中频数字化直接序列扩频接收机的实现

给出了统一信道直接序列扩频通信系统的中频数字化接收机的实现方案。采用该方案所实现的直接序列扩频通信系统的载波与伪随机码的捕获分别采用了FFT辅助捕获技术,载波的跟踪采用了数字CPAFC环路牵引,数字COST-AS环路精确跟踪技术,伪码跟踪采用的是数字DLL环路实现。系统中I通道采用可编程GOLD扩频,Q通道采用截断m序列直扩,并置截断m序列与GOLD码具有相同速率、倍周期的关系,以简化系统伪码的同步电路设计。最后,讨论了该系统应用于扩频测距时,测量数据的"置中值"处理方法。     

中频数字化扩频测距系统的实现

给出了统一扩频、统一信道模式的中频数字化扩频测距系统的实现方案。该系统的载波与伪随机码的捕获采用了FFT辅助捕获技术,载波的跟踪采用了数字CPAFC环路牵引、数字COSTAS环路精确跟踪技术,可以有效克服多普勒频移对系统性能的影响。GOLD码跟踪采用的是数字DLL环路,利用该扩频码与截断m序列之间具有的同速率、倍周期的关系,在GOLD码同步后引导截断m序列快速同步。讨论了实现1ns恒分辨率、误差为0.01chip的测距方法与测量数据的"置中值"链接方法。     

星载数字化TDRSS/USB双模应答机设计与试验

介绍了跟踪与数据中继星系统(TFDRSS)中用户星TDRSS/USB双模应答机的功能和组成,在传统USB应答机和扩频应答机的基础上设计了一种数字化的星载TDRSS/USB双模应答机,具有TT&C和TDR两种工作模式.接收机采用了中频数字化的载波跟踪和解扩解调、伪码快速捕获和精确跟踪方法;发射机的相干载波产生和PM调制采用直接数字频率合成(DDS)方法;两种模式下共用了收发通道和部分FPGA.资源.新的设计方法使应答机的调试难度、稳定性、载波和伪码捕获速度、跟踪精度、测距时延误差、功耗、重量等指标均有改善.     

扩频调制的伪码跟踪技术分析

在直接序列扩频传输系统中,接收端通常利用匹配滤波器实现扩频信号的初始同步,利用伪码跟踪环实现本地码字对其相位的精确跟踪。伪码跟踪的准确性直接影响解扩的性能。伪码跟踪中采用归一化的鉴相算法,通过合理的环路参数、相干累加长度和非相干累加次数设计,可以提高伪码跟踪的准确性。针对直接序列扩频信号,通过理论和仿真分析得到了码跟踪环中的相干累加长度和非相干累加次数这2个关键参数与载波频差、扩频比以及误码率之间的关系,可以为扩频码定时跟踪的设计提供依据。     

直扩遥测中频数字接收机的实现

介绍了直接序列扩频遥测系统的中频数字接收机的设计与实现，给出了基于FPGA实现数字下变频、伪码捕获与跟踪、载波同步等关键问题的解决方案。     

卫星扩频测控体制研究

介绍了USB微波统一测控系统、连续波测量系统、GPS原理。对中低轨卫星扩频测控采用的测控体制作了相应的论述与设计。提出中低轨卫星测控采用星地上下行信号相干(包括载波相干、伪码相干)方式,使星上应答机发射的下行频率与地面站发射的上行频率同步,消除星地钟差,完成卫星的测速、测距以及遥测遥控任务,并阐述了星地扩频测控设备的组成和工作原理。     

伪码扩频航天测控体制设计

在分析伪码扩频的可行性和工作原理的基础上，介绍了伪码扩频测控系统的构成和工作过程，设计了伪码扩频信号的调制方式、解调过程和信号的帧结构，探讨了伪码的捕获和跟踪方式。研究结果表明，伪码扩频测控体制具有抗干扰、低截获、信号隐蔽、测距精度高等优点，能够满足未来我国深空测控的需要。     

