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多目标遥测接收机同步技术的研究

作　者: 洪旭
导　师: 吴芝路
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 信息与通信工程
关键词: 直接序列系统多用户捕获跟踪 FPGA
分类号: TP873
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 36次
引　用: 1次
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内容摘要

多目标遥测(Multi-target Telemetry)系统目前已经成为遥测领域的研究热点。一般情况下,多目标遥测系统通常采用直接序列扩频码分多址(Direct Sequence Code Division Multiple Access, DS-CDMA)系统。这是因为扩频系统具有抗干扰能力强、隐蔽性能好、可以实现码分多址等许多独特的性能。而码分多址技术具有系统容量大,能抵抗信道的频率选择性衰落以及提供方便的多用户接入等优势。因此,DS-CDMA特别适合多目标遥测系统。对于扩频通信系统,扩频码的同步问题一直是一个重点研究的问题。在有多个用户地址的直扩系统(Direct Sequence Spread Spectrum communication system, DS-SS)中,不同地址的扩频信号之间会产生多址干扰,这是多用户扩频系统中扩频同步的难点之一。本文正是对于这一问题进行研究,提出了扩频同步系统的设计方案。本文首先阐述了扩频通信系统的理路基础,介绍了两种常用的扩频码,并选择以平衡Gold码作为扩频系统的扩频码。对于扩频同步系统的捕获和跟踪两个组成部分进行了分别的研究。针对同步系统的捕获部分,对目前两种常用的直扩系统的扩频码捕获方法滑动相关捕获法和匹配滤波器捕获法进行了分析和比较,并提出一个改进的捕获算法,即基于FFT的匹配滤波器捕获法作为同步系统的方案。针对同步系统的跟踪部分,本文提出以延时锁定环路( delay locked loop, DLL)作为同步系统跟踪的方案。然后本文应用MATLAB软件对同步系统的捕获和跟踪算法进行了软件仿真和验证。最后,本文以VHDL语言基于Altera公司的FPGA芯片对同步系统的设计方案予以硬件实现,并在Quartus II软件下完成同步系统的硬件时序仿真,仿真结果验证了方案的可行性,可以满足多目标遥测系统的实际要求,为其工程实现奠定了基础。本系统采用模块化的设计,以备将来的扩展和改进,体现了良好的灵活性。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
第1章绪论  8-15
  1.1 课题来源及背景  8
  1.2 课题研究的目的和意义  8-10
  1.3 国内外发展现状  10-13
    1.3.1 CDMA技术在多目标遥测领域的应用  10-12
    1.3.2 同步技术的发展现状  12-13
  1.4 论文研究内容  13-15
第2章扩频系统同步理论基础  15-23
  2.1 扩频技术的理论基础  15-19
    2.1.1 扩频技术概述  15-16
    2.1.2 直接序列扩频系统  16-17
    2.1.3 直扩系统的数学模型  17-19
  2.2 伪随机序列  19-22
    2.2.1 m序列  19-21
    2.2.2 Gold序列  21-22
  2.3 本章小结  22-23
第3章常用同步方法研究及方案的选择  23-41
  3.1 扩频同步系统的不确定性  23-24
  3.2 直扩系统同步的捕获方法  24-35
    3.2.1 滑动相关捕获法  25-28
    3.2.2 匹配滤波器捕获法  28-30
    3.2.3 基于FFT的匹配滤波器算法  30-35
  3.3 直扩系统同步的跟踪方法  35-40
  3.4 本章小结  40-41
第4章同步系统设计及仿真  41-56
  4.1 系统参数  41
  4.2 系统设计及软件仿真  41-46
    4.2.1 扩频码的设计与实现  41-43
    4.2.2 捕获算法的仿真与分析  43-44
    4.2.3 跟踪算法的仿真与分析  44-46
  4.3 同步系统的FPGA实现  46-53
    4.3.1 扩频码发生器设计  47-48
    4.3.2 移位寄存器的设计  48-49
    4.3.3 FFT IP核的应用  49-50
    4.3.4 频域计算的FPGA实现  50-51
    4.3.5 跟踪模块  51-52
    4.3.6 控制器模块  52-53
  4.4 系统仿真与结果分析  53-55
    4.4.1 系统实现与仿真  53
    4.4.2 同步时间分析  53-54
    4.4.3 硬件资源使用情况分析  54-55
  4.5 本章小结  55-56
结论  56-57
参考文献  57-62
致谢  62

多目标遥测接收机同步技术的研究

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