【摘 要】
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随着无线通信的不断发展,无线电台的业务需求日益增长,传统单一性质的电台已无法实现体制兼容和互联通信。在满足通用化、综合化的业务传输需求的同时,增加系统抗干扰、抗截获能力,使得开发支持多种调制方式、通信速率及通信协议的突发扩频无线电台具有重要研究意义。论文针对突发扩频通信系统的多模式应用需求,基于软件无线电思想重点研究了突发扩频收发信机基带部分的数字信号处理技术,对收发基带进行模块化实现,并系统性验
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随着无线通信的不断发展,无线电台的业务需求日益增长,传统单一性质的电台已无法实现体制兼容和互联通信。在满足通用化、综合化的业务传输需求的同时,增加系统抗干扰、抗截获能力,使得开发支持多种调制方式、通信速率及通信协议的突发扩频无线电台具有重要研究意义。论文针对突发扩频通信系统的多模式应用需求,基于软件无线电思想重点研究了突发扩频收发信机基带部分的数字信号处理技术,对收发基带进行模块化实现,并系统性验证了其工作的可靠性,为研制具有较高兼容性、开放性和综合性的数字化无线电台提供了参考。论文的主要工作如下:(1)针对突发扩频系统收发信机的技术要求和信号特点,设计了收发信机总体方案,重点设计了物理层基带的发射和接收方案。方案基于零中频收发技术,采用多模式调制解调、直接序列扩频、兼容多种信息速率和伪码长度,具有模块化、功能多样化的特点。(2)针对扩频系统中接收机同步问题,重点研究了伪码同步、符号同步和载波同步方案。(a)针对伪码同步问题,设计了一种兼容多种码长和符号速率的多模式数字匹配滤波器(Digital Matched Filter,DMF)实现伪码捕获。分析表明,多模式DMF参数适应能力强,相关值输出能力优异。研究了一种基于信号能量的自适应门限计算方式,仿真结果表明,该自适应门限算法能有效提高检测概率。(b)针对符号同步问题,设计了一种基于冒泡思想的符号同步方案。(c)针对系统突发通信特点,设计了载波快速同步方案,通过结合非数据辅助的粗频偏估计、本地数据辅助的细频偏估计和基于M次幂的相偏估计实现载波快速估计与同步。(3)针对系统多类型调制技术需求,设计了多种调制信号的软信息提取方式,重点研究了差分八进制相移键控(Differential Octal Phase Shift Keying,D8PSK)、正交幅度调制(Quadrature Amplitude Modulation,QAM)的软解调算法。通过仿真对比分析了对数似然比算法、最大值算法和边界判决法对D8PSK解调性能的影响,基于硬件实现复杂度和解调性能考虑,选择边界判决法作D8PSK软解调算法。针对残留频偏对QAM信号解调造成的相位旋转问题,设计了一种QAM信号相位自校正软解调算法,仿真结果表明,该解调算法性能优异,可正确解调含有残留频偏的符号码元。(4)在FPGA上实现了突发扩频收发信机基带模块,重点对多模式调制模块、自动增益控制模块、多模式DMF模块、载波同步模块和多类型解调模块进行设计和仿真验证。最后搭建硬件测试平台对收发基带进行测试,测试结果表明,收发基带能实现无线数据收发,各项指标均满足技术要求。
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