【摘要】：現(xiàn)代戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈的發(fā)展趨勢(shì)是高信道吞吐量、高傳輸速率、低傳輸時(shí)延和強(qiáng)抗干擾能力的無(wú)中心動(dòng)態(tài)自組織網(wǎng)。虛擬全雙工技術(shù)本質(zhì)上是半雙工的,但在一幀數(shù)據(jù)傳輸?shù)募?jí)別上實(shí)現(xiàn)了全雙工通信。在多個(gè)用戶無(wú)中心自組織網(wǎng)絡(luò)內(nèi),各用戶將一幀數(shù)據(jù)分成多個(gè)子數(shù)據(jù)塊,按照一定的圖案分配到多個(gè)脈沖時(shí)隙或頻點(diǎn)上發(fā)送,同時(shí)在其他脈沖時(shí)隙也接收其他用戶發(fā)來(lái)的子數(shù)據(jù)塊。因此虛擬全雙工技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)鏈的研究很有意義。快速開(kāi)關(guān)切換雙工(RODD,Rapid on-off Division Duplex)是從時(shí)域角度實(shí)現(xiàn)虛擬全雙工的形式,論文圍繞基于RODD技術(shù)虛擬全雙工系統(tǒng)的同步與多用戶碰撞脈沖檢測(cè)技術(shù)展開(kāi)研究,主要內(nèi)容如下:(1)研究了基于RODD的虛擬全雙工技術(shù)及其采用的跳時(shí)序列設(shè)計(jì),給出了虛擬全雙工通信系統(tǒng)模型與收發(fā)信機(jī)結(jié)構(gòu),并分析指出虛擬全雙工系統(tǒng)多用戶之間發(fā)送脈沖信號(hào)存在碰撞干擾問(wèn)題。(2)設(shè)計(jì)了虛擬全雙工系統(tǒng)接收機(jī)的同步方案,包括幀頭脈沖檢測(cè)、頻率粗同步與脈沖定時(shí)同步算法。所設(shè)計(jì)的虛擬全雙工信號(hào)由前導(dǎo)訓(xùn)練符號(hào)和數(shù)據(jù)符號(hào)組成。幀頭脈沖檢測(cè)算法和頻率粗同步算法利用訓(xùn)練序列內(nèi)多個(gè)偽隨機(jī)序列自相關(guān)特性,檢測(cè)接收信號(hào)訓(xùn)練序列起始脈沖,并在起始脈沖內(nèi)做頻偏粗估計(jì)補(bǔ)償。脈沖定時(shí)同步算法利用各用戶的訓(xùn)練序列自相關(guān)特性與訓(xùn)練序列部分的跳時(shí)圖案來(lái)區(qū)分不同用戶以及各用戶的訓(xùn)練序列結(jié)束位置。仿真結(jié)果表明,所設(shè)計(jì)的幀頭脈沖檢測(cè)算法能準(zhǔn)確定位接收信號(hào)訓(xùn)練序列起始脈沖,頻率粗同步能較準(zhǔn)確地估計(jì)和補(bǔ)償信號(hào)頻偏,脈沖定時(shí)同步能區(qū)分不同用戶和定位各用戶的訓(xùn)練序列脈沖。(3)針對(duì)虛擬全雙工系統(tǒng)接收機(jī)存在多用戶信號(hào)脈沖碰撞干擾問(wèn)題,提出適合多用戶碰撞脈沖檢測(cè)的部分并行干擾抵消算法。該算法根據(jù)各用戶信號(hào)前導(dǎo)部分功率強(qiáng)弱簡(jiǎn)單地進(jìn)行分組,對(duì)每個(gè)組內(nèi)信號(hào)都采用并行干擾抵消算法檢測(cè),檢測(cè)各組信號(hào)之前需要減去前一級(jí)較強(qiáng)功率組信號(hào)的干擾,通過(guò)這種組間串行干擾抵消的方式依次檢測(cè)出所有用戶組的信號(hào)。仿真結(jié)果表明,所提的部分并行干擾抵消算法尤其在檢測(cè)弱功率用戶信號(hào)方面優(yōu)于串行干擾抵消與并行干擾抵消算法。(4)給出了虛擬全雙工系統(tǒng)接收機(jī)同步算法的FPGA實(shí)現(xiàn)方案,詳細(xì)設(shè)計(jì)了三個(gè)同步算法的實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)圖與具體步驟。用Verilog HDL語(yǔ)言在FPGA上實(shí)現(xiàn)了同步算法,并對(duì)各個(gè)算法模塊進(jìn)行了功能仿真測(cè)試。仿真結(jié)果表明,所設(shè)計(jì)的同步算法能粗略估計(jì)信號(hào)頻偏,并能定時(shí)各用戶前導(dǎo)訓(xùn)練序列及其跳時(shí)圖案分布。
