發(fā)布時(shí)間：2017-07-08 04:10

  本文關(guān)鍵詞：飛行器間無(wú)線通信波形關(guān)鍵技術(shù)研究與驗(yàn)證

  更多相關(guān)文章： 數(shù)據(jù)鏈 物理層 時(shí)間同步 單載波頻域均衡 數(shù)字中頻

【摘要】：空中的多個(gè)飛行器節(jié)點(diǎn)可以構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信,多個(gè)子節(jié)點(diǎn)可以將位置和傳感器等數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)匯集到主節(jié)點(diǎn)做總體的分析處理,主節(jié)點(diǎn)向子節(jié)點(diǎn)發(fā)送控制信號(hào)。本文設(shè)計(jì)了一種通信鏈路應(yīng)用于空中飛行器間的無(wú)線通信,并完成了物理層波形傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)和驗(yàn)證。文中首先研究了擴(kuò)頻通信、數(shù)字中頻、時(shí)頻同步、信道估計(jì)與均衡等關(guān)鍵性技術(shù),然后分析了項(xiàng)目提出的需求,參考現(xiàn)有的軍用通信鏈路和通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),提出物理層波形傳輸?shù)脑O(shè)計(jì)方案。本文的內(nèi)容分為以下三個(gè)方面:第一,設(shè)計(jì)物理層技術(shù)方案并做性能仿真。本文設(shè)計(jì)的物理層鏈路采用CRC、卷積交織技術(shù)進(jìn)行基帶信道編碼和16倍直接擴(kuò)頻,調(diào)制方式為QPSK,通信速率137kbps。數(shù)字中頻部分將帶寬5MHz的基帶信號(hào)采樣率增加到64倍,然后調(diào)制到頻率70MHz的中頻載波上。時(shí)間同步采用訓(xùn)練序列直接相關(guān)法,達(dá)到1/4碼片精度。信道估計(jì)均衡采用單載波頻域均衡技術(shù),使鏈路可以抵抗1kHz頻偏。仿真結(jié)果表明,物理層鏈路可以在b0E N為6dB時(shí),達(dá)到610-級(jí)別的通信誤碼率。第二,實(shí)現(xiàn)物理層鏈路,并進(jìn)行功能仿真,驗(yàn)證波形。鏈路的每個(gè)模塊在FPGA芯片中實(shí)現(xiàn)后,都使用仿真工具測(cè)試驗(yàn)證信號(hào)波形。實(shí)現(xiàn)時(shí)間同步模塊時(shí),采用多路多相的匹配濾波結(jié)構(gòu),節(jié)省了硬件資源。數(shù)字中頻模塊分三級(jí)實(shí)現(xiàn)速率的上采和下采,使濾波器階數(shù)不致太高。第三,在實(shí)物設(shè)備搭建的硬件平臺(tái)上測(cè)試通信功能和誤碼率性能。先在上電狀態(tài)下驗(yàn)證各個(gè)模塊的信號(hào)輸出和功能。最后測(cè)試整個(gè)鏈路的波形傳輸誤碼率,結(jié)果與定點(diǎn)仿真相差約2dB。論文根據(jù)需求設(shè)計(jì)的物理層鏈路的技術(shù)方案達(dá)到了目標(biāo),同時(shí)通過(guò)實(shí)際測(cè)試,驗(yàn)證了數(shù)字中頻、時(shí)間同步和單載波頻域均衡等關(guān)鍵技術(shù),為相似通信鏈路的開發(fā)提供了工程參考。
【關(guān)鍵詞】：數(shù)據(jù)鏈 物理層 時(shí)間同步 單載波頻域均衡 數(shù)字中頻
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：V243.1;TN92
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-15
• 第一章 緒論15-19
• 1.1 研究背景與意義15-17
• 1.2 論文結(jié)構(gòu)與內(nèi)容安排17-19
