14kHz频偏地空数据传输波形设计与实验验证

发布时间：2023-10-31 19:18

　　地空数据传输是地面站点与无人机点对点通信的业务之一,起源于军用领域。地空数据传输环境复杂多变,面临着高动态、多普勒频移大、通信距离远等问题。论文针对地空数据传输波形关键问题展开研究,提出了地空数据传输点到点通信方案并验证了方案的可行性,主要工作如下:第一,分析地空数据传输波形功能需求与性能需求,详细分析了同步精度、频率偏移与传输距离需求项。通过同步精度分析,定时偏差超过1/8个码片会造成码间信干比严重下降,故在4倍码片速率上设计粗同步与精同步方案;通过频率偏移分析,设计合适同步头结构与同步方案进行可靠同步;通过传输距离分析获得在高斯信道下接收机灵敏度为-110.3dBm,为实验室与外场测试提供参考值。第二,在理论与需求分析基础上进行波形设计。为了提高传输距离,我们采用扩频通信技术为基础并根据需求展开设计;为了在14kHz频偏内、低信噪比下进行可靠时频同步,我们设计了8段256序列的同步头结构,在接收机灵敏度点的捕获概率大于99.8%、虚警概率小于0.1%;此外,我们提出了一种基于多段同步序列的频率同步方案,在接收机灵敏度内可以保证残余频偏在1kHz以内;为了提升解调性能,采用导引与数据...

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 研究内容与意义
    1.3 论文结构及内容安排
第二章 地空数据传输波形研究现状
    2.1 无人机研究现状
        2.1.1 军用无人机
        2.1.2 无人机数据链
    2.2 地空数据传输系统研究现状
        2.2.1 技术简介
        2.2.2 常见数据传输系统结构
    2.3 时间同步研究现状
        2.3.1 粗同步
        2.3.2 精同步
    2.4 频率同步研究现状
第三章 地空数据传输波形需求分析
    3.1 波形功能需求与分析
    3.2 波形性能需求与分析
        3.2.1 同步精度分析
        3.2.2 频率偏移分析
        3.2.3 传输距离分析
        3.2.4 其它指标分析
第四章 地空数据传输波形设计
    4.1 方案总体结构
    4.2 基带发射机关键技术
        4.2.1 卷积编码
        4.2.2 码块交织
        4.2.3 扩频
        4.2.4 数据导引合并
        4.2.5 组帧
    4.3 基带接收机关键技术
        4.3.1 时间同步
        4.3.2 频率同步
        4.3.3 解扩
        4.3.4 信道均衡
        4.3.5 QPSK软解调
        4.3.6 维特比译码
    4.4 链路性能仿真
        4.4.1 链路结构
        4.4.2 时间同步性能
        4.4.3 频率同步性能
        4.4.4 误码率性能
        4.4.5 抗干扰性能
第五章 地空数据传输波形实验验证
    5.1 波形实现平台
        5.1.1 硬件平台
        5.1.2 软件平台
    5.2 波形关键技术模块实现
        5.2.1 卷积编码
        5.2.2 扩频模块
        5.2.3 时间同步
        5.2.4 频率同步
        5.2.5 解扩与信道均衡
        5.2.6 维特比译码
    5.3 资源消耗与时序分析
        5.3.1 资源消耗
        5.3.2 时序分析
    5.4 实验室实验验证
        5.4.1 链路带宽测试
        5.4.2 接收机灵敏度测试
        5.4.3 加速度测试
        5.4.4 传输延迟测试
        5.4.5 抗干扰测试
    5.5 外场实验验证
        5.5.1 传输距离测试
        5.5.2 加速度测试
第六章 结束语
    6.1 本文总结
    6.2 下一步工作的建议
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间的研究成果



本文编号：3859325