【圖文】：

圖 5.3 幀頭脈沖檢測(cè)的功能仿真波形Fig 5.3 Function simulation waveform of frame header pulse detection module5.3.2 頻率粗同步收發(fā)端本振的不匹配或因?yàn)闊崞飘a(chǎn)生的頻率抖動(dòng)等因素都會(huì)使接收的信號(hào)與對(duì)應(yīng)的發(fā)射信號(hào)之間存在頻率差異[54]。但是由于系統(tǒng)采用的調(diào)制方式采用的是差分的調(diào)制方式，這種利用前后碼元的差別表示信息的方式在上述的小范圍頻率偏移內(nèi)有較好的誤碼特性。虛擬全雙工通信系統(tǒng)中的用戶可能處于高速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)因此會(huì)存在較大的多普勒頻偏。本文設(shè)計(jì)的同步系統(tǒng)采用基于一個(gè)訓(xùn)練序列內(nèi)部重復(fù)序列段dN 的延時(shí)相關(guān)算法來(lái)實(shí)現(xiàn)幀頭脈沖檢測(cè)和頻偏粗估計(jì)。由式（3.7）可知，，滑動(dòng)相關(guān)能量窗輸出nC 可以直接對(duì)接收信號(hào)的頻偏做粗估計(jì)。從圖 3.3 可看到相關(guān)能量的波形出現(xiàn)了一個(gè)長(zhǎng)度近似3dN 的一個(gè)平臺(tái)，在對(duì)歸一化頻偏進(jìn)行估計(jì)時(shí)可對(duì)一段時(shí)間的估計(jì)值進(jìn)行平均以降低噪聲對(duì)估計(jì)精度的影響。圖 5.4 接收信號(hào)的頻率粗估計(jì)和補(bǔ)償?shù)膶?shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)運(yùn)算迭代次數(shù)設(shè)為 20， 的定點(diǎn)量化值設(shè)為 4194167，可以得到： ATAN tan 2nn round ac Q （5.5）其中 n 0,1,2,..., N 1，Q round 4194167 ，符號(hào) round 表示四舍五入取整數(shù)運(yùn)算。圖 5.7 給出了頻偏估計(jì)電路的 CORDIC 求相位模塊仿真波形。其中第一行為電路的異步復(fù)位信號(hào)；第二行為 80MHz 的全局同步采樣時(shí)鐘；第三行為開(kāi)始CORDIC 算法的數(shù)據(jù)輸入指示信號(hào)，高電平有效；第四行為 CORDIC 算法輸入數(shù)據(jù)的同步使能信號(hào)；第五、第六行為滑動(dòng)延時(shí)相關(guān)輸出的實(shí)部 IC n 和虛部數(shù)據(jù) QC n ；第七行為輸出相角的指示信號(hào)，高電平有效；第八、第九行分別為 CORDIC算法迭代 20 次后的x n 和 y n ；第十行就表示估計(jì)輸出的相角正切值。整個(gè)CORDIC 算法采用的是 20 次迭代輸出，為了減少電路處理的延時(shí)，20 級(jí)迭代流水延時(shí)是在 80MHz 時(shí)鐘下操作的，而不選擇使能時(shí)鐘。這樣流水線帶來(lái)的處理延時(shí)不會(huì)太高，也能有效計(jì)算出復(fù)相位角。
【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】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：E11

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2631126