• 第二章 無(wú)線通信波形關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀19-28
• 2.1 擴(kuò)展頻譜技術(shù)19-21
• 2.1.1 擴(kuò)頻的原理19-20
• 2.1.2 擴(kuò)頻碼和碼同步20-21
• 2.2 數(shù)字中頻技術(shù)21-25
• 2.2.1 基帶和帶通采樣定理21-22
• 2.2.2 抽取和內(nèi)插22
• 2.2.3 多相濾波方式實(shí)現(xiàn)內(nèi)插和抽取22-25
• 2.2.4 多相方式生成載波25
• 2.3 單載波頻域均衡技術(shù)25-27
• 2.4 小結(jié)27-28
• 第三章 物理層傳輸?shù)男枨笈c分析28-33
• 3.1 應(yīng)用場(chǎng)景28
• 3.2 物理層鏈路功能需求和性能需求28-30
• 3.3 物理層鏈路預(yù)算分析30-32
• 3.4 小結(jié)32-33
• 第四章 物理層鏈路設(shè)計(jì)33-52
• 4.1 物理層幀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)33-34
• 4.2 基帶處理34-36
• 4.2.1 CRC編碼34
• 4.2.2 卷積編碼34-35
• 4.2.3 行列交織35
• 4.2.4 QPSK星座映射35
• 4.2.5 直接序列擴(kuò)頻35-36
• 4.3 數(shù)字中頻設(shè)計(jì)36-41
• 4.3.2 成形濾波器37-38
• 4.3.3 第二級(jí)濾波器38-39
• 4.3.4 第三級(jí)濾波器39-40
• 4.3.5 正交調(diào)制與解調(diào)40-41
• 4.4 時(shí)間同步41-44
• 4.4.1 時(shí)間粗同步41-43
• 4.4.2 時(shí)間精同步43-44
• 4.5 頻偏估計(jì)44-46
• 4.6 信道估計(jì)與補(bǔ)償46-49
• 4.6.1 信道估計(jì)序列46-47
• 4.6.2 信道估計(jì)和補(bǔ)償47-48
• 4.6.3 仿真和分析48-49
• 4.7 整體鏈路性能仿真49-51
• 4.7.1 全鏈路浮點(diǎn)仿真49-50
• 4.7.2 定點(diǎn)仿真50-51
• 4.8 小結(jié)51-52
• 第五章 鏈路關(guān)鍵技術(shù)的FPGA實(shí)現(xiàn)52-69
• 5.1 FPGA開發(fā)環(huán)境介紹52
• 5.2 FPGA實(shí)現(xiàn)總體結(jié)構(gòu)52-53
• 5.3 發(fā)送部分的物理層實(shí)現(xiàn)53-61
• 5.3.2 信道編碼54-57
• 5.3.3 組幀57-59
• 5.3.4 數(shù)字上變頻59-61
• 5.4 接收部分的物理層實(shí)現(xiàn)61-68
• 5.4.2 時(shí)間同步62-63
• 5.4.3 信道估計(jì)與補(bǔ)償63-66
• 5.4.4 解擴(kuò)頻和星座解映射66-67
• 5.4.5 信道譯碼67-68
• 5.5 資源消耗分析68
• 5.6 小結(jié)68-69
• 第六章 波形測(cè)試與分析69-75
• 6.1 硬件平臺(tái)簡(jiǎn)介69-70
• 6.2 功能測(cè)試與分析70-72
• 6.2.1 邏輯與時(shí)序測(cè)試分析70-71
• 6.2.2 FPGA上電測(cè)試驗(yàn)證波形71-72
• 6.2.3 調(diào)試中解決的問(wèn)題72
• 6.3 鏈路誤碼性能測(cè)試72-74
• 6.4 小結(jié)74-75
• 第七章 結(jié)束語(yǔ)75-77
• 7.1 本文工作總結(jié)75
• 7.2 下一步工作方向75-77
• 致謝77-78
• 參考文獻(xiàn)78-80
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷80-81
• 攻讀碩士學(xué)位期間的研究成果81-82

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