宽带扩频信号捕获与跟踪单元研究

发布时间：2017-08-04 10:08

  本文关键词：宽带扩频信号捕获与跟踪单元研究

  更多相关文章： 无人机 混合扩频通信 捕获 跟踪 FPGA Vivado

【摘要】：随着无人机领域的快速发展,无人机与地面站之间的快速通信、保密通信变得越来越重要,而且随着无人机传送数据类型的不断丰富,通信带宽需求也在不断扩大。扩频通信最早作为军方保密通信的重要技术形式,凭借其优秀的可靠性,抗干扰性以及多址性能被越来越多领域所采用。在宽带无线通信中,扩频通信存在着速率快,难捕获,跟踪容易失锁,移动目标多普勒频移等问题,需要研究一种可靠的快速捕获跟踪方法和工程实现方法,这也是目前该领域一大研究热点。本文基于FPGA硬件平台设计了一种面向高速大带宽信号传输的包括上下行链路的快速捕获跟踪系统,系统通过捕获跟踪宽带扩频信号,在完成精同步的同时实现解扩解调,得出原始数据符号,送入后续解码模块处理。本文主要工作如下：1、提出了一种基于飞行器与地面站之间的包括上下行链路宽带混合扩频通信系统实现方案。系统上下行链路采用不同的扩频方式和调制方式。系统要求机载端完成直接序列扩频的软扩频信号的捕获跟踪以及解扩解调任务；地面站则完成机载端直扩加跳频的混合扩频信号的捕获跟踪及解扩解调任务。2、分析现有的扩频信号捕获跟踪算法,通过比较分析完成了对上行链路直接序列扩频系统捕获跟踪及软扩频信号解扩解调方案设计。3、根据整个系统的不同扩频增益要求,本文设计了一种增益可切换下行链路混合扩频系统的捕获跟踪以及解扩解调方案。4、研究并利用Xilinx公司最新的Kintex-7系列xc7k325tffg676-2 FPGA,以实现上述快速捕获跟踪及解扩解调系统方案。经过实际测试系统可以完成250MHz时钟速率,50Mchips的双向链路不同扩频通信模式模式下的捕获跟踪及解扩解调,并达到97%以上的捕获跟踪成功率,满足预期系统目标。
【关键词】：无人机 混合扩频通信 捕获 跟踪 FPGA Vivado
【学位授予单位】：北方工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN914.42
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-15
• 1.1 课题研究的背景及意义8-9
• 1.2 课题目前发展现状9-14
• 1.2.1 扩频信号捕获研究现状10-12
• 1.2.2 扩频信号跟踪研究现状12-14
• 1.3 论文主要工作和组织结构14-15
• 第二章 系统原理分析及系统整体方案设计15-41
• 2.1 伪随机序列15-17
• 2.2 软扩频技术原理17-26
• 2.2.1 直接序列扩频17-18
• 2.2.2 软扩频原理18-19
• 2.2.3 软扩频信号捕获跟踪影响因素19-20
• 2.2.4 软扩频信号捕获原理20-24
• 2.2.5 软扩频信号跟踪原理24-26
• 2.3 混合扩频技术原理26-34
• 2.3.1 跳频通信原理26-27
• 2.3.2 混合扩频通信原理27-28
• 2.3.3 混合扩频信号捕获跟踪影响因素28-29
• 2.3.4 混合扩频信号同步原理29-34
• 2.4 系统整体方案及结构34-41
• 2.4.1 宽带扩频捕获与跟踪单元结构34-36
• 2.4.2 系统实现平台36-37
• 2.4.3 系统同步引导序列定义37-38
• 2.4.4 系统传输帧结构定义38-41
• 第三章 上行链路直扩系统捕获跟踪方案设计及实现41-73
• 3.1 上行链路直扩系统整体方案设计41-43
• 3.1.1 上行链路直扩系统完成目标要求41-42
• 3.1.2 上行链路直扩系统整体处理流程42-43
• 3.2 上行链路直扩系统捕获跟踪方案设计43-45
• 3.2.1 直扩信号捕获与跟踪流程43
• 3.2.2 直扩信号捕获方案选择43-44
• 3.2.3 直扩信号跟踪方案选择44-45
• 3.3 上行链路直扩系统FPGA实现45-73
• 3.3.1 直扩系统FPGA实现总体方案45-49
• 3.3.2 直扩系统FPGA总体结构及接口49-51
• 3.3.3 直扩系统捕获FPGA实现51-57
• 3.3.4 直扩系统跟踪FPGA实现57-65
• 3.3.5 直扩系统解扩解调FPGA实现65-71
• 3.3.6 直扩系统其他模块说明71-73
• 第四章 下行链路混合扩频系统捕获跟踪方案设计及实现73-100
• 4.1 下行链路混合扩频系统整体方案设计73-75
• 4.1.1 下行链路混合扩频系统完成目标要求73-74
• 4.1.2 下行链路混合扩频系统整体处理流程74-75
• 4.2 下行链路混合扩频信号捕获与跟踪方案设计75-77
• 4.2.1 混合信号捕获与跟踪流程75
• 4.2.2 混合扩频信号捕获方案选择75-76
• 4.2.3 混合扩频信号跟踪方案选择76-77
• 4.4 下行链路混合扩频系统FPGA实现77-100
• 4.4.1 混合扩频系统FPGA实现总体方案77-83
• 4.4.2 混合扩频系统FPGA总体结构及接口83-85
• 4.4.3 混合扩频系统捕获FPGA实现85-92
• 4.4.4 混合扩频系统跟踪FPGA实现92-94
• 4.4.5 混合扩频系统解扩解调FPGA实现94-100
• 第五章 系统测试验证100-106
• 5.1 上行直扩通信系统硬件联调结果100-101
• 5.2 下行混合扩频通信系统硬件联调结果101-106
• 第六章 总结106-107
• 参考文献107-110
• 在学期间的研究成果110-111
• 致谢111

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