无人机扩频遥控链路Rake接收机设计
发布时间：2021-09-30 06:47
针对无人机起降阶段多径效应会引起遥控误码率性能下降的问题,提出了一种基于导频辅助的Rake抗多径算法。该算法通过在传输帧中插入导频符号和在遥控接收机中增加Rake抗多径模块的方式,使无人机遥控链路在多径信道下的误码率性能得到了显著改善。在高斯、莱斯、瑞利等信道条件下对算法进行了仿真,结果表明,该算法能够将无人机起降阶段的遥控误码率提高2～3个量级。实测数据进一步验证了该算法抗多径性能的有效性。
【文章来源】：电讯技术. 2019,59(05)北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
Ｒake抗多径遥控链路系统组成图地面遥控发送端在链路层传输帧协议中周期地
图2传输帧格式机载遥控接收端利用导频符号实现最佳信道参数估计达到相干接收。如图3所示，遥控链路接收机在完成码同步、载波同步后，将下变频后的I、Q支路信号送入Ｒake抗多径模块。图3Ｒake抗多径模块结构Ｒake抗多径模块由多径搜索、信道估计、最大比合并三部分组成。系统设计时在信道的前端几个符号放置导频符号用于多径的搜索与捕获，同时利用相应的导频符号进行信道估计，在信道多径变化不是非常剧烈的情况下，可认为一个数据长度内的信道是不变的，采用导频平均法进行信道估计。(1)多径搜索模块本文利用导频搜索多径，通过对接收信号和本地产生的扩频序列进行相干积分来检测多径成分。在搜索完成以后，记录每一径的延迟，用于每一径的时延校正。使用多个扩频符号来进行多径搜索，通过模值的叠加得到每一径的能量，可减少高斯白噪声对多径搜索准确性的影响。(2)信道估计模块本文采用导频辅助的信道估计方式。假设信道在一段较长的时间内保持不变，可把信道估计的间隔时间扩展到连续的几个时隙，从而提高估计的精度。根据估计出的复信道信息，得出相位调整需要的角度以及最大比合并系数。(3)最大比合并模块对每一径做完信道估计，并解扰解扩得到符号级的数据后，对当前径进行相位校正和根据最大比合并因子进行合并。4系统仿真4．1系统仿真模型基于上文遥控链路的组成架构，在Matlab中建立软件仿真平台，详细分析接收机性能，通过数据仿真，确定具体的设计方案和实现方式。遥控链路的系统仿真原理框图如图4所示。图4遥控链路系统仿真原理框图系统仿真由发射端模块、信道模块、接收模块三部分构成
?640)(0，－10)±54莱斯30(0，640)(0，－10)±5表2仿真参数设置表参数设置信号速率/(kb·s－1)102．4扩频因子50扩频后符号速率/(Mb·s－1)5．12多径分量最小可分辨时间间隔/ns195仿真时间/s1仿真点数102399针对瑞利信道仿真时，分别按照表1中信道模型1、模型2设置瑞利信道的多径延迟及多径功率，输入有Ｒake模块的遥控接收机及没有Ｒake模块的遥控接收机，分别进行误码率测试，测试结果如图5～6所示。图5针对瑞利信道1的仿真结果图6针对瑞利信道2的仿真结果加入瑞利信道后，多径效应引起脉冲信号的时延扩展，时延扩展引起码间串扰，造成链路接收机性能恶化。从仿真结果可见，在瑞利信道条件下，当多径时延大于多径分量最小可分辨时间间隔，载波环可保持多普勒的跟踪。但由于多径分量的存在，特别是当多径的延迟存在非整数倍码片延迟时(如信道模式2)，随着输入信噪比降低，常规的BPSK接收机测试出的误码率无法达到令人满意的结果。加入Ｒake接收技术后，对多径分量进行延时与相位校正并矢量合并后，使衰落的多径信号复合成加强的信号，随着输入信噪比增加，接收机测试出的误码率迅速降低，通信质量得到了较大的提升。针对莱斯信道，在仿真时分别按照表1中信道模型3、模型4设置莱斯信道的多径延迟及多径功率，输入有Ｒake模块的遥控接收机及没有Ｒake模块的遥控接收机，仿真结果如表3所示。表3针对莱斯信道的仿真结果输入信噪比/dB误码率测试结果有Ｒake接收机无Ｒake接收的扩频接收机100011001200由仿真结果可知
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Matlab的CDMA RAKE接收机性能仿真[J]. 李伟,张真,吕路静. 现代电子技术. 2015(05)
[2]扩频通信系统中Rake接收性能仿真研究[J]. 江斌,徐建良. 电子设计工程. 2013(07)
[3]Rake接收机基带实现方案和多径分量相位差估计方法[J]. 贾向东,傅海阳,杨龙祥. 北京邮电大学学报. 2011(04)
[4]GPS接收机抗多径技术研究现状与趋势[J]. 王尔申,张淑芳,张芝贤. 电讯技术. 2011(01)
[5]序列扩频UWB通信系统的Rake接收性能分析[J]. 匡麟玲,陆建华,郑君里. 清华大学学报(自然科学版). 2005(03)
