超短波通信电台跳频同步系统的设计与实现

论文摘要

电子战在如今军事战争中愈演愈烈,并受到各国军方的密切关注,如何避免敌方干扰,保障己方的通信顺畅,是现代战争中的一大关键。跳频通信便应运而生,它与传统通信方式相比具有诸多优点,如很强抗干扰、抗截获、抗衰落能力,多址组网以及兼容性好等,尤其受到军事战术抗干扰通信的青睐,在复杂的战争电磁条件下有力保障我军建立稳定可靠的话音或数据通信,取得信息战的主动权。此外,跳频通信在民用移动通信、个人通信等领域也得到了广泛应用。跳频同步是跳频通信的关键技术之一,同时也是跳频通信系统开发的难点,收发双方能够进行正确通信的前提是跳频同步快速精确的建立,跳频系统的性能与跳频同步的好坏直接相关,而实现同步捕获和跟踪在高跳速下变的更为困难,需要精心设计同步方案。于是全面而深刻的研究了跳频同步技术及其实现,本课题在分析跳频同步不确定因素及对常见同步方法的比较后,提出了同步字头和时间信息相结合实现跳频同步,并深入研究了同步信息帧格式、同步捕获,制定了初始同步、同步保持及迟入网同步方案,能够保证快速精准的建立同步,提升系统系性能。最后,在TMS320DM64+平台上用c语言实现跳频收发,重点实现了跳频的同步搜索、同步捕获、同步确认及同步跟踪等跳频控制功能,并实现了与数字平台板上ARM及FPGA的交互。最终对跳频同步系统的性能进行了简单数学分析,并对其功能及性能做了详尽测试,结果表明本系统满足各项功能及性能需求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的背景及研究目的
• 1.1.1 课题来源及背景
• 1.1.2 研究目的
• 1.2 与本课题相关的国内外研究综述
• 1.2.1 跳频在军事通信中的应用与发展
• 1.2.2 跳频在民用通信中的应用与发展
• 1.3 本论文的主要工作内容
• 1.4 本文组织结构
• 第2章 跳频同步系统的需求分析及总体设计
• 2.1 跳频通信系统
• 2.1.1 跳频通信系统基本原理
• 2.1.2 跳频通信系统的主要技术参数
• 2.1.3 跳频通信的主要特点
• 2.1.4 跳频同步技术
• 2.2 需求的提出
• 2.3 功能需求
• 2.4 非功能需求
• 2.5 系统总体设计
• 2.5.1 系统总体设计方案
• 2.5.2 系统总体过程分析
• 2.5.3 系统总体功能设计
• 2.6 技术难点分析
• 2.6.1 相关码长度的选择
• 2.6.2 同步信息的冗余度
• 2.7 本章小结
• 第3章 跳频同步系统的详细设计
• 3.1 跳频系统跳结构的设计
• 3.1.1 跳频周期与跳频速率
• 3.1.2 符号率及跳结构
• 3.2 基于TOD 的同步字头法
• 3.2.1 同步思想
• 3.2.2 TOD 格式的设计
• 3.2.3 同步频率算法
• 3.3 同步方案设计
• 3.3.1 同步信息帧设计
• 3.3.2 初始同步
• 3.3.3 同步保持
• 3.3.4 迟入网同步
• 3.4 同步性能分析
• 3.4.1 初始同步时间
• 3.4.2 相关码检测概率
• 3.4.3 捕获概率和虚警概率
• 3.4.4 同步抗干扰性能
• 3.5 与ARM 的交互设计
• 3.5.1 下行信令交互设计
• 3.5.2 上行命令交互设计
• 3.6 与FPGA 的交互设计
• 3.7 本章小结
• 第4章 跳频同步系统的实现
• 4.1 数字信号处理器
• 4.1.1 数字信号处理器介绍
• 4.1.2 DSP/BIOS 应用
• 4.2 跳频同步系统主流程实现
• 4.3 频率控制功能的实现
• 4.4 跳频发送功能模块的实现
• 4.5 跳频接收功能模块的实现
• 4.5.1 跳频初始同步实现
• 4.5.2 同步保持的实现
• 4.5.3 迟入网同步
• 4.6 空闲处理功能模块的实现
• 4.7 遇到的问题及解决办
• 4.7.1 系统运行稳定性
• 4.7.2 线路延迟问题
• 4.8 本章小结
• 第5章 跳频同步系统的测试及分析
• 5.1 软件测试理论
• 5.1.1 常见软件测试步骤
• 5.1.2 软件测试方法
• 5.2 功能测试
• 5.2.1 频率控制功能测试
• 5.2.2 跳频收发功能测试
• 5.2.3 同步功能测试
• 5.3 性能测试
• 5.3.1 跳频速率
• 5.3.2 初始同步时间
• 5.3.3 跳频同步概率
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历