FPGA实现的TDRSS基带信号处理系统设计与验证

本文档深入探讨了基于FPGA的TDRSS（跟踪与数据中继卫星系统）基带信号处理系统的详细设计与实现。作者朱斌和曾孝平，来自重庆大学通信工程学院，针对TDRSS前向链路中的关键信号处理任务，提出了创新的设计策略。TDRSS对于国防和载人航天项目具有重要意义，它能够扩大对中低轨道航天器的覆盖范围并减少地面测控站的需求。 论文的核心内容聚焦于以下几个关键技术： 1. **非平衡QPSK** (Unbalanced Quadrature Phase Shift Keying, UQPSK)：作为一种调制技术，非平衡QPSK在TDRSS中被用于高效的数据传输，其抗噪声性能和编码效率得到了研究和优化。 2. **数字匹配滤波器** (Digital Matched Filter, DMF)：这是信号处理系统的关键组件，用于从接收的无线电信号中提取有用的信息，特别是在存在噪声和干扰的环境中，DMF能有效增强信号质量。 3. **PN码捕获** (Phase Noise Code Acquisition)：PN码是一种常见的码型，用于频率同步和时间基准保持。在TDRSS中，PN码捕获技术确保了与卫星信号的精确锁定，保证了数据传输的稳定性和准确性。 4. **多普勒频偏** (Doppler Frequency Offset)：由于卫星和地面站之间的相对运动，信号会经历多普勒效应，导致频率变化。设计中的系统需要具备处理这种频偏的能力，以保持通信的连续性和有效性。 论文通过FPGA的实际设计和实现，验证了所提方案的可行性和实用性。FPGA作为可编程逻辑器件，其并行处理能力和灵活性使得该系统能够在实时环境中高效地执行复杂的基带信号处理任务。 总结起来，这篇论文提供了一个完整的TDRSS基带信号处理系统设计方案，强调了FPGA在其中的关键作用，并展示了如何通过这些技术提高系统的性能和可靠性，这对于卫星通信领域的研究和技术发展具有重要的参考价值。