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数字授时接收机周期识别技术研究

作　者: 曾辉艳
导　师: 华宇
学　校: 中国科学院研究生院（国家授时中心）
专　业: 通信与信息系统
关键词: BPL长波授时接收机 BPM短波授时接收机 天地波识别 周期识别 相关延迟累加法
分类号: TN851
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 73次
引　用: 1次
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内容摘要


授时接收机是实现整个授时系统功能和性能的终端设备,其主要作用是接收授时台站发播的标准时频信息,来实现本地时间信号与标准时间信号UTC(NTSC)的同步。当授时接收机接收长、短波授时信号来进行时间同步时,要求通过周期识别技术识别出一个特定的周期。如果周期识别发生错周,BPL长波接收机将至少引入10μs的误差,BPM短波接收机至少引入1ms的误差。可见,周期识别的准确度关系到整个授时接收机系统的时间频率同步精度和稳定性,因此准确的周期识别是保证接收机授时精度的关键。基于此,本文开展了数字化授时接收机周期识别技术研究,以便为研制高性能的长、短波授时接收机提供参考和技术支持。本论文通过对长、短波授时接收机工作原理的研究,分析了周期识别在长、短波授时接收机中的重要性。通过对现有周期识别技术的研究,发现现有方法普遍存在抗燥性差、跳周现象、未充分利用信号能量、粗过零点难选择等局限性。因此本文提出一种新周期识别方法——相关延迟累加法(RDA法)。该方法具有良好的适用性、较高的识别精度和较强的抗噪性能。在研究周期识别的基础中,为防止天波干扰而影响BPL接收机授时精度,本文在对BPL信号进行周期识别前,先通过IFFT和MUSIC算法进行天地波分离;由于短波信号的中频采样率高,而解调出来的信号频率很小,本文通过CIC对BPM信号进行抽取滤波。随后,通过相关延迟累加法分别对预处理后的长、短波授时信号进行周期识别。通过MATLAB仿真验证,结果表明:该算法对BPL信号周期识别的精度达99%、误差控制在±5ns;对短波信号的识别精度达99%、误差控制在±1.6μs。随后,通过对实际信号的分析与测试,再次验证该算法在长、短波授时接收机周期识别中的可行性和有效性。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-11
第一章 绪论  11-17
  1.1 引言  11-12
  1.2 周期识别技术的研究现状及成果  12-13
  1.3 研究背景、目的和意义  13-14
  1.4 本论文主要研究内容  14-15
  1.5 本论文的结构安排  15-16
  1.6 本章小结  16-17
第二章 现代数字授时接收机  17-29
  2.1 数字授时接收机  17-19
    2.1.1 数字授时接收机的结构框图  17-18
    2.1.2 数字授时接收机的工作原理  18-19
  2.2 BPL 长波授时接收机  19-23
    2.2.1 BPL 长波系统  19-20
    2.2.2 BPL 长波信号格式  20-22
    2.2.3 BPL 长波授时接收机结构  22-23
  2.3 BPM 短波授时接收机  23-28
    2.3.1 BPM 短波系统  23-24
    2.3.2 BPM 短波信号格式  24-26
    2.3.3 BPM 短波时号的接收  26-27
    2.3.4 BPM 短波授时接收机结构  27-28
  2.4 本章小结  28-29
第三章 周期识别技术的基础  29-45
  3.1 周期识别的基本原理  29-31
    3.1.1 BPL 周期识别的基本原理  29-30
    3.1.2 BPM 周期识别的基本原理  30-31
  3.2 BPL 长波接收机周期识别的基础  31-34
    3.2.1 BPL 接收机周期识别的基本方法  31-33
    3.2.2 天地波识别原理  33-34
  3.3 BPM 短波接收机周期识别的基础  34-40
    3.3.1 BPM 接收机的传统周期识别方法  34-37
    3.3.2 BPM 信号的抽取滤波  37-40
  3.4 相关延迟累加算法原理  40-44
    3.4.1 延迟相加法  40-42
    3.4.2 相关延迟累加法  42-44
  3.5 本章小结  44-45
第四章 BPL 接收机的周期识别算法研究  45-61
  4.1 功率谱估计技术的天地波分离  45-53
    4.1.1 谱估计的天地波分离算法设计  45-50
    4.1.2 IFFT 算法和MUSIC 算法仿真验证及比较  50-53
  4.2 RDA 法BPL 周期识别  53-58
    4.2.1 RDA 法 BPL 周期识别算法分析  53-55
    4.2.2 RDA 法仿真验证与结果  55-58
  4.3 实际信号的仿真分析与结果  58-60
  4.4 本章小结  60-61
第五章 BPM 接收机的周期识别算法研究  61-72
  5.1 周期识别基本方法的验证及比较  61-63
  5.2 RDA 法BPM 周期识别  63-68
    5.2.1 算法原理  63-65
    5.2.2 仿真分析  65-68
  5.3 区分周期识别信号的类型  68-69
  5.4 实际信号的仿真分析  69-70
  5.5 本章小结  70-72
第六章 RDA 周期识别算法的硬件实现研究  72-78
  6.1 相关延时累加法数字化设计方案  72-73
  6.2 相关延迟累加法的数字化模块设计  73-77
  6.3 本章小结  77-78
第七章 结论  78-80
参考文献  80-82
硕士期间发表的论文  82-83
致谢  83-84

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线电设备、电信设备 > 接收设备、无线电收音机 > 接收机：按形式分
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