基于分段相关-视频积累方法的伪码串行捕获优化设计

本文主要针对载波多普勒下的伪码捕获问题,研究了基于分段相关-视频积累方法的伪码串行捕获系统的优化设计.通常的优化设计为假设峰值点的伪码相位偏差为0.但对于实际的捕获系统,由于接收到的伪码相位与本地伪码相位关系随机,在串行搜索过程中过门限值的伪码相位残差可能不为0,从而对捕获性能产生影响.本文主要分析伪码相位偏移残差对峰值点的信噪比和检测概率的影响,并给出了最大伪码相位偏移残差下的平均捕获时间表达式.同时基于平均捕获时间最小准则,给出了搜索步进推荐值.对虚警概率指定和未指定两种情况分别进行了优化设计,得到了最优的中频积累和视频积累设计值,该设计值与载噪比、多普勒容限等因素相关.研究成果可用于指导扩频接收机伪码捕获模块的设计.     

伪码测距中码跟踪环的FPGA实现

码跟踪环的设计是伪码/载波相位联合测距系统的一个关键环节.分析了伪码跟踪环路的结构,利用查表法、二阶环路分别对NCO和环路滤波器等关键部分进行了设计,并给出了相应的电路结构.系统仿真与FPAG片上测试结果表明,实现了伪码准确、实时跟踪,跟踪到的伪码相位误差小于载波相位的周期长,设计的跟踪环具有一定工程应用价值.     

一种并行传输的时频域扩频多载波DS-CDMA系统性能分析

提出了一种并行传输的时频域扩频多载波DS-CDMA系统,它先将传输数据进行串并转换而后经过时域和频域两次扩频。在不改变传输数据速率和扩频增益的情况下,并行传输可以增大符号时间和降低码片速率,从而提高信号的抗频率选择性衰落的能力和实现低速率信号处理。采用码片匹配滤波的方式对信号进行接收,分析了高斯信道下的单用户检测性能并推导了误比特率表达式。研究表明,在此系统中串并转换比与码片速率的降低和子载波个数成正比,而与误比特率无关;不存在比特间干扰;多用户干扰只存在于同一子载波传输的不同用户的数据比特之间,且可通过采用正交时域扩频码来消除;误比特率随用户数量的增加而增加,而随每比特信噪比和扩频增益的增加而降低;在带宽受限的情况下,可通过合理设置串并装换比、时域和频域扩频增益参数来简化系统实现,满足误比特率的性能需求。     

基于FFT实现短波扩频系统载波频差估计

短波扩频系统中,由于伪码速率低,加上频率源不稳定及多普勒频移的影响,收发端载波往往存在一定频差,使得PN码无法同步。针对这种情况,提出了对正交下变频后I,Q两路信号相乘的结果做快速傅立叶变换来估计频差的方法。这种方法简单易行,且不受PN是否同步的影响,可以把收发端载波频差控制在很小的范围内。     

Third-generation TDRSS-compatible direct-sequence spread-spectrumdigital receiver

A digital communication receiver, called a third-generation receiver, has been developed. This receiver takes samples of the direct-sequence spread signal at a nonzero intermediate frequency (IF) instead of the zero IF (baseband), and quantizes the samples by employing a 1-b analog-to-digital (A/D) converter at the receiver front end. These 1-b samples are digitally processed for pseudonoise (PN) code, carrier, bit synchronization, and bit decision with the use of an application-specific integrated circuit. The effects of the IF sampling and 1-b A/D conversion on PN code synchronization are analyzed for a PN spread-spectrum communication system with oversampling rate, e.g., 12 samples per chip. In addition, the bit-error rate (BER) degradation due to the 1-b A/D conversion is studied by assuming perfect PN code, carrier, and bit synchronization. It is observed that the BER degradation due to the 1-b A/D is significant, e.g., 2.4 dB, when decimation is made after IF sampling such that only one sample per chip is used for bit decision. These analyzed BER results agree well with the simulated results. However, if no decimation is made and oversampling is used for bit decision, BER degradation due to 2-b A/D conversion is insignificant, e.g., 0.6 dB     

大频偏条件下PN码捕获改进算法

针对大频偏条件下PN码捕获的问题,提出了一种改进的PN码捕获算法,即基于谱线插值的联合码捕获算法.首先对现有的码捕获技术进行了分析,然后在部分相关值作FFT的码捕获算法的基础上,提出了基于谱线插值的联合码捕获算法.算法的核心思想是对部分相关值作FFT处理,并利用插值公式计算出载波频偏的精确估计值,使得后续的载波跟踪环更有利于载波跟踪.介绍了新的码捕获系统的工作原理,推导了载波频偏估计的插值公式,并将非相干累加技术应用于码捕获系统,从而提高了低信噪比条件下载波频偏估计的精度.最后,通过仿真证明了此算法对现有GPS接收机性能有5dB的改善.     

