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随着卫星通信技术的不断进步,为了满足卫星通信中日益增长的数据传输需求,高速调制解调技术在军事民用领域都具有很高的价值。本文对适用于卫星通信的16APSK调制解调器设计与实现进行深入研究,主要研究内容集中在高阶调制方式研究、高速并行架构设计、16APSK调制器的设计、16APSK解调器的设计几个方面。首先介绍了高速调制解调器的研究意义,国内外对卫星通信调制解调器的研究现状及发展趋势。随后研究了卫星通信中非线性信道特点,结合误码性能及实现复杂度,选择16APSK作为本文卫星通信中的通信体制。比较了三种已有的高速并行处理架构的优缺点,重点分析了调制解调器的理论基础,包括调制器和解调器的基本原理、数学模型及结构,并研究了调制解调器中成型匹配滤波、载波恢复、位同步及频率合成技术等关键技术。其次,对16APSK的星座图进行了优化设计,将4+12-ASPK星座图中内外圆的半径比选取为2.7,使其具有最佳的抗干扰性能。为了降低数据处理速率,以APRX结构为基础设计了调制解调器的全并行结构。重点研究了全并行高速调制解调技术,在调制器部分,主要研究了多相结构的并行成型滤波和采用了并行NCO的上变频技术。在解调器部分,研究了时域并行和频域并行两种匹配滤波结构,并对比了两者计算复杂度;比较了超前滞后门法、Gardner算法,研究了Gardner位同步环路,设计了并行位同步方案;研究了DD、极性判决等载波恢复算法,提出了一种改进的联合载波恢复技术,环路具有更大的载波频偏捕获范围和更稳定的跟踪性能,并设计了并行载波恢复方案;研究了串并转换时的偏移调整技术,设计了并行结构的高速数据接口。最后,在Xilinx平台上对信息速率为100Mbps的高速16APSK调制解调器进行设计与实现。详细阐述了16APSK高速调制器和解调器中主要功能模块的设计方法和调试结果,包括调制器中的多相结构并行成型滤波模块和并行NCO上变频模块,解调器中的时域并行匹配滤波模块、并行Gardner位同步模块、并行载波恢复模块等,并对各功能模块工作的正确性进行了验证。