深空自主無(wú)線電系統(tǒng)中的同步技術(shù)研究.pdf

1、隨著深空探測(cè)技術(shù)的發(fā)展，人類(lèi)迎來(lái)了深空探測(cè)活動(dòng)的新熱潮。因此，深空通信技術(shù)也受到了極大的關(guān)注。目前，深空探測(cè)的國(guó)際間合作日益加深，與此同時(shí)也帶來(lái)了一些問(wèn)題。不同國(guó)家的航天器可能使用不同通信技術(shù)手段，例如不同的調(diào)制方式，編碼方式等。針對(duì)這些問(wèn)題，美國(guó)國(guó)家航空航天局開(kāi)發(fā)了自主無(wú)線電接收機(jī)技術(shù)。它不需大量有關(guān)信號(hào)特性的先驗(yàn)信息，就可有效地接收信號(hào)。該技術(shù)主要應(yīng)用于中繼多個(gè)深空航天器之間的通信信號(hào)。與傳統(tǒng)無(wú)線電接收機(jī)相比，它能自動(dòng)識(shí)別輸入信號(hào)的

2、特性，自動(dòng)重新配置接收機(jī)而進(jìn)行接收。因此對(duì)于自主無(wú)線電接收機(jī)技術(shù)的研究具有重要的意義。
　　本文主要對(duì)于自主無(wú)線電接收機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、調(diào)制識(shí)別模塊及載波同步模塊進(jìn)行了研究，主要的工作如下：
　　(1)分析了自主無(wú)線電接收機(jī)的無(wú)線電信號(hào)模型，并總結(jié)了自主無(wú)線電接收機(jī)的優(yōu)越性。重點(diǎn)介紹了自主無(wú)線電接收機(jī)的基本組成模塊，特別是其各個(gè)參數(shù)估計(jì)的順序及各模塊間的信息傳遞結(jié)構(gòu)。本文基于深空通信中普遍采用的MPSK調(diào)制信號(hào)，研究了其最大似然

3、調(diào)制識(shí)別算法。針對(duì)接收機(jī)端無(wú)殘留載波頻偏的情況，對(duì)信號(hào)的似然函數(shù)進(jìn)行處理。又因?yàn)檩d波相位和調(diào)制數(shù)據(jù)的未知性，對(duì)似然函數(shù)在載波相位和調(diào)制數(shù)據(jù)上進(jìn)行了平均處理。進(jìn)而得到一種基于最大似然方法的調(diào)制分類(lèi)衡量標(biāo)準(zhǔn)，即歸一化的準(zhǔn)對(duì)似然比衡量標(biāo)準(zhǔn)。該部分的主要?jiǎng)?chuàng)新在于針對(duì)接收機(jī)端由于經(jīng)頻率校正后仍可能存在殘留載波頻偏的情況，對(duì)獲得的歸一化的準(zhǔn)對(duì)數(shù)似然函數(shù)進(jìn)行了改進(jìn)，使其在該情況下仍可正確地對(duì)MPSK調(diào)制信號(hào)在一定信噪比條件下具有較好的識(shí)別能力。

4、>　　(2)研究了經(jīng)典的鎖相環(huán)路，Costas環(huán)路的基本構(gòu)成。針對(duì)自主無(wú)線電接收機(jī)主要應(yīng)用深空通信這一特點(diǎn)，以及深空通信中普遍存在的高動(dòng)態(tài)多普勒頻偏和低信噪比的情況，本文結(jié)合鎖頻環(huán)與鎖相環(huán)的技術(shù)提出了一種適用于深空自主無(wú)線電接收機(jī)的載波同步算法。該算法是一種由二階鎖頻環(huán)輔助三階改進(jìn)Costas環(huán)的載波同步算法。與傳統(tǒng)的Costas環(huán)相比，改進(jìn)后的三階Costas環(huán)采用一種單一的結(jié)構(gòu)即可完成對(duì)所有MPSK調(diào)制信號(hào)的跟蹤。該同步環(huán)路同時(shí)需結(jié)