深空自主無線電系統(tǒng)中的同步技術(shù)研究.pdf

1、隨著深空探測技術(shù)的發(fā)展，人類迎來了深空探測活動的新熱潮。因此，深空通信技術(shù)也受到了極大的關(guān)注。目前，深空探測的國際間合作日益加深，與此同時也帶來了一些問題。不同國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。針對這些問題，美國國家航空航天局開發(fā)了自主無線電接收機技術(shù)。它不需大量有關(guān)信號特性的先驗信息，就可有效地接收信號。該技術(shù)主要應用于中繼多個深空航天器之間的通信信號。與傳統(tǒng)無線電接收機相比，它能自動識別輸入信號的

2、特性，自動重新配置接收機而進行接收。因此對于自主無線電接收機技術(shù)的研究具有重要的意義。
　　本文主要對于自主無線電接收機的基本結(jié)構(gòu)、調(diào)制識別模塊及載波同步模塊進行了研究，主要的工作如下：
　　(1)分析了自主無線電接收機的無線電信號模型，并總結(jié)了自主無線電接收機的優(yōu)越性。重點介紹了自主無線電接收機的基本組成模塊，特別是其各個參數(shù)估計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，研究了其最大似然

3、調(diào)制識別算法。針對接收機端無殘留載波頻偏的情況，對信號的似然函數(shù)進行處理。又因為載波相位和調(diào)制數(shù)據(jù)的未知性，對似然函數(shù)在載波相位和調(diào)制數(shù)據(jù)上進行了平均處理。進而得到一種基于最大似然方法的調(diào)制分類衡量標準，即歸一化的準對似然比衡量標準。該部分的主要創(chuàng)新在于針對接收機端由于經(jīng)頻率校正后仍可能存在殘留載波頻偏的情況，對獲得的歸一化的準對數(shù)似然函數(shù)進行了改進，使其在該情況下仍可正確地對MPSK調(diào)制信號在一定信噪比條件下具有較好的識別能力。

4、>　　(2)研究了經(jīng)典的鎖相環(huán)路，Costas環(huán)路的基本構(gòu)成。針對自主無線電接收機主要應用深空通信這一特點，以及深空通信中普遍存在的高動態(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線電接收機的載波同步算法。該算法是一種由二階鎖頻環(huán)輔助三階改進Costas環(huán)的載波同步算法。與傳統(tǒng)的Costas環(huán)相比，改進后的三階Costas環(huán)采用一種單一的結(jié)構(gòu)即可完成對所有MPSK調(diào)制信號的跟蹤。該同步環(huán)路同時需結(jié)