基于DSP的单边带数字短波接收机基带系统设计与实现

论文摘要

短波通信一直以来被广泛地用于政府、军事、外交、气象等部门，尤其在军事领域，短波通信一直是不可替代的重要指挥手段。随着数字信号处理技术、自适应技术、芯片制造技术等新技术的飞速发展，短波通信已经进入全新的数字短波时代，各领域都体现出对数字短波通信系统的巨大需求。如何在多变的短波信道上建立更加稳定可靠的通信链路，如何对抗衰落和干扰，成为当前短波通信研究的热点。论文以项目为依托，运用软件无线电技术，研制基于嵌入式DSP平台的可靠、稳定的突发式单边带数字短波通信系统基带部分，这是一种可自适应选频、自适应选取调制方式、盲发盲收的突发式单向短波通信系统，论文针对这一系统作了研究并提出了基带系统解决方案：为了捕获发射机的发射频点和采用的调制方式，提出了一种新的基于FTSK扩频的自适应扫频方式ADSS-FTSK，相比于PSK扩频方式，该方式具有更好的抗衰落和抗频偏特性；为了在信道条件恶劣时保持系统可通性，采用了FTSK调制方式，并提出一种采用巴克码辅助捕获FTSK调制矩阵同步的联合解调算法USCD，相对于普通解调算法，该算法的误码率可降低一半；为了在信道条件良好时快速传输数据，采用了PSK调制方式，设计了相应的高性能数字载波跟踪环，提出了一种基于统计和智能判决的码元恢复技术，并采用了基于Kalman-RLS的自适应均衡器消除信道时域扩展引起的码间串扰。在对系统方案进行仿真验证的基础上，基于嵌入式DSP平台将整个系统进行了工程化实现。测试表明，该系统性能良好，稳定可靠，所有指标都达到或超过了项目设计要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 序论
• 1.1 短波通信概述
• 1.2 论文研究内容
• 1.3 论文结构
• 第二章 理论模型
• 2.1 短波信道
• 2.1.1 最高可用频率（MUF）和最佳工作频率（FOT）
• 2.1.2 多径
• 2.1.3 衰落
• 2.1.4 多普勒频移
• 2.2 调制
• 2.2.1 基带调制
• 2.2.2 单边带调制
• 2.3 解调与同步
• 2.3.1 单边带解调
• 2.3.2 载波同步
• 2.3.3 码元同步
• 2.3.4 帧同步
• 2.4 数字信号的限带传输
• 2.4.1 奈奎斯特准则
• 2.4.2 基带成形和匹配滤波器
• 2.5 数字信号处理
• 2.5.1 数字滤波器
• 2.5.2 多速率信号处理
• 第三章 关键技术
• 3.1 自适应扫频
• 3.1.1 自适应扫频的重要性和难点
• 3.1.2 扫频头调制
• 3.1.3 FTSK调制后的扩频码相关性
• 3.1.4 抗衰落和抗频偏性能分析
• 3.1.5 扫频模块的实现
• 3.1.6 扫频状态控制
• 3.1.7 测试结果
• 3.2 巴克码辅助捕荻同步的FTSK解调算法USCD
• 3.3 数字锁相环
• 3.3.1 数字理想二阶环
• 3.3.2 BPSK科斯塔斯环设计
• 3.3.3 QPSK科斯塔斯环设计
• 3.3.4 锁相环的定点化实现
• 3.4 自适应均衡
• 3.4.1 均衡原理
• 3.4.2 常用均衡器结构
• 3.4.3 常用自适应算法
• 3.4.4 Kalman RLS自适应算法
• 3.4.5 Kalman RLS判决反馈均衡器设计实现
• 第四章 系统实现
• 4.1 接收机结构
• 4.2 帧结构
• 4.2.1 BPSK
• 4.2.2 QPSK
• 4.2.3 FTSK
• 4.2.4 锁相环相位模糊问题
• 4.3 单边带解调
• 4.3.1 频谱搬移过程
• 4.3.2 单边带解调器
• 4.4 基于统计和智能判决的码元同步恢复技术
• 4.5 信道编解码
• 4.5.1 CRC
• 4.5.2 卷积编码和Viterbi译码
• 4.5.3 交织
• 4.6 数字滤波器
• 4.6.1 滤波器设计
• 4.6.2 脉冲成形及其匹配滤波器
• 4.6.3 滤波器定点化实现
• 4.6.4 信号滤波的连续性
• 4.7 基带系统的DSP实现
• 4.7.1 系统软件流程
• 4.7.2 硬件平台
• 第五章 结束语
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢
• 作者简介