基于DS-SS系统的伪码快速捕获算法研究

论文摘要

扩频通信技术是当前通信领域研究最为广泛深入的一种通信体制之一，由于其抗干扰性强，保密性好，功耗低等诸多优点，无论在军用还是商用上都已成为非常重要的通信方式。但是，它也包含着比普通通信系统更为复杂的技术问题。伪随机码同步问题就是扩频系统所特有的关键技术，也是扩频系统研究的难点，只有处理好了这一关键技术才能让扩频系统有效地工作，并发挥其优点。一般来说，伪随机码的同步分两步实现：捕获和跟踪。目前研究的热点主要集中在伪码的捕获过程。传统的伪随机码捕获算法普遍存在捕获时间长、算法实现复杂、占用硬件资源多等缺点，难以有效地完成长周期伪码和大多普勒频偏环境下的伪码捕获。本文针对传统捕获算法缺点，研究了捕获概率高，捕获时间少的伪随机码捕获算法。本文主要内容如下：首先，本文对扩频通信系统的原理，常见扩频码的产生、结构及特点进行了简要介绍，随后研究了几种常用的传统捕获算法——滑动相关捕获算法、匹配滤波捕获算法等，重点分析了这些算法的优缺点，提出了算法的改进思路。其次，针对大多普勒频移环境下的捕获算法进行了改进，采用一组部分相关器结合快速傅里叶变换对多普勒频移进行频移估计，然后根据估计出的多普勒频移值，将传输信号与对应的补偿因子相乘来补偿信号传输过程中的多普勒频移，从而达到消除多普勒频移影响的效果。同时改进算法将码相位——多普勒频率的二维搜索降为一维，大大减少了捕获时间。最后，在对传统滑动相关捕获算法研究的基础上，提出了一种基于布尔可满足性的伪码捕获算法。利用布尔可满足问题求全解过程中的智能搜索技术对接收序列进行延时及误码判定，降低噪声对捕获算法相关峰值的影响。从而快速地实现本地伪随机码与接收序列的粗同步，达到快速捕获的效果，并结合仿真分析了算法的可行性和有效性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 插图索引
• 附表索引
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究目的及意义
• 1.2 国内外发展与研究现状
• 1.2.1 直接扩频技术的发展与现状
• 1.2.2 扩频伪码捕获算法的发展与现状
• 1.3 本论文所做主要工作及论文结构
• 第2章 直接扩频通信系统及伪码同步的基本原理分析
• 2.1 直接扩频系统基本原理
• 2.1.1 直接扩频系统构成
• 2.1.2 直接扩频系统信号分析
• 2.2 直接扩频系统主要参数
• 2.2.1 处理增益
• 2.2.2 干扰容限
• 2.3 直接扩频系统特点
• 2.4 直扩系统伪随机序列
• 2.4.1 伪随机序列产生
• 2.4.2 伪随机序列相关函数
• 2.4.3 典型伪随机序列
• 2.5 直接扩频系统对扩频码捕获的要求
• 2.6 小结
• 第3章 扩频伪码捕获算法研究与改进
• 3.1 伪码捕获算法原理分析
• 3.1.1 捕获系统原理
• 3.1.2 捕获系统数学模型
• 3.2 传统伪码捕获算法分析
• 3.2.1 基于滑动相关串行捕获算法
• 3.2.2 基于匹配滤波器的并行伪码捕获算法
• 3.2.3 顺序估计快速捕获算法
• 3.2.4 发射参考信号捕获算法
• 3.3 直扩系统多普勒频移效应下伪码捕获算法研究
• 3.3.1 多普勒频移分析
• 3.3.2 多普勒频移对伪随机码捕获性能影响分析
• 3.3.3 传统二维捕获算法
• 3.4 直扩系统多普勒效应下的伪码捕获算法改进
• 3.4.1 多普勒频移估计技术
• 3.4.2 改进算法的实现
• 3.4.3 仿真结果及分析
• 3.5 小结
• 第4章 基于布尔可满足性的伪码捕获算法
• 4.1 布尔可满足性概述
• 4.2 布尔可满足性基础理论
• 4.3 基于 SAT 的伪码捕获算法思路
• 4.4 实验仿真分析
• 4.4.1 仿真参数设置
• 4.4.2 仿真结果分析
• 4.5 基于 SAT 捕获算法在直扩系统中的应用
• 4.6 小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读学位期间发表的学术论文