本文關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)鏈物理層CPM波形調(diào)制解調(diào)技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn)

  更多相關(guān)文章： 數(shù)據(jù)鏈 連續(xù)相位調(diào)制 相位狀態(tài) 解調(diào)器 FPGA

【摘要】：現(xiàn)代戰(zhàn)爭高度信息化,各系統(tǒng)以戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈互聯(lián)成統(tǒng)一整體,能夠最大限度發(fā)揮各作戰(zhàn)單元威力。數(shù)據(jù)鏈在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中的作用不言而喻,而數(shù)據(jù)鏈物理層波形是數(shù)據(jù)鏈組網(wǎng)的基礎(chǔ)。簡單高效的物理層調(diào)制解調(diào)技術(shù),關(guān)系到數(shù)據(jù)鏈通信系統(tǒng)性能的優(yōu)劣。連續(xù)相位調(diào)制(CPM)以其優(yōu)良的頻譜、功率效率,對(duì)軍用通信和戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈有極強(qiáng)的吸引力,例如Link-16的采用了MSK,TTNT采用了GMSK,IRIG106標(biāo)準(zhǔn)采用了SOQPSK、FQPSK-JR、ARTM CPM、PCM/FM等。因此,研究簡單高效的CPM信號(hào)調(diào)制解調(diào)技術(shù)對(duì)促進(jìn)數(shù)據(jù)鏈的發(fā)展意義重大。論文圍繞CPM調(diào)制解調(diào)技術(shù)展開研究,給出了適用于數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)的低復(fù)雜度CPM調(diào)制器與解調(diào)器的設(shè)計(jì)方案,并在FPGA硬件平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了該方案。主要研究內(nèi)容如下:(1)研究了CPM信號(hào)調(diào)制原理和相位形成過程,給出了兩種CPM信號(hào)調(diào)制器的實(shí)現(xiàn)方案:基于相位生成的方案和基于波形存儲(chǔ)的方案。兩種方案各有優(yōu)劣,前者所需存儲(chǔ)資源少,后者所需計(jì)算邏輯資源少。然后對(duì)兩種方案進(jìn)行了建模仿真,通過輸出相位、波形和頻譜,可以證明所提方案的正確性;同時(shí)還表明,CPM信號(hào)比傳統(tǒng)PSK信號(hào)具有更好的頻譜效率和功率效率,能夠滿足數(shù)據(jù)鏈的需求。(2)深入研究了CPM信號(hào)的解調(diào)檢測(cè)算法,包括MLSD最佳解調(diào)、Laurent最佳檢測(cè)和Laurent次優(yōu)檢測(cè)等,并給出了三種算法的詳細(xì)步驟流程和具體實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)。根據(jù)CPM信號(hào)相位狀態(tài)轉(zhuǎn)移規(guī)則,提出了相位狀態(tài)轉(zhuǎn)移表格的構(gòu)造方法,該表格包含了所有的相位狀態(tài)及路徑轉(zhuǎn)移信息,是解調(diào)器的核心。通過對(duì)三種算法的性能仿真和復(fù)雜度分析,表明Laurent次優(yōu)檢測(cè)解調(diào)算法能夠以極低的性能損失換取解調(diào)器復(fù)雜度的極大簡化,適用于數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)。(3)在硬件平臺(tái)上設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)基于相位生成器的CPM信號(hào)調(diào)制器。其中,CPM信號(hào)的基帶調(diào)制在FPGA平臺(tái)上實(shí)現(xiàn),CPM信號(hào)的上變頻通過上變頻(DUC)芯片AD9957完成。具體設(shè)計(jì)內(nèi)容包括:量化標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)、相位生成器設(shè)計(jì)、基于雙端口ROM查找表的NCO波形發(fā)生器實(shí)現(xiàn)、AD9957芯片配置等。通過測(cè)試,驗(yàn)證了CPM信號(hào)發(fā)射機(jī)的正確性。(4)在FPGA平臺(tái)上設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)CPM信號(hào)低復(fù)雜度的Laurent次優(yōu)解調(diào)器。具體內(nèi)容包括四級(jí)并行流水線匹配濾波器設(shè)計(jì),基于查找表運(yùn)算組合的專用復(fù)數(shù)乘法器設(shè)計(jì),基于查找表結(jié)構(gòu)的度量、路徑和狀態(tài)計(jì)算器設(shè)計(jì),基于移位寄存器思想的維特比回溯器設(shè)計(jì)等。通過邏輯功能仿真測(cè)試,驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)CPM信號(hào)解調(diào)器的正確性。
