本文關(guān)鍵詞：低信噪比高動(dòng)態(tài)環(huán)境下的載波同步技術(shù)研究

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【摘要】：近年來，隨著衛(wèi)星移動(dòng)通信及衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展，低信噪比高動(dòng)態(tài)環(huán)境下的衛(wèi)星通信日益受到關(guān)注。在低信噪比高動(dòng)態(tài)環(huán)境中，通信雙方由于存在較大的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度、加速度導(dǎo)致接收機(jī)接收信號(hào)載頻上會(huì)產(chǎn)生大的多普勒頻偏及頻偏變化率，并且由于發(fā)射功率及天線增益的限制，通信雙方之間的信噪比比較低。本文針對(duì)低信噪比高動(dòng)態(tài)環(huán)境下的載波同步技術(shù)進(jìn)行了研究。 高動(dòng)態(tài)接收機(jī)的載波同步通常分為捕獲與跟蹤兩個(gè)過程，捕獲過程為跟蹤環(huán)路提供先驗(yàn)知識(shí)，使得跟蹤環(huán)路能夠?qū)崿F(xiàn)快速鎖定。為了在低信噪比環(huán)境下能夠?qū)Ω邉?dòng)態(tài)信號(hào)實(shí)現(xiàn)正確捕獲，本文提出了兩種捕獲方法，分別為基于兩級(jí)調(diào)頻率逼近的頻域快速捕獲算法以及基于CAPON與降維思想的捕獲算法�；趦杉�(jí)調(diào)頻率逼近的捕獲算法計(jì)算量相對(duì)較少，但存在誤差傳遞效應(yīng)捕獲精度相對(duì)不高；基于CAPON與降維思想的捕獲算法參數(shù)估計(jì)精度高，但無法滿足低信噪比的要求并且計(jì)算量大。同時(shí)，本文對(duì)兩種跟蹤算法進(jìn)行了比較，，分別為二階鎖頻環(huán)輔助三階鎖相環(huán)與基于擴(kuò)展卡爾曼濾波的載波跟蹤算法，MATLAB仿真表明，二階鎖頻環(huán)輔助三階鎖相環(huán)在低信噪比環(huán)境下無法實(shí)現(xiàn)環(huán)路鎖定，基于擴(kuò)展卡爾曼濾波的同步環(huán)路在低信噪比高動(dòng)態(tài)環(huán)境下跟蹤性能穩(wěn)定。 論文對(duì)Es N06dB的信噪比下，頻偏為48kHz，頻偏變化率為2802Hz/s的純載波信號(hào)進(jìn)行了MATLAB仿真，仿真表明，基于兩級(jí)調(diào)頻率逼近的捕獲算法能夠?qū)㈩l偏限制值1.5Hz以內(nèi)，頻偏變化率限制在10Hz/s以內(nèi)；在捕獲提供先驗(yàn)知識(shí)的條件下，基于擴(kuò)展卡爾曼濾波的載波跟蹤性能穩(wěn)定，在Es N03dB時(shí)，鎖定概率能達(dá)到99%以上。 本文最后將基于兩級(jí)調(diào)頻率逼近的快速捕獲算法利用VHDL硬件描述語言在ISE開發(fā)環(huán)境中進(jìn)行了FPGA實(shí)現(xiàn)并通過了仿真驗(yàn)證，上板測試結(jié)果表明，本文提出的載波同步技術(shù)性能可以達(dá)到預(yù)期的指標(biāo)要求。
【關(guān)鍵詞】：低信噪比 高動(dòng)態(tài) 頻域捕獲 擴(kuò)展卡爾曼濾波 FPGA
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN919.34
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-15
• 1.1 論文研究的目的和意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢10-13
• 1.2.1 捕獲過程的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.2 載波跟蹤的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 主要研究工作及內(nèi)容安排13-15
• 第2章 低信噪比高動(dòng)態(tài)環(huán)境下接收機(jī)理論基礎(chǔ)15-23
• 2.1 引言15
