本文關鍵詞：飛行器間無線通信波形關鍵技術研究與驗證

  更多相關文章： 數(shù)據(jù)鏈 物理層 時間同步 單載波頻域均衡 數(shù)字中頻

【摘要】：空中的多個飛行器節(jié)點可以構成網(wǎng)絡進行通信,多個子節(jié)點可以將位置和傳感器等數(shù)據(jù)實時匯集到主節(jié)點做總體的分析處理,主節(jié)點向子節(jié)點發(fā)送控制信號。本文設計了一種通信鏈路應用于空中飛行器間的無線通信,并完成了物理層波形傳輸?shù)膶崿F(xiàn)和驗證。文中首先研究了擴頻通信、數(shù)字中頻、時頻同步、信道估計與均衡等關鍵性技術,然后分析了項目提出的需求,參考現(xiàn)有的軍用通信鏈路和通信技術標準,提出物理層波形傳輸?shù)脑O計方案。本文的內(nèi)容分為以下三個方面:第一,設計物理層技術方案并做性能仿真。本文設計的物理層鏈路采用CRC、卷積交織技術進行基帶信道編碼和16倍直接擴頻,調(diào)制方式為QPSK,通信速率137kbps。數(shù)字中頻部分將帶寬5MHz的基帶信號采樣率增加到64倍,然后調(diào)制到頻率70MHz的中頻載波上。時間同步采用訓練序列直接相關法,達到1/4碼片精度。信道估計均衡采用單載波頻域均衡技術,使鏈路可以抵抗1kHz頻偏。仿真結果表明,物理層鏈路可以在b0E N為6dB時,達到610-級別的通信誤碼率。第二,實現(xiàn)物理層鏈路,并進行功能仿真,驗證波形。鏈路的每個模塊在FPGA芯片中實現(xiàn)后,都使用仿真工具測試驗證信號波形。實現(xiàn)時間同步模塊時,采用多路多相的匹配濾波結構,節(jié)省了硬件資源。數(shù)字中頻模塊分三級實現(xiàn)速率的上采和下采,使濾波器階數(shù)不致太高。第三,在實物設備搭建的硬件平臺上測試通信功能和誤碼率性能。先在上電狀態(tài)下驗證各個模塊的信號輸出和功能。最后測試整個鏈路的波形傳輸誤碼率,結果與定點仿真相差約2dB。論文根據(jù)需求設計的物理層鏈路的技術方案達到了目標,同時通過實際測試,驗證了數(shù)字中頻、時間同步和單載波頻域均衡等關鍵技術,為相似通信鏈路的開發(fā)提供了工程參考。
【關鍵詞】：數(shù)據(jù)鏈 物理層 時間同步 單載波頻域均衡 數(shù)字中頻
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：V243.1;TN92
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-15
• 第一章 緒論15-19
• 1.1 研究背景與意義15-17
• 1.2 論文結構與內(nèi)容安排17-19
• 第二章 無線通信波形關鍵技術發(fā)展現(xiàn)狀19-28
• 2.1 擴展頻譜技術19-21
• 2.1.1 擴頻的原理19-20
• 2.1.2 擴頻碼和碼同步20-21
• 2.2 數(shù)字中頻技術21-25
• 2.2.1 基帶和帶通采樣定理21-22
• 2.2.2 抽取和內(nèi)插22
• 2.2.3 多相濾波方式實現(xiàn)內(nèi)插和抽取22-25
• 2.2.4 多相方式生成載波25
• 2.3 單載波頻域均衡技術25-27
• 2.4 小結27-28
• 第三章 物理層傳輸?shù)男枨笈c分析28-33
• 3.1 應用場景28
• 3.2 物理層鏈路功能需求和性能需求28-30
• 3.3 物理層鏈路預算分析30-32
• 3.4 小結32-33
• 第四章 物理層鏈路設計33-52
• 4.1 物理層幀結構設計33-34
• 4.2 基帶處理34-36
• 4.2.1 CRC編碼34
• 4.2.2 卷積編碼34-35
• 4.2.3 行列交織35
• 4.2.4 QPSK星座映射35
• 4.2.5 直接序列擴頻35-36
• 4.3 數(shù)字中頻設計36-41
• 4.3.2 成形濾波器37-38
• 4.3.3 第二級濾波器38-39
• 4.3.4 第三級濾波器39-40
• 4.3.5 正交調(diào)制與解調(diào)40-41
• 4.4 時間同步41-44
• 4.4.1 時間粗同步41-43
• 4.4.2 時間精同步43-44
• 4.5 頻偏估計44-46
• 4.6 信道估計與補償46-49
• 4.6.1 信道估計序列46-47
• 4.6.2 信道估計和補償47-48
• 4.6.3 仿真和分析48-49
• 4.7 整體鏈路性能仿真49-51
• 4.7.1 全鏈路浮點仿真49-50
• 4.7.2 定點仿真50-51
• 4.8 小結51-52
• 第五章 鏈路關鍵技術的FPGA實現(xiàn)52-69
• 5.1 FPGA開發(fā)環(huán)境介紹52
• 5.2 FPGA實現(xiàn)總體結構52-53
• 5.3 發(fā)送部分的物理層實現(xiàn)53-61
• 5.3.2 信道編碼54-57
• 5.3.3 組幀57-59
• 5.3.4 數(shù)字上變頻59-61
• 5.4 接收部分的物理層實現(xiàn)61-68
• 5.4.2 時間同步62-63
• 5.4.3 信道估計與補償63-66
• 5.4.4 解擴頻和星座解映射66-67
• 5.4.5 信道譯碼67-68
• 5.5 資源消耗分析68
• 5.6 小結68-69
• 第六章 波形測試與分析69-75
• 6.1 硬件平臺簡介69-70
• 6.2 功能測試與分析70-72
• 6.2.1 邏輯與時序測試分析70-71
• 6.2.2 FPGA上電測試驗證波形71-72
• 6.2.3 調(diào)試中解決的問題72
• 6.3 鏈路誤碼性能測試72-74
• 6.4 小結74-75
• 第七章 結束語75-77
• 7.1 本文工作總結75
• 7.2 下一步工作方向75-77
• 致謝77-78
• 參考文獻78-80
• 個人簡歷80-81
• 攻讀碩士學位期間的研究成果81-82

