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航空卫星数字接收机的设计与实现

张力强  
【摘要】: INMARSAT航空卫星通信系统不仅为飞机提供可靠的话音和数据通信业务,而且可传输有关空中交通控制、飞机操作控制等信息,从而显著改善飞行安全条件。本文在对航行卫星系统协议研究的基础上,设计并实现了多个卫星信道的数字接收。 本文首先概括地介绍了INMARSAT航空卫星通信系统组成和应用;然后分析了系统的硬件平台设计,由于FPGA具有高速数字信号处理的能力,适用于实时信号处理,本文以Altera公司的Cyclone II为核心器件设计了卫星接收机的数字部分硬件电路;接着重点讨论了卫星接收机基带数字信号处理的实现方案,基带数字信号处理包括帧同步、解交织、Viterbi译码和去扰码等四部分,航空卫星系统有多个信道,不同信道具有不同的传输特性和信道结构,本文针对不同的信道特性提出了多种解决方案,文中详细阐述了各部分的设计思想和设计方法,给出了采用硬件描述语言在Quartus II开发环境下各模块的FPGA实现过程和仿真结果;最后介绍了基于SOPC Builder开发环境的Nios II系统设计,包括Nios II嵌入式软核处理器和所有所需的外设及接口模块,Nios II系统硬件平台的实现为系统软件开发奠定了基础。 经过现场实测,本文的设计能够达到预期目标。本设计结合了FPGA的高速处理能力和嵌入式处理器的灵活性,能够很好地适应快速变化的协议和性能需求。本课题的实现为INMARSAT航空卫星系统的研究提供了物理层原始数据,具有良好的实际应用价值。


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