低信噪比短前导码突发通信接收机设计与实现

发布时间：2017-10-24 08:36

  本文关键词：低信噪比短前导码突发通信接收机设计与实现

  更多相关文章： 突发通信 信号捕获 信号同步

【摘要】：依靠着隐蔽性和短时性的特点,突发信号越来越受到大家的关注。但是突发信号的帧与帧之间是相互独立的,对接收机来说,需要在解调之前估计出每帧信号所需的参数。因此,如何能快速的对突发信号做出检测与同步,成为研究的重点。本论文设计和实现了在低信噪比短前导码条件下的突发通信接收机。本文利用Matlab对低信噪比突发通信中的捕获和同步问题进行了仿真。其中捕获部分采取仿真对比的方法,对基于能量、互相关和高阶累积量这三种常用的突发信号检测算法进行了仿真。Matlab仿真结果表明,在低信噪比条件下,互相关法由于前导码较短、频偏等因素致使其不能满足指标要求。高阶累积量法在Es/No=2dB时的漏检概率大于104已经不能满足论文中的指标要求。而能量比值法在低信噪比条件下仍可以满足指标要求。所以本文选择能量比值法作为信号捕获的算法。而在同步部分,详细仿真了帧同步联合频偏粗估计算法、定时同步算法、载波频偏细估计算法、载波相偏估计算法以及相位模糊算法。仿真结果表明,使用帧同步联合频偏粗估计算法,能精确估计到信号的起点,并可提高频偏的精度范围,加上后续的载波频偏细估计算法,可以实现30KHz的大频偏纠正。定时同步采用一种与载波频偏和相偏无关的OM估计算法,仿真表明该算法能够准确估计(0-3)T(采样周期)之间的随机值,从插值滤波器的仿真试验结果得出,线性插值和立方插值都能很好的纠正定时误差,考虑到算法的复杂程度和后续硬件的实现,本文采用线性插值进行定时误差的纠正。本文提出了使用VV算法完成相偏估计,仿真结果表明该算法可以纠正在-π/4至π/4内的任意误差值。最后对接收机整体模块仿真,接收机性能完全达到指标要求。算法仿真满足指标要求后,使用VHDL描述语言来完成各个模块HDL实现。同时给出了具体的测试方案,从硬件方面来验证文中设计的接收机性能。最后在DE2-115开发板上测试,结果表明接收机各个子模块正常工作,模块性能完全达到指标要求。本文设计的突发通信接收机,不仅可以应用到低信噪比突发通信中,还可以应用到其他非合作通信系统中。在突发事件应急通信系统以及军事通信系统中都有很大的应用价值。
【关键词】：突发通信 信号捕获 信号同步
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN851
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-14
• 1.1 研究背景10
• 1.2 国内外研究现状10-12
• 1.3 论文的主要研究内容与结构安排12-14
• 第二章 突发通信接收机分析与设计14-25
• 2.1 低信噪比短前导突发通信接收机总体架构14-16
• 2.1.1 低信噪比短前导突发通信接收机技术指标14
• 2.1.2 突发通信接收机主要功能模块分析14-15
• 2.1.3 信号模型15-16
• 2.2 突发通信接收机突发信号的检测16-18
• 2.2.1 能量比值算法主要原理16-17
• 2.2.2 基于互相关算法的信号检测原理17
• 2.2.3 基于高阶累积量信号检测算法基本原理17-18
• 2.3 突发通信接收机信号帧同步与频偏纠正算法18-20
• 2.4 突发通信接收机信号定时同步算法20-23
• 2.4.1 O&M定时误差估计算法21
• 2.4.2 插值算法21-23
• 2.5 突发通信数字接收机载波相偏纠正算法23-24
• 2.6 接收机相位模糊纠正24
• 2.7 本章小结24-25
• 第三章 低信噪比短前导突发通信接收机算法仿真25-47
• 3.1 低信噪比短前导突发通信发射机仿真模型25-26
• 3.1.1 突发帧结构25
• 3.1.2 发射机及信道模型25-26
• 3.2 低信噪比短前导突发接收机中各模块实现26-41
• 3.2.1 低信噪比短前导突发信号捕获仿真模块26-30
• 3.2.2 突发帧同步与载波频偏估计仿真模块30-34
• 3.2.3 突发定时同步仿真模块34-37
• 3.2.4 突发载波相偏纠正仿真模块37-39
• 3.2.5 解相位模糊仿真模块39-40
• 3.2.6 信噪比及功率估计40-41
• 3.3 低信噪比短前导突发系统总体仿真41-46
• 3.4 本章小结46-47
• 第四章 低信噪比短前导突发通信接收机FPGA实现与测试47-62
• 4.1 低信噪比短前导突发通信收发机整体架构47-53
• 4.1.1 突发通信收发机发射模块FPGA实现47-48
• 4.1.2 突发通信收发机接收模块FPGA实现48-53
• 4.2 低信噪比短前导突发通信接收机系统测试53-60
• 4.2.1 测试内容54
• 4.2.2 测试仪器与设备54
• 4.2.3 测试原理及方案54-57
• 4.2.4 测试步骤及测试结果57-60
• 4.2.5 测试结论60
• 4.3 本章小结60-62
• 第五章 全文总结与展望62-64
• 5.1 工作总结62
• 5.2 工作展望62-64
• 致谢64-65
• 参考文献65-68
• 附录68-74

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本文编号：1087964