DS-FH擴(kuò)頻系統(tǒng)中多普勒頻偏估計(jì)算法研究.pdf

1、在現(xiàn)代電子戰(zhàn)的通信對(duì)抗領(lǐng)域中，擴(kuò)頻通信技術(shù)扮演著極其重要的角色。擴(kuò)頻通信通過擴(kuò)展信號(hào)的帶寬換取信噪比上的好處，使信息可以在很低的信噪比下進(jìn)行傳輸，從而降低了信息被截獲的可能性，是一種重要的低截獲概率技術(shù)。其中， DS（Direct Sequence，直接序列）/FH（Frequency Hopping，跳頻）混合擴(kuò)頻技術(shù)由于其良好的低截獲、抗多徑、抗遠(yuǎn)近效應(yīng)且易于同步等的優(yōu)點(diǎn)，近幾十年越來越受到關(guān)注。
　　目前，對(duì)擴(kuò)頻技術(shù)的研究多

2、數(shù)以DS或FH等單一擴(kuò)頻體制為主，對(duì)DS/FH混合擴(kuò)頻技術(shù)的研究還不足，主要集中在對(duì)部分模塊的研究，而對(duì)整體系統(tǒng)性能的分析與研究并不多見。另外，由于擴(kuò)頻通信一般用于衛(wèi)星、軍事領(lǐng)域，移動(dòng)臺(tái)和基站的相對(duì)高速運(yùn)動(dòng)會(huì)造成幾十 kHz甚至幾百 kHz的多普勒頻率偏移，會(huì)使接收端相干解調(diào)后的基帶信號(hào)中仍存在具有該頻偏的信號(hào)，從而造成接收端的誤碼。為此，本文重點(diǎn)研究了一種完整的混合擴(kuò)頻通信系統(tǒng)，并研究了針對(duì)該系統(tǒng)的多普勒頻偏估計(jì)及糾正算法，使混合擴(kuò)頻

3、技術(shù)的性能更能符合實(shí)際通信環(huán)境。本文完成的主要工作包括：
　　首先，基于MATLAB建立了一個(gè)DS/FH混合擴(kuò)頻通信系統(tǒng)仿真模型，研究了系統(tǒng)的幾個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，分別為信號(hào)的DPSK調(diào)制、糾錯(cuò)編譯碼、擴(kuò)頻碼的設(shè)計(jì)和接收機(jī)的選擇。并詳細(xì)的研究了系統(tǒng)基于相關(guān)檢測(cè)的同步方案，分別分析了跳頻圖案的同步和跳頻時(shí)刻的同步及后續(xù)的擴(kuò)頻解調(diào)。
　　其次，在設(shè)定的參數(shù)下，通過仿真實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)混合擴(kuò)頻的性能，同時(shí)對(duì)用于同步的相關(guān)檢測(cè)的性能

4、進(jìn)行了驗(yàn)證。然后研究了DS/FH混合擴(kuò)頻系統(tǒng)在加性高斯白噪聲下的誤碼率性能，計(jì)算機(jī)仿真結(jié)果表明，采用34dB的理論擴(kuò)頻處理增益可實(shí)現(xiàn)29dB的信噪比改善，且在采用相關(guān)檢測(cè)以獲得跳頻同步前提下，系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)在信噪比為-17dB時(shí)達(dá)到-310數(shù)量級(jí)的誤碼率性能。
　　再次，在DS/FH擴(kuò)頻系統(tǒng)仿真模型的基礎(chǔ)上，研究了幾種基于頻域FFT的頻偏估計(jì)算法。針對(duì)FFT（Fast Fourier Transform）存在的柵欄效應(yīng)，研究了復(fù)調(diào)制

5、Zoom-FFT（細(xì)化的FFT）頻偏估計(jì)算法和迭代頻偏估計(jì)算法，并將平方變換法應(yīng)用于需要數(shù)據(jù)輔助的迭代頻偏估計(jì)算法，提出了一種改進(jìn)的基于迭代的非數(shù)據(jù)輔助頻偏估計(jì)算法。實(shí)驗(yàn)表明，復(fù)調(diào)制Zoom-FFT算法的頻偏估計(jì)范圍很大，但是估計(jì)精度不高，而改進(jìn)的迭代算法捕獲范圍較小，但是在有效的估計(jì)頻偏范圍內(nèi)，算法估計(jì)精度很高。針對(duì)復(fù)調(diào)制Zoom-FFT和改進(jìn)的迭代算法的優(yōu)缺點(diǎn)，提出了一種結(jié)合二者的改進(jìn)頻偏估計(jì)方法，實(shí)驗(yàn)表明，改進(jìn)的算法兼具高的估計(jì)精

6、度和大的估計(jì)范圍。
　　然后，在 DS/FH擴(kuò)頻系統(tǒng)仿真模型的基礎(chǔ)上，研究了基于最大功率搜索的頻偏估計(jì)算法，分析了其估計(jì)原理。在算法思想的基礎(chǔ)上，針對(duì)算法隨頻偏估計(jì)范圍增大而運(yùn)算速度有很大下降的情況下，提出了一種改進(jìn)的算法。實(shí)驗(yàn)表明，改進(jìn)的最大功率搜索算法頻偏估計(jì)范圍和估計(jì)精度性能均較好，且運(yùn)算速度相比于改進(jìn)前有了很大的提高。
　　最后，研究了本文提出的頻偏估計(jì)算法在 DS/FH擴(kuò)頻系統(tǒng)中的應(yīng)用，基于建立的頻偏估計(jì)與補(bǔ)償模型