低信噪比高动态下直扩信号载波跟踪技术研究

发布时间：2017-10-11 18:02

  本文关键词：低信噪比高动态下直扩信号载波跟踪技术研究

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【摘要】：扩频通信技术凭借良好的抗干扰性能和保密性能在现代测控通信系统中起着重要的作用,并广泛应用于航空航天和其它相关通信领域。在扩频通信中,跟踪是实现精确同步的关键技术。当通信载体处在高频段且进行高机动变轨运动时,会导致系统产生严重的多普勒效应,使得接收端具有很大的多普勒频偏、多普勒频偏变化率以及二次变化率。同时,当发射功率和天线增益受限和在传输过程中受损时,接收端的信噪比较低。当高动态和低信噪比共存时,将会大大增加实现精确的载波跟踪的难度。传统的载波跟踪算法主要是对动态跟踪性能和抗噪声性能的折衷,在高动态和低信噪比共存的条件下会出现跟踪误差较大或无法跟踪大频偏动态变化的情况。本文主要围绕直扩系统在高动态低信噪比条件下的载波跟踪技术展开研究,具体的研究工作和创新性成果如下:1.根据锁相环的跟踪精度高和锁频环的动态跟踪能力强的特点,传统的锁频环辅助锁相环算法只是将两种环路进行简单叠加,本文在此基础上根据每次的跟踪误差引入权值对两种环路的权重进行调整,设计了基于权值动态调整的锁频环辅助锁相环算法。新环路采用混合环路滤波器结构,根据实时误差进行权值上的动态增减,使跟踪精度在一定程度上得到提高。仿真结果表明,与常规的锁频环辅助锁相环算法相比,新环路在更低的信噪比条件下有着更好的跟踪灵敏度,并在相同的信噪比时有更好的跟踪精度。2.通过对信号参数理论进行研究,基于卡尔曼滤波的思想设计了一种基于平方根无迹卡尔曼滤波的自适应跟踪环路。环路舍弃了传统环路中的鉴别器模块,直接将接收信号和本地复现信号的相干积分结果作为滤波器的观测量,并利用滤波递推过程中的新息序列引入自适应渐消因子,同时对噪声矩阵进行迭代更新,以便获得更好的跟踪精度。通过仿真分析,在灵敏度和跟踪精度的性能上,新的环路优于平方根无迹卡尔曼滤波和基于权值调整的锁频锁相算法,表明了在高动态低信噪比条件下有着良好的性能。
【关键词】：扩频 高动态 载波跟踪 卡尔曼滤波
【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】：2016
【分类号】：TN914.42
【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15-23
• 1.1 论文研究的背景和意义15-16
• 1.1.1 研究背景15
• 1.1.2 选题的目的和意义15-16
• 1.2 国内外研究现状和发展趋势16-21
• 1.3 主要研究工作及内容安排21-23
• 第二章 低信噪比高动态条件下直扩信号跟踪的理论基础23-31
• 2.1 引言23
• 2.2 直接序列扩频通信的基本原理及特点23-24
• 2.3 载波跟踪算法的原理及衡量指标24-26
• 2.3.1 载波跟踪的原理24-26
• 2.3.2 算法的性能衡量指标26
• 2.4 高动态定义及对解调的影响26-29
• 2.4.1 高动态及其引发的多普勒效应26-29
• 2.4.2 多普勒对解调的影响29
• 2.5 本章小结29-31
• 第三章 低信噪比高动态条件下的锁频锁相环路31-63
• 3.1 引言31-32
• 3.2 载波跟踪环的鉴别器32-35
• 3.2.1 锁相环鉴别器33-34
• 3.2.2 锁频环鉴别器34-35
• 3.3 载波跟踪环路滤波器35-36
• 3.4 锁相环跟踪算法36-46
• 3.4.1 锁相环动态误差分析37-40
• 3.4.2 仿真环境40-42
• 3.4.3 PLL的仿真及性能分析42-46
• 3.5 锁频环跟踪算法46-54
• 3.5.1 锁频环动态误差分析46-49
• 3.5.2 FLL的仿真及性能分析49-54
• 3.6 基于权值动态调整的锁频环辅助锁相环算法54-62
• 3.6.1 算法原理54-56
• 3.6.2 判决因子的选取56
• 3.6.3 算法具体实现56-57
• 3.6.4 仿真结果及性能分析57-62
• 3.7 本章小结62-63
• 第四章 基于信号参数估计理论的载波跟踪方案设计63-85
• 4.1 引言63
• 4.2 卡尔曼滤波的基本原理63-66
• 4.3 无迹卡尔曼滤波66-70
• 4.4 基于平方根无迹卡尔曼滤波的自适应跟踪环路70-79
• 4.4.1 平方根无迹卡尔曼滤波70-72
• 4.4.2 自适应滤波72-75
• 4.4.3 跟踪方案设计75-79
• 4.5 仿真结果与分析79-83
• 4.6 本章小结83-85
• 第五章 总结与展望85-87
• 5.1 论文总结85
• 5.2 研究展望85-87
• 参考文献87-91
• 致谢91-93
• 作者简介93-94

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

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2 韩帅;王文静;陈曦;孟维晓;;基于UKF准开环结构的高动态载波跟踪环路[J];航空学报;2010年12期

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本文编号：1013941