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DS/FH混合扩频测控信号同步及抗干扰研究

作　者: 陈静
导　师: 周先敏；吴潜
学　校: 电子科技大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: DS/FH混合扩频扩频序列同步抗干扰
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 372次
引　用: 5次
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内容摘要

本论文以测控系统为背景。现行测控系统中采用了直接序列扩频(DS)测控体制,但是随着信号检测技术的发展以及周期平稳随机过程数学模型和谱相关理论的提出,直接序列扩频(DS)测控系统面临着严重的威胁。为此,在现有体制的基础上,进一步提高测控系统的保密抗干扰、抗截获传输能力,采用性能更强的DS/FH混合扩频体制已经成为一种趋势。正是在这种背景下,本论文研究了DS/FH混合扩频测控信号三个方面的问题:扩频序列的设计、混合扩频的同步以及混合扩频的抗干扰性能分析。本论文的主要研究内容和所做的工作如下:(1)对混合扩频测控信号形式的比较、分析和研究。主要从两个方面进行了研究,一个是测控信号的调制解调方式。从功率利用率、信号包络、适应航天测控业务需要这几点出发,分析比较了适合DS/FH混合扩频信号的调制方式。另一个是扩频序列设计,包括直接扩频序列和跳频序列。首先基于m序列和Gold序列设计了一组“等速率/倍周期”的长码和短码,并对所设计的直扩码的性能进行了分析和仿真,包括自相关特性、互相关特性;然后通过频点的选取构造了一组正交的宽间隔同步头跳频序列,以及基于m序列和非线性模d法构造了一组宽间隔跳频序列,并对设计的跳频序列的汉明相关性、均匀性、随机性进行了分析,结果表明所设计的跳频序列性能优良,满足要求。(2)对DS/FH混合扩频同步方法进行了研究。本论文将直扩同步和跳频同步结合起来,讨论了一种DS/FH混合扩频同步的方案。设计了同步信息的格式,通过对同步信息的解扩、解调及识别,完成跳频同步,最终完成系统的同步。直扩码的快速捕获采用了基于FFT的频域载波并行的捕获算法,将时域、频域的二维搜索转为对时域的一维搜索,分析了该方法的性能及各个参数的影响。另外本论文提出了一种改进的“等速率/倍周期”的短码引导长码的捕获方法,利用短码的“全1”脉冲引导长码的捕获,采用串/并混合搜索,大大缩减了长码的捕获时间。对于跳频同步,本论文兼顾了抗干扰能力、捕获时间和功率损失等因素,将同步头法和移位等待自同步法相结合起来实现跳频同步,并对跳频同步的跟踪、保持方法进行了讨论。(3)对DS/FH混合扩频的抗干扰性能进行了研究,分析比较了各种人为干扰对系统的影响。在BPSK调制及高斯白噪声和各种人为干扰的条件下,推导了系统的误码率公式并分析了系统的性能。在不同信噪比、干信比以及有效干扰带宽与系统带宽之比的条件下,对系统的误码率进行了仿真,讨论各种干扰对系统的影响,为以DS/FH混合扩频为基础的测控系统设计提供一定的依据。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-11
第一章引言  11-17
  1.1 课题的意义和背景  11-12
  1.2 测控系统的发展和现状  12-14
  1.3 DS/FH 混合扩频相关问题的发展和现状  14-15
  1.4 课题的研究内容和所做的工作  15-17
第二章扩频技术理论  17-30
  2.1 扩频技术的理论基础  17-20
    2.1.1 扩频的理论基础  17-18
    2.1.2 扩频的基本参数和特点  18-20
  2.2 扩频系统的分类和比较  20-26
    2.2.1 直接序列扩频系统  21-23
    2.2.2 跳频扩频系统  23-24
    2.2.3 DS/FH 混合扩频系统  24-26
  2.3 调制体制的选择比较  26-29
  2.4 本章小结  29-30
第三章扩频序列的分析设计与实现  30-50
  3.1 扩频序列  30-34
    3.1.1 m 序列  31-33
    3.1.2 Gold 序列  33-34
  3.2 直扩短码和测距长码设计  34-36
  3.3 直扩码的性能分析  36-38
  3.4 跳频序列的设计与实现  38-46
    3.4.1 跳频序列的主要参数和理论限制  40-42
    3.4.2 同步头跳频序列的设计  42-44
    3.4.3 正常跳频序列的设计  44-46
  3.5 跳频序列的性能分析  46-48
  3.6 本章小结  48-50
第四章 DS/FH 混合扩频的同步  50-80
  4.1 DS/FH 混合扩频的同步方案  50-57
    4.1.1 直扩快速同步问题的提出和解决  50-51
    4.1.2 跳频同步问题的提出和解决  51-53
    4.1.3 同步信息结构的设计  53-55
    4.1.4 一种DS/FH 混合扩频的同步方案  55-57
  4.2 直扩同步  57-73
    4.2.1 多普勒频移对相关峰的影响  57-59
    4.2.2 基于FFT 的频域载波并行捕获算法  59-62
    4.2.3 算法各个参数的讨论及仿真  62-67
    4.2.4 算法的性能分析  67-69
    4.2.5 一种改进的长码捕获方法  69-73
  4.3 跳频同步  73-78
    4.3.1 跳频同步的跟踪  74-76
    4.3.2 系统跳频同步的保持  76-77
    4.3.3 同步性能分析  77-78
  4.4 本章小结  78-80
第五章 DS/FH 混合扩频抗干扰性能分析  80-88
  5.1 干扰分析  80-84
    5.1.1 宽带干扰  80-81
    5.1.2 窄带干扰  81-82
    5.1.3 多频干扰  82-84
    5.1.4 部分频带干扰  84
  5.2 数值仿真及分析  84-87
  5.3 本章小结  87-88
第六章结论  88-89
致谢  89-90
参考文献  90-94
攻硕期间取得的研究成果  94-95

DS/FH混合扩频测控信号同步及抗干扰研究

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