Performance analysis of an all-digital BPSK direct-sequencespread-spectrum IF receiver architecture

A VLSI architecture for an all-digital binary phase shift keying (BPSK) direct-sequence (DS) spread spectrum (SS) intermediate frequency (IF) receiver is presented, and an in-depth performance analysis is given. The all-digital architecture incorporates a Costas loop for carrier recovery and a delay-locked loop for clock recovery. For the pseudorandom noise (PN) acquisition block, a robust energy detection scheme is proposed to reduce false PN locks over a broad range of signal-to-noise ratios. The proposed architecture is intended for use in the 902-928 MHz unlicensed spread spectrum radio band. A 100 kbs information rate and a 12.7 Mchips/second PN code rate are assumed. The IF center frequency is 12.7 MHz and the IF sampling rate is 50.8 Msamples/second, which is the Nyquist rate for the 25.4 MHz bandwidth signal. Finite wordlength effects have been simulated to optimize the architecture, thereby minimizing the chip area, and results of the finite wordlength simulations demonstrate that the chip architecture achieves a bit error rate performance within 1 dB of theory in an additive white Gaussian noise channel     

基于PMF—FFT的PN码捕获方法及性能

在高动态通信系统中,由于载体的相对运动,使载波附加了较大的多普勒频移。使用一组部分相关器结合快速傅里叶变换进行伪码捕获,可以将码相位-多普勒频率的二维搜索降为一维搜索,大大减少了捕获时间。文中讨论了该方法部分相关器长度和FFT点数对捕获性能的影响,推导相关损失与最大多普勒频移和相关器长度的关系,为分析捕获系统的捕获范围和选取相关器参数提供依据,给出两种确定分段相关器长度X的方法。最后仿真证明在PN捕获的同时该方法能够准确估计多普勒频移。     

卫星测控系统中伪随机码测距方法分析

目前,扩频技术发展迅速且广泛应用于各种通信系统中。比较详细地讨论卫星测控系统中利用伪随机码来测距的几种方法。结合实际情况对这几种方法进行分析比较,在现有技术设备条件下得到了一种比较理想的伪随机码测距方法—星上处理伪随机码测距。     

直序扩频信号PN码相位的自适应测量算法

提出了基于FFT的直序扩频信号PN码相位的自适应测量算法.算法首先利用FFT确定信号的可测性及可有效检测到目标信号的最低采样频率,并计算最低采样频率下信号的PN码相位,然后逐级提高采样频率,用循环卷积法求取各级采样频率下的PN码相位,直至达到测量精度要求.与其他基于FFT的方法相比,该算法可在同等测量精度要求下明显减少计算量,或在计算量相当情况下有效提高测量精度.该算法的主要应用领域为卫星定位信号和直序扩频测距信号PN码相位的精确测量.     

直扩定位中频数字接收机实现的几个关键问题

介绍了直接扩频序列扩频定位系统的中频数字接收机的设计和实现 ,讨论了该中频数字化接收机的几个关键问题 ,包括中频数字化、数字下变频、PN码捕获和载波同步 ,并给出了他们的 FPGA的解决方案     

中频带宽对调频遥测非相干解调性能影响分析

遥测地面站设备多采用非相干鉴频解调,设备接收机需要根据码速率来设置中频带宽,中频带宽设置不合理会导致遥测解调误码率增高。为在国军标规定的档数中选出不同码速率的相应最佳中频带宽,文中根据FM信号的解调原理,对非相干鉴频解调方式下,中频带宽对解调误码率性能的影响进行了仿真分析,依据仿真结果提出了最优误码性能下中频带宽参数的推荐值为1.7倍码速率,最后通过硬件实验对仿真分析结果进行了验证。