基于高动态的低轨卫星载波同步技术研究

发布时间：2020-12-11 01:15

　　为了满足各地区宽带接入的需求,在5G标准中,提出了星地融合的概念,拟引入卫星网络对海洋、空域、偏远山区等地进行覆盖。低轨卫星凭借时延短且卫星星座的容量大等优势而备受关注。在低轨卫星作为通信中继站的系统中,终端和卫星之间因存在较大的相对速度和加速度而处于高动态环境中。在高动态环境下,多普勒频偏具有高阶时变特性,从而加大了接收端对信号进行捕获和跟踪的难度。因此,本文针对低轨卫星高动态环境下的载波同步技术展开研究。本文将高动态场景中的载波同步分为载波频率捕获和载波相位跟踪两个过程。在载波频率捕获方面,本文提出了两种高精度的频率捕获算法,分别是级联式算法和星历辅助算法。级联式算法通过把优化后的离散Chirp傅里叶变换和优化后的导频辅助检测的最大似然估计算法级联,来实现高动态场景中的频率捕获。另外,本文在星历辅助算法中,基于地心固定坐标系推导了含二阶变化率的多普勒频偏估计方法,然后对补偿多普勒频偏及变化率后的信号完成残余频偏的估计。在载波相位跟踪方面,本文建立了相位、频率和频率一阶及二阶变化率的非线性系统模型,推导了扩展卡尔曼滤波（EKF）和无迹卡尔曼滤波（UKF）算法。并针对UKF中观测噪声的... 

【文章来源】：重庆邮电大学重庆市

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
注释表
第1章 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 载波频率捕获
        1.2.2 载波相位跟踪
    1.3 主要研究工作及内容安排
第2章 系统架构与信号模型分析
    2.1 引言
    2.2 卫星移动通信系统架构
    2.3 基于DVB-S2X的系统架构
    2.4 信号数学模型分析
    2.5 本章小结
第3章 高动态下的载波频率捕获算法研究
    3.1 引言
    3.2 基于ODCFT和 O-PA-ML的级联式载波频率捕获算法
        3.2.1 经典载波频率捕获算法
        3.2.2 ODCFT算法
        3.2.3 O-PA-ML算法
        3.2.4 ODCFT和 O-PA-ML结合的级联式算法
    3.3 基于星历辅助的载波频率捕获算法
        3.3.1 星历辅助的多普勒频率估计
        3.3.2 基于星历辅助的高阶载波频率捕获算法
    3.4 本章小结
第4章 高动态下的载波相位跟踪算法研究
    4.1 引言
    4.2 传统卡尔曼滤波类算法
        4.2.1 扩展卡尔曼滤波
        4.2.2 无迹卡尔曼滤波
    4.3 R-自适应无迹卡尔曼滤波算法
        4.3.1 观测噪声的协方差矩阵R
        4.3.2 自适应比例因子α
        4.3.3 R-自适应无迹卡尔曼滤波
    4.4 基于R-自适应无迹卡尔曼滤波的载波相位跟踪
    4.5 本章小结
第5章 仿真平台搭建与算法性能分析
    5.1 引言
    5.2 基于DVB-S2X的物理层仿真平台介绍
    5.3 载波频率捕获算法性能分析
        5.3.1 频率捕获算法仿真条件和性能指标
        5.3.2 星历表辅助的多普勒频率估计分析
        5.3.3 频率捕获算法仿真结果与分析
    5.4 载波相位跟踪算法性能分析
        5.4.1 相位跟踪算法仿真条件和性能指标
        5.4.2 相位跟踪算法仿真结果与分析
    5.5 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间从事的科研工作及取得的成果



本文编号：2909631