本文關(guān)鍵詞：火星通信深空信道模型研究與模擬器實(shí)現(xiàn)

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【摘要】：本文以深空信道特性的研究為基礎(chǔ)，結(jié)合項(xiàng)目中繼網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架星座設(shè)計(jì)的結(jié)果，，建立了深空信道模型并研制了滿足深空通信協(xié)議演示驗(yàn)證需求的深空信道模擬器。在信道模型建立階段，本文對深空環(huán)境下多種影響電磁波傳播的因素進(jìn)行分析，在火星著陸器到火星中繼衛(wèi)星段，重點(diǎn)研究了火星大氣吸收和火星沙塵對電磁波傳播的影響；在火星中繼衛(wèi)星到地面測控站通信段，本文著重研究了太陽閃爍及信道中的損耗對電磁波的影響，此外還將銀河宇宙射線對電磁波的影響進(jìn)行了相應(yīng)分析。最終，基于上述研究，本文提出了基本符合課題中繼網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架的火星段和火星地球段信道模型。在信道模擬器研制階段，根據(jù)深空通信傳輸協(xié)議演示驗(yàn)證系統(tǒng)的需求，本文采用了上位計(jì)算機(jī)與FPGA硬件板卡結(jié)合的開發(fā)方式對信道模擬器進(jìn)行研制。在硬件邏輯部分，本文中采用了基于AXI4總線的嵌入式開發(fā)模式，編寫了實(shí)現(xiàn)緩存功能、延遲發(fā)送控制功能、誤碼添加功能的IP模塊，并通過調(diào)用配置Xilinx公司提供的PCI-E模塊實(shí)現(xiàn)了與上位機(jī)之間的高速通信和信道模擬功能。在軟件功能方面，本文設(shè)計(jì)了信道模擬器的軟件界面，并實(shí)現(xiàn)了星歷文件讀取查詢的功能，通過Windriver驅(qū)動(dòng)提供的PCI-E接口實(shí)現(xiàn)了延遲和誤碼率信息的動(dòng)態(tài)配置功能。經(jīng)過仿真和測試，本文中設(shè)計(jì)的深空信道模擬器能夠?yàn)樯羁胀ㄐ艆f(xié)議演示驗(yàn)證系統(tǒng)提供延遲精確控制、誤碼率動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)的信道模擬功能。
【關(guān)鍵詞】：深空信道模型 信道模擬器 隨機(jī)數(shù)生成
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN927
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 緒論8-14
• 1.1 本論文研究的目的與意義8
• 1.2 課題研究領(lǐng)域發(fā)展現(xiàn)狀8-13
• 1.2.1 深空通信主要特點(diǎn)8-9
• 1.2.2 火星探測發(fā)展歷史9-10
• 1.2.3 深空信道模型研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.4 深空信道模擬器發(fā)展現(xiàn)狀12-13
• 1.3 論文主要內(nèi)容安排13-14
• 第二章 深空信道模型研究14-45
• 2.1 火星中繼通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架14-17
• 2.1.1 火星通信系統(tǒng)14-15
• 2.1.2 火星中繼星座設(shè)計(jì)15-17
• 2.2 地球大氣17-20
• 2.2.1 地球大氣層18-19
• 2.2.2 地球大氣層對電磁波傳播影響19-20
• 2.3 火星大氣20-24
• 2.3.1 水汽21
• 2.3.2 風(fēng)21-22
• 2.3.3 火星大氣對電磁波傳播影響22-24
• 2.4 火星沙塵24-27
• 2.5 太陽風(fēng)噪聲27-35
• 2.5.1 太陽風(fēng)與行星聚合27-29
• 2.5.2 太陽風(fēng)對電磁波傳播的影響29-31
• 2.5.3 太陽風(fēng)影響下深空信道仿真31-35
• 2.6 銀河宇宙射線35-36
• 2.7 多普勒頻移36-39
• 2.7.1 理想情況多普勒頻移的計(jì)算與仿真36-38
• 2.7.2 改進(jìn)模型的多普勒頻移的計(jì)算與仿真38-39
• 2.8 通信鏈路損耗39-42
• 2.8.1 極化損耗39-40
• 2.8.2 饋線損耗40
• 2.8.3 自由空間損耗40-42
• 2.9 分段深空信道模型42-44
• 2.9.1 火星段信道模型42-44
• 2.9.2 火星地球段信道模型44
• 2.10 小結(jié)44-45
• 第三章 深空信道模擬器研制45-62
• 3.1 深空信道模擬器總體結(jié)構(gòu)45
• 3.2 深空信道模擬器硬件邏輯45-56
• 3.2.1 整體硬件邏輯框架45-47
• 3.2.2 收發(fā)模塊設(shè)計(jì)47-48
• 3.2.3 延遲模塊設(shè)計(jì)48-53
• 3.2.4 加誤碼模塊設(shè)計(jì)53-56
• 3.3 深空信道模擬器軟件結(jié)構(gòu)56-58
• 3.3.1 軟件界面56-57
• 3.3.2 上位機(jī)軟件結(jié)構(gòu)57-58
• 3.4 深空信道模擬器仿真與測試58-62
• 總結(jié)與展望62-64
• 參考文獻(xiàn)64-66
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文與研究成果清單66-67
• 致謝67

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李平,張紀(jì)生;俄羅斯深空測控通信技術(shù)的發(fā)展及現(xiàn)狀[J];電訊技術(shù);2003年04期

2 涂傳詒;太陽風(fēng)中磁流體湍流的特征和本質(zhì)[J];地球科學(xué)進(jìn)展;2002年06期

3 任海玉;高翔;閆毅;姚秀娟;李秀冰;;基于虛擬儀器的深空信道仿真器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J];電子測量技術(shù);2010年03期

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本文編號(hào)：804518