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。     

一种基于时间触发光纤通信网络时钟同步设计

为解决传统时间触发光纤通信网络(TTFC网络)的时钟同步拥堵问题,提出了基于改进型串行时间 码(IRIG-B码)的TTFC网络时钟同步方案。该方案采用了改进型的IRIG-B码作为时钟同步方式,改进型 的B码信号将同步周期和码元脉宽调整为传统B码的1%o,即改进型的B码信号为每毫秒1帧的时间串码,同时采用数据总线与时钟总线相分离的设计模式,避免了TTFC网络中发送端时钟与数据发生冲突的同时增加了对时的精度。为进一步验证方案的有效性,基于可编程逻辑器件(FPGA)逻辑设计搭建环境进行测试验证。最终试验结果表明,该方案能正确的进行数据收发,同时有效地避免了TTFC网络中的时钟与数据发送冲突,提高了系统带宽。     

基于ZYNQ的IRIG-B(DC)码设计与实现

通过对现有的IRIG-B(DC)码授时设备的调查研究发现,有的采用CPLD+AVR MCU实现方案,有的采用FPGA+DSP实现方案,芯片间连线较多,且PCB布线复杂.因此提出了采用ZYNQ器件实现IRIG-B(DC)码,数据交互主要在芯片内部实现,避免了芯片间较多连线,PCB设计简单,面积较小,有利于整机小型化设计....     

IRIG-B(AC)码解调技术浅析

我国标准化时统采用国际上通用的IRIG—B格式时间码(以下简称B码)作为用户设备的接口信号,具有可靠性高、接口标准、使用灵活方便等优点,推广使用以来得到了使用单位的一致好评。为各靶场试验任务的完成发挥了很好的保障作用。由于对B码特性认识的局限,有些用户设备B码接口终端在解调B码信号时还存在一些问题,主要表现在:1)不能正确获取时间信息(通常表现为获得的时间比时统的时间慢一秒);2)解调精度不满足要求;3)不能准确解调出秒准时点(或称秒相位);4)B码输入通道自适应能力较差。下面就将解调B码时产生上述问题的机理及相应的克服措施进行分析和讨论。     

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。     

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。     

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。     

复杂姿态下基于空时码的测控方法研究

为了提高复杂姿态条件下飞行器测控通信的可靠性,将LDPC(Low Density Parity Check,低密度奇偶校验)码和空时码级联,并采用2×1天线系统,建立了系统模型,阐述了信道参数估计方法,在此基础上提出了基于信道参数估计的空时软译码算法,使得空时译码器输出软信息给LDPC译码器,能充分利用LDPC的编码增益。仿真结果表明,不采用空时码时在π相位差附近出现很高的误码,导致通信中断;采用空时码能够保证在任何相位差的条件下保证误码率在一定的范围内,实现不间断测控。     

航空通信系统中的LDPC编译码研究

低密度奇偶校验码(LDPC)是目前最优秀的码字之一,其接近香农传输极限的性能使其成为第五代通信系统(5G)唯一的数据信道编码。介绍了LDPC码的编译码原理和迭代译码结构,并对码长为4096,码率为1/2的LDPC码进行MATLAB仿真和FPGA工程实现。仿真结果和工程实现结果均表明:所选取的LDPC码实现简单,性能优异,对航空通信系统中信道编码的选取具有重要的指导意义。     

认知无线电网络中的喷泉编译码技术研究

针对认知无线电网络（CRN）中授权信号时间和频率的不确定性导致CR用户工作频率甚至链路质量具有严重的时变性等特点,提出利用喷泉码的编解码技术解决上述问题。阐述了喷泉码的编解码原理,对喷泉码应用于认知无线电的系统性能进行了仿真分析．仿真结果表明．由于喷泉码无需反馈以及编解码复杂度低的特性,在CRN网络的时变信道环境下能实现链路维持,提高了系统的传输性能。     

基于贝叶斯模型的长码DS-CDMA信号扩频码与信息序列联合估计

 针对长码直接序列扩频码分多址(DS-CDMA)信号的盲解扩,在信号模型分析的基础上,提出了一种基于可逆跳跃的马尔可夫链蒙特卡罗(RJ-MCMC)扩频码和信息序列联合估计算法。该算法分别对建立的联合后验分布模型进行迭代抽样,并有效地在不同维数的子空间中跳转,从而构造一条马尔可夫链,使其平稳分布为待估参数的后验分布,最终拼接得到每个用户的完整扩频序列和信息序列估计。仿真结果表明:该方法在迭代二十几步时达到收敛;并且在功率相同和不同条件下,当信噪比(SNR)大于-9 dB时,估计序列与真实序列的相似度均超过0.95,信息序列的误码率低于0.01;同时算法对不同用户个数和不同调制样式具有较强的适应性,与Fast-ICA算法相比,估计性能平均提高了约3 dB。     

