星载多形式下调制解调器地面测试设备研究

绪论

1.1课题背景
进入21世纪以来，卫星通信与人们的日常生活日益紧密，卫星通信作为卫星应用的重要方面，己经形成一个产业，成为国民经济中不可忽视的一个部分，所占的比重逐年增加。目前，卫星通信广泛应用于国内国际通信、国防通信以及广播电视等领域。随着现代通信技术、计算机技术、航天技术和半导体继承电路技术的不断发展，卫星通信也得到了飞速发展，它也是当前通信领域发展最为迅速的领域之一。
卫星通信相比其他通信方式具有明显的优势，尤其在实现通信不发达地区、人口稀少地区及边远地区的通信问题，卫星通信具有不可替代的作用。现在，世界上所有的国家，都非常重视卫星通信事业的发展，投入大量的资金和技术力量，以求在卫星通信方面占据一席之地。早期的卫星通信业务主要集中在话音业务和电视转播业务上，由于卫星通信具有覆盖范围广、频带宽、容量大、不受地理条件限制、性能稳定可靠、通信成本与地面距离无关等一系列优点，因此被人们广泛认同和使用，发展非常迅速，通信技术和航天技术日新月异的发展，为卫星通信技术进一步发展创建了良好的条件，各种新型业务不断地涌现出来。
传统的卫星通信仅仅提供透明的传输通信，包括卫星上的透明转发器和地球站的通道设备，发挥的是卫星在远距离通信上的成本优势，但是在地面光网络高速发展的挑战下，容量和成本的优势已经不复存在。现在的通信卫星转发器正朝着处理转发器的方向发展，通信卫星处理器具有强大的功能，通过对信号进行解调与再发，可消除上行链路中叠加于信号上的噪声，改善整个通信链路的传输质量；通过对信号解调之后再解调，对上行链路与下行链路进行分开设计，使得上下行链路实现不同的多址方式与调制体制，降低地面设备的复杂度；通过星上信号处理，实现用户通道的波束、功率、信道、频率的动态分配，提高卫星资源利用率[2]。未来的卫星通信将更多的发挥其在方便地通达各个网络的层次，以及提供不对称链路方面的优势。这种优势在业务上的表现就是，通信越来越方便地进入终端用户，客户所需要的信息和服务更快捷地直接传递给用户，如电视直播、数据信息广播、Internet下载、远程教育和培训、远程医疗、远程监控等⑴。

1.2立题的目的和意义
卫星功能的不断强大，使得作为关键技术的星载调制解调器日益复杂。星载调制解调器须具备小尺寸小、重量轻、功率有效等特点，同时由于现代卫星通信使用频率越来越高，电磁波很容易衰落，星载调制解调器必须具备大功率增益以补偿功率损失。另外还需满足星载调制解调器与地面通信网的兼容性。由于调制解调器设计的复杂性，研制成本也相应提高。但目前为止，我们无法对轨道上运行的卫星进行维修。基于这些缘由，必须先在地面实验室条件下进行模拟检测。
地面卫星的研制过程中必须进行大量的测试工作，来确保设计的正确性和可靠性。同时，通过测试，可以获知卫星的优缺点，进一步改进设计方案，提高卫星的质量。通过对星载调制解调器的测试，可以获知卫星频带利用率、功率利用率以及信道误码率等特征，从而检测出星载调制解调器的功能与性能是否达标，指导研制人员对卫星调制解调器进行进一步的改进。由此可见，星载调制解调器地面检测设备的研究与实现对于设计出功能全面、性能高的星载调制解调器的重要性。本课题来源于国家“十二五”某预研项目，进行星载多模式调制解调器地面检测设备的研究与实现。在不同的测试模式下，对星载调制解调器的功能以及性能进行测试，并检验各个接口是否匹配，验证系统软硬件的兼容性和可靠性。该星载调制解调器地面检测设备现已完成了研制并成功通过验收，对星载调制解调器进行了多种测试，保证了星载调制器及解调器各个功能达到指定要求。

1.3本文的主要研究内容
本文的主要研究内容是星载多模式调制解调器地面检测设备的设计，其中重点研究星载多模式调制解调器地面检测设备中测试控制软件的设计与实现，主要完成的工作有：
1、根据星载多模式调制解调器地面检测设备基本的功能需求和性能分析，确立了星载多模式调制解调器地面检测设备的组成以及总体的方案设计，设计了四种不同的工作方式对星载调制解调器进行测试。
2、根据星载多模式调制解调器地面检测设备要求，对星载多模式调制解调器地面检测设备测试控制软件的需求进行了分析：基本的功能需求、四种不同工作方式下的需求。
3、为实现星载多模式调制解调器地面检测设备测试控制软件与底层硬件之间的数据交换，采用PCI总线技术及专业芯片Pa9054，通过windriver进行驱动程序的开发设计。
4、采用VC6.0以及插件Xtreme Toolkit进行测试控制软件的开发设计，一方面设计软件的界面，实现友善的人机交互界面，便于工作人员操作；另一方面进行后台的控制，实现测试控制软件的控制功能：管理信道硬件单元、控制设备模式、进行信道管理以及顿处理和性能测试统计。

2 星载多模式调制解调器地面检测设备总体方案............ 4
2.1星载多模式调制解调器地面检测设备的组成 ............ 4
2.2星载多模式调制解调器地面检测设备基本功能需求分析 ............ 5
2.3星载多模式调制解调器地面检测设备工作模式 ............ 5
3 测试控制软件需求分析 ............ 12
3.1基本功能需求分析............ 12
3.2不同模式下软件需求分析 ............ 12
3.3本章小结 ............ 17
4 基于windriver的PCI驱动程序设计 ............ 18
4.1PCI总线简介 ............ 18
4.2PCI9054 芯片............ 19
4.3基于windriver的驱动程序开发 ............ 20
5 星载多模式调制解调器地面检测设备测试控制软件设计............ 28
5.1主要功能及其框架 ............ 28
5.2用户层模块设计 ............ 30
5.3调度层模块设计 ............ 35

结论
本文首先对星载多模式调制解调器地面检测设备的要求进行了介绍，针对这些基本要求，确立了总体设计方案，通过四种测试模式对星载调制解调器进行性能测试。星载多模式调制解调器地面检测设备测试控制软件与硬件部分共同作用完成了整个测试。概括全文，主要的工作有以下几方面：
(1)根据星载多模式调制解调器地面检测设备的要求，进行了总体设计方案的确立，四种测试模式的具体测试方式。
(2)根据星载多模式调制解调器地面检测设备的要求，对于测试控制软件的基本功能需要以及在四种不同测试模式下的需求进行了分析。
(3)为实现星载多模式调制解调器地面检测设备测试控制软件与硬件设备之间的数据传输，釆用PCI总线方式进行传输，设计了基于windriver的PCI驱动程序。
(4)根据星载多模式调制解调器地面检测设备需求，完成了对星载多模式调制解调器地面检测设备测试控制软件的界面设计以及后台控制等设计。
(5)对星载多模式调制解调器地面检测设备测试控制软件的主要功能进行了验证及测试，保证了测试控制软件能达到预期要求。

参考文献
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