轻了地面测控站的控制工作量.该延时遥测方法已成功应用于某卫星,取得了良好的应用效果.     

GPS接收机数字码跟踪环性能研究

建立了伪码捕获和跟踪过程的数学模型;推导出了伪码捕获的检测概率和虚警概率,提出了改进的双Dwell搜索方法;对一阶、二阶、三阶DDLL的动态跟踪性能及输入随机噪声影响进行了定量分析。研究结果表明,双Dwell搜索方法能显著缩短平均捕获时间,应根据不同的系统动态特点,选择不同的环路参数,以优化码跟踪环的特性。