一种非视距信号环境下智能手机速度平滑定位方法CSCD

随着智能手机的普及,基于智能手机的位置服务深刻地影响了人们的生活。通常,智能手机内嵌有全球导航卫星系统(GNSS)芯片,通过跟踪导航卫星信号获得载波频率、载波相位和码相位信息,从而解算位置和速度信息。对于单点定位(SPP)技术而言,位置主要由码相位计算确定,而速度信息主要由载波多普勒频移信息计算确定。在复杂城市环境下,GNSS信号可能会被周围的建筑物反射,形成非视距(NLOS)信号。NLOS信号会导致额外的传输路径,并引起数十米的位置误差。由于速度比位置更精确,通常使用卡尔曼滤波器(KF)进行基于位置-速度(P-V)动态模型的位置平滑。提出了一种因子图优化(FGO)方法来减少NLOS引起的位置误差,将时间相关历史测量值添加到FGO中以优化当前位置估计,并采用两种鲁棒策略来减小NLOS条件下的位置偏差。最后,使用智能手机采集实际场景数据集进行了实验,结果表明FGO方法在速度辅助下可以获得更好的定位结果。     

Turbo乘积码编译码算法研究

介绍了基于Chase算法[1,3]的Turbo乘积码软入软出(SISO)迭代译码算法。对Turbo乘积码在加性高斯白噪声(AWGN)信道下的性能进行了仿真和分析,结果表明:Turbo乘积码译码复杂度较低,在编码效率较高时,仍具很好的译码性能。     

基于调制域增强副载波剥离的 GPS M码授权码流提取方法

针对 GPS M码授权码流获取问题,提出 1种新的基于调制域增强副载波剥离的方法。该方法利用 GPS C/A码和 M码码片起始位的相关性,在调制域上利用 BOC调制短码信息对 GPS M码信号进行累加增强,获取授权码流。首先,利用公开的 GPS C/A码辅助获取 GPS信号载波相位和 C/A码码相位;然后,分别利用获得的 GPS信号载波相位和 C/A码码相位,完成 GPS C/A码与交调量的剥离以及 M码授权码的初始相位对准;进一步,利用 BOC调制短码信息在调制域上实现累加增强,完成副载波剥离,获得 GPS M码授权码流;最后,利用实际采集信号对所提方法有效性进行了验证,并与现有方法进行了对比。结果表明,所提方法能够克服带宽内 P(Y)信号旁瓣能量对 M码授权码提 取的影响,可带来 3.5 dB左右的性能改善。     

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.     

基于数字滤波的低频时码秒脉冲抖动平滑方法研究

低频时码授时信号在接收时,由于环境等因素的影响会导致解调得到的低频时码秒脉冲出现抖动。为减小该抖动现象对低频时码定时精度的影响,基于我国低频时码授时系统(BPC),研究并设计基于数字滤波的秒脉冲抖动平滑方法,通过仿真实验,验证分析了最小均方误差(LMS)自适应滤波算法和卡尔曼滤波算法的有效性和抖动平滑性能。结果表明,低频时码秒脉冲的抖动现象可以通过BPC 1PPS (one pulse per second)和本地1PPS之间的相位差波动情况反映;LMS自适应滤波算法和卡尔曼滤波算法对BPC 1PPS的抖动平滑处理均有明显效果,卡尔曼滤波算法的抖动平滑效果更优,但存在一定的收敛时间,LMS自适应滤波算法的滤波结果响应速度快,但抖动平滑性能受滤波器阶数的影响。所以,在实际应用中,应根据实际需求选择合适的滤波器及相关参数。     

LDPC码在联合信源信道编码中的应用

介绍了LDPC码的编译码原理,建立了一种应用LDPC码的联合信源信道编码图像传输系统结构,对其性能进行了分析,并给出了LDPC码在联合信源信道编码中应用的进一步研究方向。     

AFDX虚拟链路路径实时寻优算法

航空电子全双工交换式以太网(AFDX)使用虚拟链路(VL)进行消息数据流通信,为提高AFDX的网络实时传输性能,以VL路径配置寻优为基础,提出了一种基于遗传算法的AFDX VL路径优化算法(POGA)。POGA以提高网络实时性为优化目标,并综合考虑网络负载均衡,以VL的路径信息作为染色体,通过遗传算子进行遗传寻优操作,选择促使AFDX网络实时性能最优的VL路径作为优化结果。利用仿真优化方法对POGA进行了实现,在典型AFDX网络1 000条VL的配置下,与负载均衡算法和最短路径算法进行了分析对比,结果显示分别有76.4%和77.4%的VL的传输实时性得到了增强,网络的实时传输性能分别提高了13.2%和12.9%。     

用重要性抽样方法估计分组码同时纠错和检错时的性能

研究用重要性抽样仿真方法估计线性分组码同时纠错和检错时的不可检错误概率。从理论上得到了最佳偏置转移概率和仿真效率的表达式。对 (1 5,7) BCH码和 (2 3,12 ) Golay码的仿真表明,重要性抽样是一种非常有效的仿真方法。     

MPEG2传输流协议分析及其在机载DVR中的应用

机载视频记录仪(DVR)是记录飞机视频信息的专用设备,用于完成对平显、下显、飞行员操作画面等多路视频信息的记录。分析了MPEG2系统层规定的传输流(TS)的码流格式,探讨了其在DVR中的应用的可能性及其优点。