0 引 言

　　2l世紀以來，隨著人類探索外太空活動的深入，深空探測正逐步成為航天活動的新熱點。1998年，美國國家航空航天局(NASA)在加州理工學院的噴氣推進實驗室(JPL)成立了深空通信和導航系統精英中心(DESCANSO)。DESCANSO負責管理和促進深空探測對通信和導航技術需求的創(chuàng)新和改革。中國走向深空探索的步是2007年的探月工程計劃——嫦娥奔月，它的成功標志著我國深空探測的開始，也是未來進行更遠深空探測的必然要求。因而研究深空測控通信技術就顯得非常重要。

　　隨著日益增加的通信容量，數據速率不斷增長，射頻頻譜變得越來越擁擠，所用帶寬越來越寬，使得信道間的相互干擾相當突出。在這種情況下，一種高帶寬效率數字調制方法應運而生——FQPSK。它具有調制信號的頻帶集中，旁瓣滾降快，包絡恒定的特性。另外還介紹了網格編碼調制(TCM)技術，它是近年發(fā)展起來的一種解決通信系統有效性與可靠性的方案。它可以在不降低有效信息傳輸速率、不增加信號帶寬的情況下，獲得明顯的編碼增益。因此特別適合在帶寬受限的信道中進行信息傳輸。

　　1 FQPSK體制

    FQPSK是針對高頻譜效率和高功率效率要求產生的一種調制方式。分析了其調制原理，和體制性能，與其他體制作了簡單比較，并針對解調結合現有算法，提出了載波同步和定時同步的實現。其中位定時與載波頻偏的聯合估計基于高速樣點法，而初始相位差的估計通過非線性變換并取模實現。計算機仿真結果表明，該方法是可行的，適合DSP實現。

　　FQPSK調制的關鍵在于除了對數字信號進行IJF編碼外，還在其后增加了一個交叉相關的運算單元，以減少其包絡起伏。原理圖如圖1所示。

　　1．1 IJF編碼原理

　　在數字傳輸系統中，與誤碼率有直接關系的是接收信號在取樣點上的值與理想值的偏差。若排除噪聲的影響，則誤差主要來源于傳輸過程中的碼間干擾和取樣點的定時抖動。在實際工程系統中，用奈奎斯特脈沖代表隨機二進制數據，他的主瓣占2b寬度。由于奈奎斯特脈沖拖尾的存在，使得合成波形的過零點向左或右偏移，產生定時抖動。另外，拖尾還會造成波形的幅度起伏，使誤碼率提高。IJF編碼的特點是采用一種新的基帶成形脈沖——時限雙碼元間隔脈沖，因其不存在振蕩尾巴，從而消除了碼間干擾和定時抖動?！　?/P>

    實現IJF編碼的方法有脈沖疊加法、橫向濾波器法和非線性濾波器法等幾種。非線性濾波器法實質上是一種分段合成IJF波形的方法。成型后的UF編碼波形僅由以下4種波形合成：即±So和±Se，其中So，Se波形如圖2所示。

　　實現時根據輸入的前一時刻和當前時刻碼元關系來確定該時刻的編碼輸出：

　　IJF編碼結果如圖3所示。

　　1．2 互相關及DSP實現

　　經IJF編碼輸出的波形有3 dB的包絡起伏，然后通過互相關來消除包絡起伏。具體相關過程是將I路和Q路的兩個碼元符號在每半個符號間隔內進行如下相關運算：

　　(1)I路信號為零時，Q路信號為峰值。

　　(2)1路信號為非零時，Q路信號值衰減到A

　　(3)Q路信號為零時，I路信號為峰值。

　　(4)Q路信號為非零時，I路信號值衰減到A。

　　當時，其包絡起伏接近0 dB，這種使信號幅度包絡恒定的方法是一種人為的拼湊方法，無法從原理上做到包絡恒定，而僅僅能達到某種程度的近似的包絡恒定。

　　在工程實踐中，使用了TI公司的TMS320C6711芯片。該芯片基于超長指令字的體系結構，非常適合于高強度的數學運算。C6711既能進行定點處理也能進行浮點處理。

　　在DSP實現時，按文獻的方法先將8種波形數據制表，然后進行逐符號映射，計算波形編號，得到地址，尋址波形表，輸出波形。交叉相關后波形如圖4所示。

　　FQPSK調制所具有的頻帶集中、包絡恒定的特性可使得調制信號通過帶限和非線性處理后有盡可能小的頻譜擴展，其優(yōu)良的頻譜特性與目前射頻譜資源緊張的形勢相順應。TCM在不增加帶寬和降低信息速率的條件下，可以提高整個系統的可靠性，尤其適合于在功率和頻率受限的信道中使用。而基于網格編碼調制的Viterbi譯碼算法具有較強的檢錯和糾錯能力。從TCM技術中可以看出：通過系統內部的組合優(yōu)化，可以使系統的整體性能得到極大的提高。