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 婁鳳閣,毛德祥,孫承科,王海,谷秀卿,周彥文;多功能電子醫(yī)療設備的波形設計與實現(xiàn)[J];大連工學院學報;1987年03期

2 宋耀良;一種新型混合波形的設計方法[J];南京理工大學學報(自然科學版);1993年05期

3 程受浩,徐德華,劉華;隨機二元碼調(diào)相連續(xù)波信號分析與波形設計[J];探測與控制學報;2002年04期

4 黃志;陳海強;廖夢澤;;基于最佳波形理論的基帶信號研究及其波形設計[J];廣西大學學報(自然科學版);2005年S2期

5 王鵬;崔琛;張鑫;;信號相關雜波環(huán)境中的認知雷達穩(wěn)健檢測波形設計[J];火力與指揮控制;2014年07期

6 王洪雁;李英軍;胡小全;寧軍;李軍;;提高MIMO雷達估計性能的穩(wěn)健波形優(yōu)化設計[J];電子信息對抗技術;2013年05期

7 楊崇林,姚藍;水下高速小目標探測中的信號波形設計研究[J];聲學學報;2001年05期

8 薛文虎;張社國;徐紅華;;用于目標跟蹤的自適應廣義調(diào)頻波形設計算法[J];海軍工程大學學報;2012年04期

9 宋耀良,是湘全;一類混合波形的構造及模糊特性分析[J];南京理工大學學報;1998年02期

10 鄔書躍,田新廣,鄒濤,張爾揚;周期信號直接數(shù)字式合成中的波形設計與頻譜分析[J];湘潭礦業(yè)學院學報;2003年03期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 何峰;吳樂南;;高頻譜利用率的導航衛(wèi)星信號波形設計[A];第二屆中國衛(wèi)星導航學術年會電子文集[C];2011年

2 黃志;陳海強;廖夢澤;;基于最佳波形理論的基帶信號研究及其波形設計[A];廣西計算機學會——2004年學術年會論文集[C];2004年

3 黃志;陳海強;廖夢澤;;基于最佳波形理論的基帶信號研究及其波形設計[A];廣西計算機學會2004年學術年會論文集[C];2004年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前8條

1 李風從;雷達抗干擾波形優(yōu)化設計的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2014年

2 劉志鵬;雷達通信一體化波形研究[D];北京理工大學;2015年

3 王旭;MIMO雷達發(fā)射方向圖與波形設計方法研究[D];西安電子科技大學;2014年

4 王璐璐;基于信息論的自適應波形設計[D];國防科學技術大學;2015年

5 申東;MIMO雷達混沌波形設計及性能分析[D];西安電子科技大學;2013年

6 張宇;MIMO雷達波形設計及信號處理相關技術研究[D];南京理工大學;2011年

7 朱艷萍;MIMO雷達的若干關鍵技術研究[D];南京理工大學;2013年

8 夏威;MIMO雷達模型與信號處理研究[D];電子科技大學;2008年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李少華;霍普金森壓桿試驗中的兩種波形整形技術研究[D];東北大學;2014年

2 林圣超;CAP可見光通信系統(tǒng)的波形設計與定時估計[D];東南大學;2015年

3 李順宏;超寬帶無線電波形設計研究[D];大連大學;2016年

4 孔凡堂;基于SQRT Chirp函數(shù)波形的多干擾抑制超寬帶系統(tǒng)設計[D];山東大學;2016年

5 闞春秀;第五代移動通信中的非正交波形技術研究[D];北京交通大學;2016年

6 陶燕;MIMO雷達正交波形設計及目標方位估計[D];南京理工大學;2016年

7 姜智卓;極化認知雷達抗干擾波形設計研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2016年

8 尚進;高頻雷達任意調(diào)相信號波形設計[D];哈爾濱工業(yè)大學;2016年

9 汪東樹;飛行器間無線通信波形關鍵技術研究與驗證[D];電子科技大學;2016年

10 盧霞霞;雷達正交波形設計與性能分析[D];電子科技大學;2016年

，

本文編號：532974