宽带卫星通信是当今通信领域的一个最重要发展方向。为了满足用户所需的服务质量,具有星上处理和交换功能的卫星ATM系统成为未来卫星通信发展的重点。本文基于星上10Gbps大容量ATM交换样机的研制,重点研究了信元预处理单元的设计与实现。本文的主要研究内容有:1.在简述ATM交换原理的基础上,根据技术指标给出了星上大容量ATM交换样机的总体设计方案,该方案对交换样机进行了结构划分,并阐述了各组成部分的具体功能。2.对信元预处理单元的设计进行了详细分析。信元预处理单元包括两个方向的处理过程:接收方向和发送方向。接收方向主要完成外部信元到内部信元的转换,发送方向主要完成内部信元到外部信元的转换。文中对本部分的具体功能进行了详细论述,并对各子模块进行了信号设计和参数选择。3.详细分析了信元预处理单元各主要模块的FPGA设计与实现过程,对各模块进行了功能分析和仿真验证;提出了位宽变换模块、微处理器接口和UTOPIA接口(通用测试操作物理层接口)的设计与实现方法,并完成了整个信元预处理单元的仿真验证工作。4.提出了信元预处理单元的测试方案,详细介绍了预处理单元的测试过程和测试方法。经过整个测试过程,分析测试结果表明:信元预处理单元实现了其预处理的功能,工作稳定,性能可靠,达到了设计要求。