• 2.2 高動(dòng)態(tài)對(duì)接收機(jī)信號(hào)的影響15-16
• 2.3 參數(shù)估計(jì)基本理論16-21
• 2.3.1 高斯噪聲中非隨機(jī)矢量的最大似然估計(jì)17-18
• 2.3.2 相位參量估計(jì)18-19
• 2.3.3 頻率參量估計(jì)19-21
• 2.4 低信噪比高動(dòng)態(tài)環(huán)境下接收機(jī)載波同步方案21-22
• 2.5 本章小結(jié)22-23
• 第3章 低信噪比高動(dòng)態(tài)接收機(jī)的捕獲算法研究23-38
• 3.1 引言23
• 3.2 線性調(diào)頻信號(hào)(LFM)的性質(zhì)23-25
• 3.3 基于調(diào)頻率逼近的頻域捕獲算法25-31
• 3.3.1 一級(jí)調(diào)頻率逼近頻域捕獲算法25-27
• 3.3.2 兩級(jí)調(diào)頻率逼近頻域捕獲算法27-29
• 3.3.3 仿真分析29-31
• 3.4 基于 CAPON 與降維思想的捕獲算法31-37
• 3.4.1 基于 CAPON 的單音信號(hào)參數(shù)估計(jì)31-33
• 3.4.2 基于 CAPON 與降維思想的捕獲方法33-34
• 3.4.3 仿真分析34-37
• 3.5 本章小結(jié)37-38
• 第4章 低信噪比高動(dòng)態(tài)接收機(jī)的載波跟蹤技術(shù)研究38-57
• 4.1 引言38-39
• 4.2 二階鎖頻環(huán)輔助三階鎖相環(huán)39-45
• 4.2.1 載波環(huán)工作原理39-40
• 4.2.2 環(huán)路濾波器40-42
• 4.2.3 鑒別器42-44
• 4.2.4 二階鎖頻環(huán)輔助三階鎖相環(huán)44-45
• 4.3 載波環(huán)仿真分析45-48
• 4.4 擴(kuò)展卡爾曼濾波48-54
• 4.4.1 卡爾曼濾波模型48-49
• 4.4.2 卡爾曼濾波算法49-51
• 4.4.3 擴(kuò)展卡爾曼濾波51-52
• 4.4.4 擴(kuò)展卡爾曼濾波在載波跟蹤中的應(yīng)用52-54
• 4.5 擴(kuò)展卡爾曼濾波仿真分析54-56
• 4.6 本章小結(jié)56-57
• 第5章 捕獲算法的 FPGA 實(shí)現(xiàn)57-66
• 5.1 引言57
• 5.2 捕獲過程 FPGA 實(shí)現(xiàn)57-62
• 5.2.1 粗估計(jì)模塊57-60
• 5.2.2 速度轉(zhuǎn)換、補(bǔ)償、抗混疊濾波模塊60-61
• 5.2.3 時(shí)延及資源消耗分析61-62
• 5.3 硬件調(diào)試62-65
• 5.4 本章小結(jié)65-66
• 第6章 結(jié)論66-68
• 6.1 全文總結(jié)66
• 6.2 展望66-68
• 參考文獻(xiàn)68-71
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文與研究成果清單71-72
• 致謝72

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 韓孟飛;王永慶;吳嗣亮;崔嵬;;一種低信噪比下LFM信號(hào)參數(shù)快速估計(jì)算法[J];北京理工大學(xué)學(xué)報(bào);2009年02期

2 王俊;李加琪;吳嗣亮;;鎖頻環(huán)輔助下鎖相環(huán)的跟蹤誤差分析[J];北京理工大學(xué)學(xué)報(bào);2011年07期

3 王勇;姜義成;;CAPON方法在ISAR成像中的應(yīng)用[J];哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2007年11期

4 齊林,陶然,周思永,王越;基于分?jǐn)?shù)階Fourier變換的多分量LFM信號(hào)的檢測和參數(shù)估計(jì)[J];中國科學(xué)E輯:技術(shù)科學(xué);2003年08期

5 胡可欣;胡愛明;;線性調(diào)頻信號(hào)特征分析[J];空間電子技術(shù);2007年01期

6 劉渝;快速解線性調(diào)頻技術(shù)[J];數(shù)據(jù)采集與處理;1999年02期

本文編號(hào)：991612