【關(guān)鍵詞】：數(shù)據(jù)鏈 連續(xù)相位調(diào)制 相位狀態(tài) 解調(diào)器 FPGA
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN911.3
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 緒論8-14
• 1.1 論文背景及意義8-9
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-11
• 1.3 本文研究內(nèi)容及行文安排11-14
• 2 CPM信號(hào)調(diào)制原理及信號(hào)分析14-28
• 2.1 CPM信號(hào)分析14-17
• 2.1.1 CPM信號(hào)模型14-15
• 2.1.2 頻率脈沖分類15-17
• 2.2 CPM信號(hào)相位分析17-21
• 2.2.1 CPM信號(hào)連續(xù)相位形成17-19
• 2.2.2 CPM信號(hào)的相位狀態(tài)及相位軌跡19-21
• 2.3 CPM信號(hào)調(diào)制方案21-27
• 2.3.1 CPM調(diào)制方案21-23
• 2.3.2 CPM調(diào)制方案仿真23-25
• 2.3.3 調(diào)制參數(shù)對(duì)CPM信號(hào)頻譜的影響25-27
• 2.4 本章小結(jié)27-28
• 3 CPM信號(hào)解調(diào)技術(shù)研究28-56
• 3.1CPM信號(hào)最佳解調(diào)算法28-41
• 3.1.1 CPM信號(hào)的MLSD解調(diào)算法28-32
• 3.1.2 CPM信號(hào)基于維特比譯碼的MLSD解調(diào)算法32-40
• 3.1.3 基于維特比譯碼的MLSD解調(diào)算法復(fù)雜度分析40-41
• 3.2 二進(jìn)制CPM信號(hào)的Laurent分解41-47
• 3.3 基于Laurent分解的低復(fù)雜度解調(diào)算法47-54
• 3.3.1 基于Laurent分解的最佳檢測(cè)47-51
• 3.3.2 基于Laurent分解的次優(yōu)檢測(cè)51-53
• 3.3.3 三種解調(diào)算法復(fù)雜度對(duì)比53-54
• 3.4 本章小結(jié)54-56
• 4 CPM信號(hào)數(shù)字發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì)56-70
• 4.1 CPM信號(hào)數(shù)字調(diào)制模型及硬件平臺(tái)56-57
• 4.2 CPM信號(hào)基帶調(diào)制器設(shè)計(jì)57-64
• 4.2.1 CPM基帶相位生成器57-62
• 4.2.2 基于NCO的CPM信號(hào)基帶波形發(fā)生器設(shè)計(jì)62-64
• 4.3 CPM基帶信號(hào)上變頻設(shè)計(jì)64-66
• 4.4 發(fā)射機(jī)性能及資源分析66-68
• 4.5 本章小結(jié)68-70
• 5 CPM信號(hào)低復(fù)雜度解調(diào)器設(shè)計(jì)70-82
• 5.1 CPM信號(hào)基于Laurent分解的接收機(jī)模型70-71
• 5.2 并行流水線匹配濾波器設(shè)計(jì)71-73
• 5.2.1 數(shù)據(jù)緩存71-72
• 5.2.2 匹配濾波器準(zhǔn)備72
• 5.2.3 匹配濾波計(jì)算72-73
• 5.3 分支度量計(jì)算73-75
• 5.4 幸存度量、路徑和狀態(tài)的計(jì)算與維特比譯碼75-79
• 5.4.1 幸存度量、路徑及狀態(tài)計(jì)算75-77
• 5.4.2 維特比譯碼77-79
• 5.5 檢測(cè)器性能及資源占用分析79-80
• 5.6 本章小結(jié)80-82
• 6 總結(jié)與展望82-84
• 6.1 全文總結(jié)82-83
• 6.2 展望83-84
• 致謝84-86
• 參考文獻(xiàn)86-90
• 附錄90
• A. 作者在攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文目錄90
• B. 作者在攻讀學(xué)位期間參加的科研工作90

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本文編號(hào)：1085003