基于MSP430和FPGA的MODIS信號基帶數(shù)字接收模塊的設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、TERRA和AQUA是美國EOS（地球觀測系統(tǒng)）中兩顆重要的衛(wèi)星，MODIS（中分辨率成像光譜儀）是搭載在TERRA和AQUA上的一個重要的傳感器。它是衛(wèi)星上唯一將實時的地球觀測數(shù)據(jù)通過X波段向全世界直接廣播，并可以免費接收的星載儀器。MODIS數(shù)據(jù)產(chǎn)品對氣象、農(nóng)業(yè)、軍事和對地觀察等應(yīng)用有重大意義。目前，國內(nèi)廠家及科研機構(gòu)對EOS接收系統(tǒng)還處于調(diào)研、技術(shù)儲備和前期開發(fā)階段，而國外進口的整套系統(tǒng)造價非常昂貴，因此自主開發(fā)MODIS數(shù)據(jù)的接

2、收系統(tǒng)變得非常必要。針對于此，本文提出基于MSP430單片機和FPGA的MODIS信號基帶數(shù)字接收的開發(fā)，通過基帶的解調(diào)、解碼等技術(shù)來恢復(fù)MODIS原始數(shù)據(jù)。
　　本文的主要研究工作有以下幾點：
　　1、針對MODIS信號的數(shù)據(jù)格式和衛(wèi)星發(fā)送端的處理過程，結(jié)合衛(wèi)星通信系統(tǒng)的知識，提出了一種MODIS信號的接收方案。闡述了MODIS信號接收系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成，并重點研究基帶數(shù)字接收模塊的設(shè)計。
　　2、闡述了數(shù)字基帶接收技術(shù)

3、中的模數(shù)轉(zhuǎn)換、QPSK數(shù)字解調(diào)，R-S碼，分組交織，卷積碼編解碼的原理，給出了整個基帶數(shù)字接收模塊的設(shè)計方案，并利用意法半導(dǎo)體公司的STV0299B數(shù)字解調(diào)解碼芯片和Xilinx公司FPGA芯片XC3S2000研制了實時的基帶接收的硬件電路。
　　3、通過2IC總線技術(shù)實現(xiàn)MSP430F169單片機對STV0299B的控制，完成數(shù)字解調(diào)等功能。
　　4、在FPGA中實現(xiàn)了幀同步、解交織器、R-S譯碼器等模塊的設(shè)計，并且在R-

4、S譯碼算法的設(shè)計中引入了流水線機制，提高了譯碼的效率。
　　5、完成了MODIS信號基帶數(shù)字接收模塊的全部硬件設(shè)計和軟件算法的設(shè)計，并實現(xiàn)與PC的連接，結(jié)合PC端的MATLAB軟件環(huán)境形成一個測試平臺系統(tǒng)。
　　在方案中，通過對設(shè)計程序的FPGA軟件仿真，驗證了模塊設(shè)計的正確性。結(jié)合PC端的測試平臺，按照MODIS的數(shù)據(jù)格式和預(yù)處理方法進行模塊的測試，根據(jù)MATLAB讀取的數(shù)據(jù)和誤碼率分析，證明MODIS基帶數(shù)字接收模塊達到