本文關(guān)鍵詞：低信噪比高動態(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)星移動通信及衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展，低信噪比高動態(tài)環(huán)境下的衛(wèi)星通信日益受到關(guān)注。在低信噪比高動態(tài)環(huán)境中，通信雙方由于存在較大的相對運動速度、加速度導(dǎo)致接收機接收信號載頻上會產(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。本文針對低信噪比高動態(tài)環(huán)境下的載波同步技術(shù)進行了研究。 高動態(tài)接收機的載波同步通常分為捕獲與跟蹤兩個過程，捕獲過程為跟蹤環(huán)路提供先驗知識，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邉討B(tài)信號實現(xiàn)正確捕獲，本文提出了兩種捕獲方法，分別為基于兩級調(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�；趦杉壵{(diào)頻率逼近的捕獲算法計算量相對較少，但存在誤差傳遞效應(yīng)捕獲精度相對不高；基于CAPON與降維思想的捕獲算法參數(shù)估計精度高，但無法滿足低信噪比的要求并且計算量大。同時，本文對兩種跟蹤算法進行了比較，，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)境下無法實現(xiàn)環(huán)路鎖定，基于擴展卡爾曼濾波的同步環(huán)路在低信噪比高動態(tài)環(huán)境下跟蹤性能穩(wěn)定。 論文對Es N06dB的信噪比下，頻偏為48kHz，頻偏變化率為2802Hz/s的純載波信號進行了MATLAB仿真，仿真表明，基于兩級調(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)；在捕獲提供先驗知識的條件下，基于擴展卡爾曼濾波的載波跟蹤性能穩(wěn)定，在Es N03dB時，鎖定概率能達到99%以上。 本文最后將基于兩級調(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)境中進行了FPGA實現(xiàn)并通過了仿真驗證，上板測試結(jié)果表明，本文提出的載波同步技術(shù)性能可以達到預(yù)期的指標要求。
【關(guān)鍵詞】：低信噪比 高動態(tài) 頻域捕獲 擴展卡爾曼濾波 FPGA
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：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 低信噪比高動態(tài)環(huán)境下接收機理論基礎(chǔ)15-23
• 2.1 引言15
• 2.2 高動態(tài)對接收機信號的影響15-16
• 2.3 參數(shù)估計基本理論16-21
• 2.3.1 高斯噪聲中非隨機矢量的最大似然估計17-18
• 2.3.2 相位參量估計18-19
• 2.3.3 頻率參量估計19-21
• 2.4 低信噪比高動態(tài)環(huán)境下接收機載波同步方案21-22
• 2.5 本章小結(jié)22-23
• 第3章 低信噪比高動態(tài)接收機的捕獲算法研究23-38
• 3.1 引言23
• 3.2 線性調(diào)頻信號(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 一級調(diào)頻率逼近頻域捕獲算法25-27
• 3.3.2 兩級調(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 的單音信號參數(shù)估計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 低信噪比高動態(tài)接收機的載波跟蹤技術(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 擴展卡爾曼濾波51-52
• 4.4.4 擴展卡爾曼濾波在載波跟蹤中的應(yīng)用52-54
• 4.5 擴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 實現(xiàn)57-66
• 5.1 引言57
• 5.2 捕獲過程 FPGA 實現(xiàn)57-62
• 5.2.1 粗估計模塊57-60
• 5.2.2 速度轉(zhuǎn)換、補償、抗混疊濾波模塊60-61
• 5.2.3 時延及資源消耗分析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】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前6條

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本文編號：991612