无线通信系统中精确同步及多径分辨的硬件实现

发布时间：2022-10-05 18:31

　　多径信号分辨与估计问题早在上个世纪就引起了广泛关注,到目前为止,已经有许多相关的实现算法。随着应用需求的提高,对多径信号分辨问题提出了越来越高的要求。高精度的多径信号分辨算法是一个重要的研究方向。本文围绕多径信号时延估计问题,研究了经典的多径分辨算法,给出了基于泰勒级数多径分辨算法的硬件实现,并进行优化与测试。论文主要工作如下:首先,介绍了多径信号时延估计问题的研究背景和多径信号模型,然后给出了FPGA的基本结构与开发步骤。接着对多径信号时延估计问题进行理论分析,介绍了常用的时延估计算法,包括基本相关法、广义相关法、相位谱估计法等等。其次,研究了几种高精度的多径时延估计算法,主要有EM算法、WRELAX算法和基于泰勒级数展开的多径信号分辨算法。对基于泰勒级数展开的信号分辨算法进行扩频序列情况下的改进,并加入自适应门限算法设置检测门限,然后面向硬件实现做定点仿真。第三,设计了基于泰勒级数展开信号分辨算法的硬件实现总体架构,完成了各个子模块的硬件实现。这些子模块包括自适应门限部分、参数估计部分、信号恢复与暂存RAM更新部分、状态机部分、捕获模块、相关模块和RAM设计等。各模块的Models... 

【文章页数】：101 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
英文缩略语
第一章 绪论
    1.1 研究背景
        1.1.1 多径信号模型
    1.2 研究现状
    1.3 FPGA简介
        1.3.1 FPGA的基本结构
        1.3.2 FPGA设计流程
    1.4 论文研究内容和结构安排
第二章 多径信号分辨分析与典型时延估计方法
    2.1 多径信号检测
        2.1.1 单信号检测
        2.1.2 多信号检测
    2.2 多径信号估计性能分析
        2.2.1 单信号参数估计
        2.2.2 多信号参数估计
    2.3 典型时延估计方法
        2.3.1 基本互相关法
        2.3.2 匹配滤波器法
        2.3.3 广义相关法
        2.3.4 相位谱估计法
    2.4 本章小结
第三章 多径信号分辨算法
    3.1 基于EM算法的多径信号分辨
        3.1.1 EM算法简介
        3.1.2 EM算法在多径分辨中的应用
        3.1.3 EM算法仿真分析
    3.2 基于WRELAX算法的多径信号分辨
        3.2.1 WRELAX算法原理
        3.2.2 WRELAX算法仿真分析
    3.3 基于泰勒级数展开的信号分辨算法
        3.3.1 基于泰勒级数展开的信号分辨算法原理
        3.3.2 算法仿真分析
        3.3.3 针对扩频同步序列的算法改进
    3.4 本章小结
第四章 基于泰勒级数展开的信号分辨算法的硬件实现
    4.1 硬件总体架构
    4.2 定标方式
    4.3 算法模块
        4.3.1 自适应门限模块
        4.3.2 参数估计模块
        4.3.3 信号恢复与暂存RAM更新模块
        4.3.4 状态机设计
        4.3.5 算法模块整体仿真
    4.4 RAM模块
    4.5 捕获模块与相关模块
        4.5.1 FIR滤波器常用结构
        4.5.2 FIR滤波器设计实现
        4.5.3 捕获模块与相关模块仿真
    4.6 硬件设计综合及仿真
    4.7 资源消耗分析
    4.8 本章小结
第五章 优化与调试
    5.1 静态时序分析
    5.2 乘法器优化
    5.3 复位信号设计
    5.4 时钟系统与多时钟设计
    5.5 DDR2接口
    5.6 Chipscope介绍
    5.7 测试过程
    5.8 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 工作总结
    6.2 工作展望
致谢
攻读硕士学位期间的研究成果
参考文献


【参考文献】：
期刊论文
[1]高移动无线通信抗多普勒效应技术研究进展[J]. 范平志,周维曦.  西南交通大学学报. 2016(03)
[2]广义互相关时延估计声定位算法研究[J]. 景思源,冯西安,张亚辉.  声学技术. 2014(05)
[3]FPGA时钟设计[J]. 葛澎.  现代电子技术. 2011(11)
[4]时延估计技术研究[J]. 李雪梅,陶然,王越.  雷达科学与技术. 2010(04)
[5]FPGA器件设计技术发展综述[J]. 杨海钢,孙嘉斌,王慰.  电子与信息学报. 2010(03)
[6]在FPGA设计中ChipScope与MATLAB的应用[J]. 李辉,岳田.  无线电工程. 2010(01)
[7]水声信道多径时延估计的高分辨方法研究[J]. 陈韶华,相敬林,罗建.  系统仿真学报. 2005(11)

博士论文
[1]基于双基地声呐的港口航道水深实时监测技术研究[D]. 侯朋.大连海事大学 2010
[2]微弱多径信号时延估计技术研究[D]. 黎英云.华中科技大学 2009
[3]双/多基地雷达参数估计算法研究[D]. 张光斌.西安电子科技大学 2006
[4]基于时延估计的无线定位技术研究[D]. 周非.电子科技大学 2006
[5]时延及相关参数估计技术研究[D]. 易岷.电子科技大学 2004
[6]水下多目标定位关键技术研究[D]. 张群飞.西安电子科技大学 2003

硕士论文
[1]车载自组织网络节点同步的硬件实现[D]. 丁振.东南大学 2016
[2]车载自组织网络前导序列及前导检测算法设计[D]. 孟竟成.东南大学 2015
[3]FPGA静态时序分析的研究与实现[D]. 许天一.哈尔滨工业大学 2014
[4]无线信道多径时延估计及信道建模[D]. 张峻铭.电子科技大学 2013
[5]基于FPGA的FIR低通滤波器[D]. 高耀鸿.湖南大学 2012
[6]超分辨率多径信号时延估计技术研究[D]. 郭妩君.华中科技大学 2012
[7]无线通信系统的信道建模与仿真研究[D]. 于春锐.国防科学技术大学 2007
[8]基于窄带调幅广播信号的超分辨时延估计技术研究[D]. 李军.华中科技大学 2007



本文编号：3686285