硕士论文
[1]扩频通信系统中的Rake接收技术研究[D]. 齐凯.南京理工大学 2017
本文编号：3415327
【文章来源】：电讯技术. 2019,59(05)北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
Ｒake抗多径遥控链路系统组成图地面遥控发送端在链路层传输帧协议中周期地
图2传输帧格式机载遥控接收端利用导频符号实现最佳信道参数估计达到相干接收。如图3所示，遥控链路接收机在完成码同步、载波同步后，将下变频后的I、Q支路信号送入Ｒake抗多径模块。图3Ｒake抗多径模块结构Ｒake抗多径模块由多径搜索、信道估计、最大比合并三部分组成。系统设计时在信道的前端几个符号放置导频符号用于多径的搜索与捕获，同时利用相应的导频符号进行信道估计，在信道多径变化不是非常剧烈的情况下，可认为一个数据长度内的信道是不变的，采用导频平均法进行信道估计。(1)多径搜索模块本文利用导频搜索多径，通过对接收信号和本地产生的扩频序列进行相干积分来检测多径成分。在搜索完成以后，记录每一径的延迟，用于每一径的时延校正。使用多个扩频符号来进行多径搜索，通过模值的叠加得到每一径的能量，可减少高斯白噪声对多径搜索准确性的影响。(2)信道估计模块本文采用导频辅助的信道估计方式。假设信道在一段较长的时间内保持不变，可把信道估计的间隔时间扩展到连续的几个时隙，从而提高估计的精度。根据估计出的复信道信息，得出相位调整需要的角度以及最大比合并系数。(3)最大比合并模块对每一径做完信道估计，并解扰解扩得到符号级的数据后，对当前径进行相位校正和根据最大比合并因子进行合并。4系统仿真4．1系统仿真模型基于上文遥控链路的组成架构，在Matlab中建立软件仿真平台，详细分析接收机性能，通过数据仿真，确定具体的设计方案和实现方式。遥控链路的系统仿真原理框图如图4所示。图4遥控链路系统仿真原理框图系统仿真由发射端模块、信道模块、接收模块三部分构成
?640)(0，－10)±54莱斯30(0，640)(0，－10)±5表2仿真参数设置表参数设置信号速率/(kb·s－1)102．4扩频因子50扩频后符号速率/(Mb·s－1)5．12多径分量最小可分辨时间间隔/ns195仿真时间/s1仿真点数102399针对瑞利信道仿真时，分别按照表1中信道模型1、模型2设置瑞利信道的多径延迟及多径功率，输入有Ｒake模块的遥控接收机及没有Ｒake模块的遥控接收机，分别进行误码率测试，测试结果如图5～6所示。图5针对瑞利信道1的仿真结果图6针对瑞利信道2的仿真结果加入瑞利信道后，多径效应引起脉冲信号的时延扩展，时延扩展引起码间串扰，造成链路接收机性能恶化。从仿真结果可见，在瑞利信道条件下，当多径时延大于多径分量最小可分辨时间间隔，载波环可保持多普勒的跟踪。但由于多径分量的存在，特别是当多径的延迟存在非整数倍码片延迟时(如信道模式2)，随着输入信噪比降低，常规的BPSK接收机测试出的误码率无法达到令人满意的结果。加入Ｒake接收技术后，对多径分量进行延时与相位校正并矢量合并后，使衰落的多径信号复合成加强的信号，随着输入信噪比增加，接收机测试出的误码率迅速降低，通信质量得到了较大的提升。针对莱斯信道，在仿真时分别按照表1中信道模型3、模型4设置莱斯信道的多径延迟及多径功率，输入有Ｒake模块的遥控接收机及没有Ｒake模块的遥控接收机，仿真结果如表3所示。表3针对莱斯信道的仿真结果输入信噪比/dB误码率测试结果有Ｒake接收机无Ｒake接收的扩频接收机100011001200由仿真结果可知
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Matlab的CDMA RAKE接收机性能仿真[J]. 李伟,张真,吕路静. 现代电子技术. 2015(05)
[2]扩频通信系统中Rake接收性能仿真研究[J]. 江斌,徐建良. 电子设计工程. 2013(07)
[3]Rake接收机基带实现方案和多径分量相位差估计方法[J]. 贾向东,傅海阳,杨龙祥. 北京邮电大学学报. 2011(04)
[4]GPS接收机抗多径技术研究现状与趋势[J]. 王尔申,张淑芳,张芝贤. 电讯技术. 2011(01)
[5]序列扩频UWB通信系统的Rake接收性能分析[J]. 匡麟玲,陆建华,郑君里. 清华大学学报(自然科学版). 2005(03)
硕士论文
[1]扩频通信系统中的Rake接收技术研究[D]. 齐凯.南京理工大学 2017
本文编号：3415327
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/sousuoyinqinglunwen/3415327.html
