低信噪比下CPM信号捕获研究

发布时间：2017-06-07 13:03

  本文关键词：低信噪比下CPM信号捕获研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：目前卫星通信技术比较成熟,通常采用的调制技术是二进制相移键控,然而功率和带宽双重受限的现象使得新信号调制体制成为研究方向。为了提高卫星通信系统的有效性和可靠性,需要采用高效的调制技术。连续相位调制(CPM)技术具有恒定包络、相位连续的优良特性,能够保证CPM调制信号经过非线性功率放大器后频谱不会被扩展。CPM技术的功率和带宽利用率都很高,已经被应用到卫星通信系统中,如CPM信号中的SOQPSK信号已成为UHF卫星通信军标MIL-STD 188-181、航空测遥系统IRIG 106-04标准的建议波形。在微弱信号、大多普勒频移的环境下怎样捕获CPM信号是一个待解决的技术问题。本文主要研究的内容是采用成型偏移四相相移键控(SOQPSK)调制、m序列进行扩频的卫星信号捕获技术。首先介绍了卫星信号的格式;CPM调制技术,着重讨论了SOQPSK信号的形成过程和性质;扩频的理论基础,重点讨论了直接序列扩频技术,给出了m序列的产生器和特点。其次推导了基于最大似然估计的捕获原理,指出其实质可以理解为在多普勒频率和码相位两个维度上进行搜索,在此基础上引出基于快速傅里叶变换(FFT)的捕获方法,并且对相干积累(COH)、非相干积累(NCH)、差分积累(DFC)三种方法的统计量表达式进行了数学推导。同时,通过仿真分析,比较了它们的捕获性能,指出相干积累在提高信噪比增益方面的效果最好。然后,为了降低系统的复杂性,给出了一种简化运算量的方法,它可以显著地减少FFT的运算次数,有效地降低了捕获算法的计算量;再次对捕获模块输出的多普勒频率和码相位的粗估计值进行细化,实际仿真效果很好,能够使细化的频率和码相位更加接近真值。最后提出一种圆周相关双块补零算法和改进差分积累相结合的双频域捕获方法,它既能够克服导航数据信息变化对统计量的影响,还能在微弱信号环境下工作;同时,将本文算法与一篇文献中的算法进行了仿真对比,在相同的条件下,本文算法的捕获时间是文献中算法的七分之一,并且当信噪比低于-22dB时,本文算法的捕获概率逐渐高于文献方法。
【关键词】：捕获算法 圆周相关双块补零 连续相位调制 低信噪比
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN927.2
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 符号对照表11-12
• 缩略语对照表12-15
• 第一章 绪论15-21
• 1.1 研究背景15-16
• 1.2 研究课题16-19
• 1.2.1 信号捕获的必要性16-17
• 1.2.2 信号捕获问题的研究现状17-19
• 1.3 论文的结构19-21
• 第二章 GPS仿真系统基础知识21-29
• 2.1 概述21
• 2.2 卫星信号的简介21-22
• 2.3 调制及扩频技术22-26
• 2.3.1 恒包络连续相位调制22-24
• 2.3.2 直接序列扩频24-26
• 2.4 仿真系统模型26-29
• 第三章 捕获方法基础理论研究29-43
• 3.1 基于最大似然估计的捕获模型29-32
• 3.1.1 理论推导29-32
• 3.1.2 二维搜索32
• 3.2 基于FFT的捕获算法32-43
• 3.2.1 FFT计算相关函数的原理33-34
• 3.2.2 积累方法34-39
• 3.2.3 捕获涉及的几个问题39-43
• 第四章 捕获方法性能分析43-55
• 4.1 相干积累仿真实验43-47
• 4.2 非相干积累仿真实验47-49
• 4.3 差分积累仿真实验49-50
• 4.4 减小运算量、频率和码相位细估计50-55
• 第五章 无辅助的卫星信号捕获55-65
• 5.1 双块补零算法55-57
• 5.2 双块补零算法仿真分析57-58
• 5.3 算法的改进58-65
• 5.3.1 改进的差分积累58-60
• 5.3.2 双块补零算法与改进差分积累结合方法60-65
• 第六章 总结和展望65-67
• 参考文献67-71
• 致谢71-73
• 作者简介73-74

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