本文關鍵詞：寬帶擴頻信號捕獲與跟蹤單元研究

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【摘要】：隨著無人機領域的快速發(fā)展,無人機與地面站之間的快速通信、保密通信變得越來越重要,而且隨著無人機傳送數(shù)據(jù)類型的不斷豐富,通信帶寬需求也在不斷擴大。擴頻通信最早作為軍方保密通信的重要技術形式,憑借其優(yōu)秀的可靠性,抗干擾性以及多址性能被越來越多領域所采用。在寬帶無線通信中,擴頻通信存在著速率快,難捕獲,跟蹤容易失鎖,移動目標多普勒頻移等問題,需要研究一種可靠的快速捕獲跟蹤方法和工程實現(xiàn)方法,這也是目前該領域一大研究熱點。本文基于FPGA硬件平臺設計了一種面向高速大帶寬信號傳輸?shù)陌ㄉ舷滦墟溌返目焖俨东@跟蹤系統(tǒng),系統(tǒng)通過捕獲跟蹤寬帶擴頻信號,在完成精同步的同時實現(xiàn)解擴解調,得出原始數(shù)據(jù)符號,送入后續(xù)解碼模塊處理。本文主要工作如下：1、提出了一種基于飛行器與地面站之間的包括上下行鏈路寬帶混合擴頻通信系統(tǒng)實現(xiàn)方案。系統(tǒng)上下行鏈路采用不同的擴頻方式和調制方式。系統(tǒng)要求機載端完成直接序列擴頻的軟擴頻信號的捕獲跟蹤以及解擴解調任務；地面站則完成機載端直擴加跳頻的混合擴頻信號的捕獲跟蹤及解擴解調任務。2、分析現(xiàn)有的擴頻信號捕獲跟蹤算法,通過比較分析完成了對上行鏈路直接序列擴頻系統(tǒng)捕獲跟蹤及軟擴頻信號解擴解調方案設計。3、根據(jù)整個系統(tǒng)的不同擴頻增益要求,本文設計了一種增益可切換下行鏈路混合擴頻系統(tǒng)的捕獲跟蹤以及解擴解調方案。4、研究并利用Xilinx公司最新的Kintex-7系列xc7k325tffg676-2 FPGA,以實現(xiàn)上述快速捕獲跟蹤及解擴解調系統(tǒng)方案。經過實際測試系統(tǒng)可以完成250MHz時鐘速率,50Mchips的雙向鏈路不同擴頻通信模式模式下的捕獲跟蹤及解擴解調,并達到97%以上的捕獲跟蹤成功率,滿足預期系統(tǒng)目標。
【關鍵詞】：無人機 混合擴頻通信 捕獲 跟蹤 FPGA Vivado
【學位授予單位】：北方工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN914.42
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 緒論8-15
• 1.1 課題研究的背景及意義8-9
• 1.2 課題目前發(fā)展現(xiàn)狀9-14
• 1.2.1 擴頻信號捕獲研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.2 擴頻信號跟蹤研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3 論文主要工作和組織結構14-15
• 第二章 系統(tǒng)原理分析及系統(tǒng)整體方案設計15-41
• 2.1 偽隨機序列15-17
• 2.2 軟擴頻技術原理17-26
• 2.2.1 直接序列擴頻17-18
• 2.2.2 軟擴頻原理18-19
• 2.2.3 軟擴頻信號捕獲跟蹤影響因素19-20
• 2.2.4 軟擴頻信號捕獲原理20-24
• 2.2.5 軟擴頻信號跟蹤原理24-26
• 2.3 混合擴頻技術原理26-34
• 2.3.1 跳頻通信原理26-27
• 2.3.2 混合擴頻通信原理27-28
• 2.3.3 混合擴頻信號捕獲跟蹤影響因素28-29
• 2.3.4 混合擴頻信號同步原理29-34
• 2.4 系統(tǒng)整體方案及結構34-41
• 2.4.1 寬帶擴頻捕獲與跟蹤單元結構34-36
• 2.4.2 系統(tǒng)實現(xiàn)平臺36-37
• 2.4.3 系統(tǒng)同步引導序列定義37-38
• 2.4.4 系統(tǒng)傳輸幀結構定義38-41
• 第三章 上行鏈路直擴系統(tǒng)捕獲跟蹤方案設計及實現(xiàn)41-73
• 3.1 上行鏈路直擴系統(tǒng)整體方案設計41-43
• 3.1.1 上行鏈路直擴系統(tǒng)完成目標要求41-42
• 3.1.2 上行鏈路直擴系統(tǒng)整體處理流程42-43
• 3.2 上行鏈路直擴系統(tǒng)捕獲跟蹤方案設計43-45
• 3.2.1 直擴信號捕獲與跟蹤流程43
• 3.2.2 直擴信號捕獲方案選擇43-44
• 3.2.3 直擴信號跟蹤方案選擇44-45
• 3.3 上行鏈路直擴系統(tǒng)FPGA實現(xiàn)45-73
• 3.3.1 直擴系統(tǒng)FPGA實現(xiàn)總體方案45-49
• 3.3.2 直擴系統(tǒng)FPGA總體結構及接口49-51
• 3.3.3 直擴系統(tǒng)捕獲FPGA實現(xiàn)51-57
• 3.3.4 直擴系統(tǒng)跟蹤FPGA實現(xiàn)57-65
• 3.3.5 直擴系統(tǒng)解擴解調FPGA實現(xiàn)65-71
• 3.3.6 直擴系統(tǒng)其他模塊說明71-73
• 第四章 下行鏈路混合擴頻系統(tǒng)捕獲跟蹤方案設計及實現(xiàn)73-100
• 4.1 下行鏈路混合擴頻系統(tǒng)整體方案設計73-75
• 4.1.1 下行鏈路混合擴頻系統(tǒng)完成目標要求73-74
• 4.1.2 下行鏈路混合擴頻系統(tǒng)整體處理流程74-75
• 4.2 下行鏈路混合擴頻信號捕獲與跟蹤方案設計75-77
• 4.2.1 混合信號捕獲與跟蹤流程75
• 4.2.2 混合擴頻信號捕獲方案選擇75-76
• 4.2.3 混合擴頻信號跟蹤方案選擇76-77
• 4.4 下行鏈路混合擴頻系統(tǒng)FPGA實現(xiàn)77-100
• 4.4.1 混合擴頻系統(tǒng)FPGA實現(xiàn)總體方案77-83
• 4.4.2 混合擴頻系統(tǒng)FPGA總體結構及接口83-85
• 4.4.3 混合擴頻系統(tǒng)捕獲FPGA實現(xiàn)85-92
• 4.4.4 混合擴頻系統(tǒng)跟蹤FPGA實現(xiàn)92-94
• 4.4.5 混合擴頻系統(tǒng)解擴解調FPGA實現(xiàn)94-100
• 第五章 系統(tǒng)測試驗證100-106
• 5.1 上行直擴通信系統(tǒng)硬件聯(lián)調結果100-101
• 5.2 下行混合擴頻通信系統(tǒng)硬件聯(lián)調結果101-106
• 第六章 總結106-107
• 參考文獻107-110
• 在學期間的研究成果110-111
• 致謝111

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本文編號：618960