大频偏、高动态扩频信号同步、抗干扰技术及实现

发布时间：2017-08-14 16:22

  本文关键词：大频偏、高动态扩频信号同步、抗干扰技术及实现

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【摘要】：扩频通信因其具有较强的抗干扰能力,而被广泛的应用于天基测控领域。Ka波段通信具有可用带宽宽、高速率以及较强的抗干扰性能的特点,因此,测控领域也正向该波段发展。由于Ka波段的频率大(26.5-46GHz),且发射机和接收机之间往往存在较大的相对运动速度和加速度,所以在Ka波段,接收机将承受很大的多普勒频偏和频偏变化率。另外,由于传输路径复杂,信号容易受到干扰,接收机的输入信噪比较低。因此,接收机如何在大频偏、高动态以及低信噪比的情况下正确解调出信号是完成通信和测控的关键。捕获和跟踪是接收机中的关键技术,本文将主要研究如何在大频偏和高动态的情况下完成信号的捕获和跟踪。本文的主要内容如下:(1):对扩频通信系统的基本原理和系统模型进行简要的介绍。主要内容包括直接序列扩频系统中的扩频码、伪随机码、m序列和Gold序列等相关概念,并对序列的相关性进行分析。最后简单的介绍下发射端与接收端的结构。(2):详细介绍了多种捕获方法。介绍了传统的时频二维搜索,并行码相位和并行频率搜索。最后为了解决大频偏和低信噪比的问题,提出了一种基于PMF-FFT的并行Tong检测方案。(3):详细介绍了锁频环、锁相环和码环的基础知识。为了克服高动态的影响,提出了一种二阶锁频环并行辅助三阶锁相环的结构,并且将其与单独的锁频环、锁相环进行仿真对比和分析。随后,为了进一步提高系统的抗干扰能力又提出了一些干扰抑制方法。(4):对系统的FPGA实现进行了较为详细的阐述,并在Xilinx的KC705开发板上对系统的各方面性能进行了测试分析,通过与指标要求的对比,验证了整体方案的可行性和可靠性。
【关键词】：扩频通信 捕获 跟踪 抗干扰 大频偏 高动态 FPGA
【学位授予单位】：北京理工大学
【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
• 第一章 绪论11-16
• 1.1 论文研究背景及意义11
• 1.2 国内外研究现状11-14
• 1.2.1 大频偏、高动态直扩信号捕获技术12-13
• 1.2.2 大频偏、高动态直扩信号跟踪技术13-14
• 1.2.3 干扰抑制技术14
• 1.3 论文研究内容及结构14-16
• 第二章 扩频通信基本理论及接收机技术16-24
• 2.1 扩频通信基本原理16
• 2.2 直接序列扩频系统16-18
• 2.3 伪随机编码理论18-22
• 2.3.1 伪随机码基本概念18
• 2.3.2 伪随机码的相关性18-19
• 2.3.3 m序列19-22
• 2.3.4 Gold序列22
• 2.4 直扩系统接收机结构22-24
• 第三章 直扩系统捕获技术24-37
• 3.1 时频二维搜索24-27
• 3.2 并行码相位搜索27-28
• 3.3 基于PMF-FFT的快速捕获算法28-31
• 3.4 Tong检测器31-33
• 3.5 恒虚警检测33-35
• 3.6 PMF-FFT、Tong检测捕获性能分析35-36
• 3.7 本章小结36-37
• 第四章 直扩系统跟踪技术37-58
• 4.1 锁相环37-43
• 4.1.1 鉴相方法40-42
• 4.1.2 环路滤波器的数字化42-43
• 4.2 锁频环43-44
• 4.3 跟踪环路误差分析44-45
• 4.4 载波环路仿真分析45-51
• 4.5 码跟踪环路51-54
• 4.6 抗干扰技术54-57
• 4.6.1 加窗重叠技术55-56
• 4.6.2 干扰抑制技术56-57
• 4.7 本章小结57-58
• 第五章 直扩接收机及其抗干扰技术的FPGA实现58-76
• 5.1 数字下变频（DDC）59-62
• 5.2 捕获模块实现62-63
• 5.2.1 伪码产生62
• 5.2.2 频偏信息62-63
• 5.3 跟踪模块实现63-68
• 5.3.1 锁频环64-65
• 5.3.2 锁相环65-66
• 5.3.3 码环66-67
• 5.3.4 失锁判断67-68
• 5.4 干扰抑制模块实现68-69
• 5.5 板上测试结果及分析69-75
• 5.6 本章小结75-76
• 结论76-78
• 参考文献78-82
• 攻读学位期间发表论文与研究成果清单82-83
• 致谢83

【参考文献】

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本文编号：673583