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1、類噪聲Chirp擴(kuò)頻通信系統(tǒng)研究與FPGA實(shí)現(xiàn)袁少波2014年01月中圖分類號(hào)：TN914.42UDC分類號(hào)：621.39類噪聲Chirp擴(kuò)頻通信系統(tǒng)研究與FPGA實(shí)現(xiàn)作者姓名袁少波學(xué)院名稱信息與電子學(xué)院指導(dǎo)教師陶然教授答辯委員會(huì)主席王祖林教授申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別工學(xué)碩士學(xué)科專業(yè)信息與通信工程學(xué)位授予單位北京理工大學(xué)論文答辯日期2015年01月22日TheresearchonChirpNoiseWaveformbasedSpreadSpectrumCommunicationSystemandFPGADesignofReceiverCa
2、ndidateName:ShaoboYuanSchoolorDepartment:DepartmentofInformationandElectronicFacultyMentor:Prof.RanTaoChairThesisCommittee:Prof.ZulinWangDegreeApplied:MasterofEngineeringMajor:InformationandCommunicationEngineeringDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefenc
3、e:January22，2015研究成果聲明本人鄭重聲明：所提交的學(xué)位論文是我本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作獲得的研究成果。盡我所知，文中除特別標(biāo)注和致謝的地方外，學(xué)位論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得北京理工大學(xué)或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書所使用過的材料。與我一同工作的合作者對(duì)此研究工作所做的任何貢獻(xiàn)均已在學(xué)位論文中作了明確的說明并表示了謝意。特此申明。簽名：日期：摘要隨著天基測(cè)控系統(tǒng)載波頻段的不斷提高，由此而產(chǎn)生的大多普勒頻偏對(duì)信號(hào)的捕獲提出了更高的要求。而傳統(tǒng)的直接序列擴(kuò)頻體制對(duì)多普勒頻偏敏
4、感，這將大大延長(zhǎng)系統(tǒng)的捕獲時(shí)間，同時(shí)也會(huì)提高接收機(jī)復(fù)雜度。本文研究了Chirp信號(hào)利用時(shí)頻耦合對(duì)多普勒頻偏不敏感的特性，同時(shí)針對(duì)其時(shí)頻特征明顯，安全性較差的問題，研究了一種類噪聲Chirp擴(kuò)頻通信系統(tǒng)，并設(shè)計(jì)完成了基于FPGA硬件架構(gòu)的接收機(jī)原理樣機(jī)開發(fā)工作。本文的主要研究?jī)?nèi)容如下：1、分析了現(xiàn)有的天基測(cè)控信號(hào)捕獲算法在高動(dòng)態(tài)、低信噪比下的捕獲性能，研究Chirp信號(hào)的時(shí)頻耦合、脈沖壓縮等特性，并針對(duì)Chirp信號(hào)安全性較差的問題，提出采用類噪聲Chirp信號(hào)作為系統(tǒng)基帶波形，理論分析并仿真了類噪聲Chirp信號(hào)在不同相位尺度
5、因子下的多普勒容限以及LPD/LPI性能。2、研究了基于雙匹配濾波器的類噪聲Chirp信號(hào)快速同步捕獲方法，充分利用CNW時(shí)頻耦合特性，接收機(jī)只需要在時(shí)域搜索匹配濾波器輸出峰值的位置就可完成符號(hào)同步和多普勒頻偏估計(jì)，相比于傳統(tǒng)的時(shí)頻二維搜索方法，在接收機(jī)復(fù)雜度基本不變的情況下，捕獲時(shí)間由原來的5s左右縮短到10ms以內(nèi)。3、傳統(tǒng)Chirp擴(kuò)頻系統(tǒng)采用調(diào)頻率攜帶信息，具有較好的魯棒性，但信息傳輸速率較低，且不易實(shí)現(xiàn)高階調(diào)制。本文研究了CNW具有良好的自相關(guān)性能，采用高階CCSK調(diào)制技術(shù)，有效提高了系統(tǒng)的信息傳輸速率以及頻帶利用率
6、。并針對(duì)傳統(tǒng)采用相關(guān)器組解調(diào)高階CCSK復(fù)雜度較高的問題，研究了一種基于兩段拼接匹配濾波的高效解調(diào)方式，并采用串并轉(zhuǎn)換的方式消除符號(hào)間干擾，提高解調(diào)性能，同時(shí)可以有效減少硬件消耗資源。設(shè)計(jì)并完成了類噪聲Chirp擴(kuò)頻通信系統(tǒng)基于FPGA的接收機(jī)原理樣機(jī)的開發(fā)工作，并詳細(xì)闡述了接收機(jī)各模塊的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)方式，包括數(shù)字下變頻、信號(hào)捕獲、符號(hào)同步及多普勒估計(jì)、多普勒補(bǔ)償和CCSK解調(diào)等模塊?？紤]到FPGA面積與速度互換原則，分別設(shè)計(jì)了串行和并行兩種匹配濾波實(shí)現(xiàn)方式。串行方式需要更高的系統(tǒng)時(shí)鐘，但是可以有效地降低系統(tǒng)消耗資源。關(guān)鍵詞：天
7、基測(cè)控類噪聲Chirp信號(hào)快速捕獲CCSK調(diào)制FPGAIAbstractInthenextgenerationKa-bandTT&Csystem,Dopplershiftwillbeover800kHz.However,thetraditionaldirectsequencespreadspectrum(DSSS)systemsensitivetotheDopplershift,whichwillgreatlyextendtheacquisitiontimeandincreasethecomplexityofreceiver.
8、ThispaperstudiesthefrequencycouplingcharacteristicsofChirpsignalwhichisnotsensitivetotheDopplershift,atthesametimeforitstime-frequencychar
