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大动态多普勒频移下PCM/FM解调算法的研究

作　者: 唐扬
导　师: 任广辉
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 信息与通信工程
关键词: 脉冲编码调制/调频 中频接收机 大动态多普勒频移 解调
分类号: TN911.72
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 59次
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内容摘要


在航天遥测领域中,PCM/FM传输体制抗噪声性能强、灵活性高,是国内外战略武器和火箭等的主要遥测手段。在遥测过程中,被测物体和接收设备之间存在着相对位移,会产生多普勒效应,在接收端表现为信号载波频率发生偏移。多普勒频移会影响解调性能,因此需要去除。传统的去除多普勒频移的算法并不适用于基带码速率较低、多普勒频偏动态范围较大的情况或者难于在通用硬件平台上实现。因此本文研究一种适用于低码速率下去除大动态多普勒频偏的解调算法。首先,本文对PCM/FM信号的时频特性进行分析,并重点分析大动态多普勒频移对接收信号的影响。对多普勒频移补偿算法进行总结,比较各算法的优缺点,得出频率跟踪补偿方法对大动态范围多普勒频移响应不足、载波频率估计算法的高复杂度不易实现。其次,本文研究了具有较强针对性的去除大动态多普勒频偏的解调算法。该算法分两步去除多普勒频偏。第一步,在频域上根据信号的频谱特性对载波频率进行初步估计获得多普勒频移量,利用估计结果进行初步补偿,将大幅度的多普勒频偏调整到较小范围内;第二步,利用相邻码元间的频偏近似不变的特性消除多普勒频偏变化率的影响,利用码元差分运算补偿残余多普勒频偏。将该算法同传统的调频信号非相干解调方法相结合,设计去除大动态多普勒频偏的解调系统,并对系统的性能进行仿真。根据实验结果,信号中大动态多普勒频偏被有效补偿,误码率满足指标要求。最后,在仿真的基础上,利用硬件语言编写解调系统,对各个功能模块的实现方法进行比较和优化,使该解调系统在满足功能的基础上易于实现、资源消耗少。对解调系统进行硬件仿真,结果表明该系统的功能和时序满足要求。并在FPGA芯片上运行系统,根据实验结果证明本文设计的系统具有可实现性。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第1章 绪论  9-19
  1.1 课题背景及研究的目的和意义  9-10
  1.2 国内外研究现状  10-17
    1.2.1 遥测技术的发展现状  10-11
    1.2.2 数字中频接收机研究现状  11-12
    1.2.3 PCM/FM 解调算法研究现状  12-14
    1.2.4 快速傅里叶变换实现的研究现状  14-15
    1.2.5 多普勒频移补偿技术研究现状  15-17
  1.3 论文主要内容  17-19
第2章 中频接收机相关理论和系统指标分析  19-26
  2.1 中频数字解调基本理论  19-21
    2.1.1 采样定理  19-20
    2.1.2 数字正交变换理论  20
    2.1.3 整数倍抽取  20-21
  2.2 大动态多普勒频移补偿解调系统技术指标分析  21-25
    2.2.1 大动态多普勒频移补偿解调系统技术指标  21
    2.2.2 PCM/FM 信号  21-22
    2.2.3 多普勒效应的影响  22-24
    2.2.4 采样频率的确定  24-25
    2.2.5 抽取倍数的确定  25
  2.3 本章小结  25-26
第3章 去除大动态多普勒频移解调系统软件仿真  26-43
  3.1 去除大动态多普勒频移解调系统的基本结构  26-27
  3.2 去除大动态多普勒频移解调系统模块分析  27-42
    3.2.1 信号源  27-29
    3.2.2 频移初步估计  29-31
    3.2.3 中频滤波器  31-32
    3.2.4 数字下变频器  32-34
    3.2.5 鉴频器  34-36
    3.2.6 差分码元的频移抵消  36-39
    3.2.7 位同步  39-41
    3.2.8 去除大动态多普勒频移解调系统的性能仿真  41-42
  3.3 本章小结  42-43
第4章 去除大动态多普勒频移解调系统硬件仿真  43-58
  4.1 去除大动态多普勒频移解调系统的模块硬件仿真  43-55
    4.1.1 频移初步估计模块  43-47
    4.1.2 中频滤波器  47-48
    4.1.3 数字下变频器  48-49
    4.1.4 CORDIC 鉴频  49-51
    4.1.5 差分码元频偏抵消模块  51-53
    4.1.6 位同步  53-55
  4.2 去除大动态多普勒频移解调系统的硬件调试  55-57
  4.3 本章小结  57-58
结论  58-59
参考文献  59-64
致谢  64

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 通信理论 > 信号处理 > 数字信号处理
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