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直接序列扩频信号参数估计方法研究及应用

作　者: 皇甫松涛
导　师: 吕明
学　校: 电子科技大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 直接序列扩频信号参数估计扩频序列
分类号: TN911.23
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

直接序列扩频信号(DSSS)由于其抗干扰性好、截获率低,已在现代军事和商用通信系统中得到广泛应用,与之对应的直扩通信对抗技术也就成了通信对抗领域急待解决的问题。本论文主要研究DSSS相移键控(PSK)通信系统发射端码速率以及码长大范围变化下,如何对接收信号参数进行估计的问题,应用平方倍频法估计出信号的载波频率,然后对信号的其它参数进行估计。主要包括码周期、码速率以及码长的估计。主要内容为:在已有的参数估计算法基础上,考虑如何将算法应用于半实物近似盲估计系统。在发射机码速率1~25Mbps变化,高速伪噪声(PN)码码长511至2047变化的条件下对码周期、码长进行估计并观察估计效果。根据已有算法的局限性对其进行改进,首先研究了码速率、码长大范围变化下,码周期估计分段积累算法分段数选取方法,并提出一种有偏估计-加窗法估计码周期,实现了码周期的近似盲估计。然后研究码长估计方法,利用信号检测中用到的分割符号矩估计(SSME Split-Symbol Moments Estimator)信噪比估计算法,以及码序列恢复基于压缩投影逼近子空间跟踪(E-PASTd)的算法,考虑半实物参数估计测试系统平台实现,将二者结合,运用在码长估计中,提出一种盲同步-SSME码长估计算法,实现了码长的近似盲估计。将估计出的码长除以估计出的码周期,即得到码速率估计结果,从而避免了传统的延迟相乘法功率谱在码速率整数倍均出现峰值的问题,在发射端码速率与码长大范围变化的前提下盲估计系统仍可以正常工作。经过软件仿真以及SIMULINK仿真,得到了准确的估计结果,证明了在码速率、码长大范围变化下,该算法的可行性。再经过半实物测试平台的实现,证明该算法可应用于实际工程中。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章绪论  9-15
  1.1 直接序列扩频信号参数估计方法的研究背景  9-12
    1.1.1 扩频通信系统  9
    1.1.2 直接序列扩频通信系统主要应用领域  9-10
    1.1.3 直接序列扩频通信技术的发展趋势与限制  10-11
    1.1.4 直接序列扩频通信系统参数估计技术研究意义  11-12
  1.2 直接序列扩频信号参数估计方法的研究现状  12-13
  1.3 本文的主要工作及内容安排  13-15
第二章 DSSS/PSK 通信系统及信号模型  15-20
  2.1 DSSS/PSK 通信系统  15-19
    2.1.1 PN 码的产生  16-17
    2.1.2 PSK 调制与信号模型  17-19
  2.2 DSSS/PSK 信号参数估计的性能度量  19-20
第三章已有的DSSS/PSK 信号参数估计方法  20-37
  3.1 分段积累平方倍频法载频估计  20-23
  3.2 DSSS/PSK 信号码周期估计  23-28
    3.2.1 DSSS 信号自相关积累码周期估计  23-26
    3.2.2 基于四阶累积量的DSSS/PSK 信号码周期估计  26-28
  3.3 DSSS/PSK 信号码速率估计  28-29
  3.4 性能仿真  29-36
    3.4.1 分段积累方法平方倍频法载频估计  29-32
    3.4.2 相关积累方法与四阶累积量方法码周期估计  32-34
    3.4.3 延迟相乘方法码速率估计  34-36
  3.5 本章小结  36-37
第四章 DSSS/PSK 系统码速率大范围变化参数估计方法研究  37-61
  4.1 码速率大范围变化参数估计算法面临的问题  37-39
  4.2 码速率大范围变化下参数估计模块的基本流程  39-40
  4.3 DSSS 含噪中频信号的预处理  40-43
  4.4 码速率大范围变化下的码周期估计  43-48
    4.4.1 有偏估计与无偏估计  43-45
    4.4.2 有偏估计结果的加窗处理  45-48
  4.5 含噪信号非同步延迟值计算  48-50
    4.5.1 低信噪比下含噪信号非同步延迟值计算基本思路  48-49
    4.5.2 E-PASTd 迭代延迟值计算方法  49-50
  4.6 码速率大范围变化下码长与码速率估计  50-55
    4.6.1 用于基带扩频信号PN 码码长估计的SSME 算法  50-52
    4.6.2 SSME 算法用于DSSS 含噪中频信号PN 码码长估计的研究  52-55
  4.7 性能仿真  55-59
    4.7.1 有偏估计-加窗积累法码周期估计  55-57
    4.7.2 盲同步-SSME 法码长估计  57-59
  4.8 本章小结  59-61
第五章 SIMULINK 平台仿真结果  61-64
  5.1 SIMULINK 全局变量设置以及软件开发结构  61-62
  5.2 SIMULINK 平台仿真结果  62-63
  5.3 本章小结  63-64
第六章半实物参数估计系统的实现  64-73
  6.1 半实物参数估计系统平台  64-68
    6.1.1 半实物参数估计系统结构  64-65
    6.1.2 半实物参数估计系统技术指标  65
    6.1.3 半实物参数估计系统连接  65-68
    6.1.4 半实物参数估计系统计算机界面控制  68
  6.2 半实物参数估计结果  68-72
    6.2.1 单音干扰低信干比下参数估计结果  69
    6.2.2 窄带干扰低信干比下参数估计结果  69-70
    6.2.3 宽带白噪声干扰低信干比下参数估计结果  70-72
  6.3 本章小结  72-73
第七章总结与展望  73-75
致谢  75-76
参考文献  76-79
附录  79-81
  表1 半实物参数估计系统码速率测试结果  79-80
  表2 半实物参数估计系统PN 码码长测试结果  80-81
在学期间的研究成果  81-82

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