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基于双波束调制的无线网络通信定位综合技术

作　者: 陈林
导　师: 宋茂忠
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 无线通信 数字调制解调 无线定位 无线自组织网络 扩频同步 多波束
分类号: TN929.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


无线电通信与定位综合技术是现代电子系统中的一项重要技术,在通信发展中起着重要的作用。本文针对无线网络中节点定位的应用需求,研究了两种通信定位综合方案。首先设计并实现了一种简单的无线自组织网络,在进行无线数据采集的同时实现节点定位功能。然后研究一种AOA定位的通信跟踪方案,提出一种易于实现的等效信号收发模型,并具体设计与部分实现了一个异相位中心双波束扩频通信测向收发系统。主要工作如下:1.在介绍无线网络节点通信与定位基础上,提出了系统的软、硬件设计方案,设计了系统通信协议,并实现了一个简单的具有无线数据采集和节点定位功能的无线自组织网络。2.为了进一步研究无线网络通信定位深层综合问题,仿真了一种异相位中心双波束干涉调制系统,重点研究了波束参数估计、载波相位估计、信息解调等算法,并仿真了算法的性能。3.提出一种易于实现的等效异相位中心双波束收发模型,并设计了一个异相位中心双波束扩频通信测向收发系统。重点研究了信号空间,同步接收算法、参数估计算法、信息码解调以及方位角估计算法的设计。在模拟信道环境下,仿真了系统的通信和测向性能。设计并部分实现了异相位中心双天线扩频通信测向收发系统的硬件平台,重点研究了基带信号源的实现以及接收信号的处理,并通过计算机仿真分析了实际信道环境下的系统的通信性能。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-15
第一章 绪论  15-23
  1.1 课题的背景  15
  1.2 相关技术研究现状  15-21
    1.2.1 扩频通信与同步技术  15-16
    1.2.2 无线测向定位技术  16-17
    1.2.3 空时编码  17-18
    1.2.4 MIMO 技术  18-19
    1.2.5 时空调制技术  19-20
    1.2.6 无线自组网络  20-21
  1.3 本文所做的工作和章节安排  21-23
第二章 一种简单的无线自组织网络的设计与实现  23-36
  2.1 无线网络节点定位原理  23-25
    2.1.1 基于距离的定位算法  23-25
      2.1.1.1 信号强度测距法  23-24
      2.1.1.2 时间差定位法  24
      2.1.1.3 到达角定位法  24-25
    2.1.2 距离无关的定位算法  25
      2.1.2.1 质心法  25
      2.1.2.2 基于距离矢量计算跳数的算法  25
      2.1.2.3 以三角形内的点近似定位算法  25
  2.2 系统概述与定位算法设计  25-28
  2.3 主节点的设计与实现  28-31
    2.3.1 主节点的硬件设计  28-29
    2.3.2 主节点软件设计  29-31
  2.4 从节点的设计与实现  31-32
    2.4.1 从节点的硬件设计  31
    2.4.2 从节点的软件设计  31-32
  2.5 通信流程描述  32-34
    2.5.1 数据帧结构的设计  32-33
    2.5.2 数据通信流程  33-34
  2.6 系统实现与分析  34-36
第三章 异相位中心双波束方向调制  36-45
  3.1 异相位中心双波束调制信号原理与设计  36-39
  3.2 异相位中心双波束解调和参数估计  39-41
    3.2.1 信息码的差分解调  39-40
    3.2.2 波束参数的非相干估计  40
    3.2.3 接收机的载波相位估计与空间参数的相干估计  40-41
  3.3 异相位中心双波束系统仿真和分析  41-44
  3.4 结论与分析  44-45
第四章 异相位中心双波束扩频通信测向系统的设计与仿真  45-71
  4.1 系统设计原理和概述  45
  4.2 异相位中心双波束扩频通信测向系统的信号源设计  45-51
    4.2.1 调制信号设计与编码  45-47
    4.2.2 扩频码和同步码的选取  47-51
      4.2.2.1 PRN 码  47-49
      4.2.2.2 帧同步码  49-51
  4.3 系统同步接收算法  51-64
    4.3.1 系统同步流程  52-53
    4.3.2 接收信号的捕获  53-56
    4.3.3 接收信号的同步跟踪  56-63
      4.3.3.1 锁相环分析  57-59
      4.3.3.2 接收信号的码同步  59-61
      4.3.3.3 接收信号的载波同步  61-63
    4.3.4 比特位同步和帧同步  63-64
  4.4 异相位中心双波束参数估计算法设计  64-65
    4.4.1 波束参数的非相干估计  64
    4.4.2 信息码的差分解调  64
    4.4.3 空间方位角的计算  64-65
  4.5 系统仿真模型设计  65-70
    4.5.1 收发系统的设计  65-66
    4.5.2 系统性能仿真结果  66-70
  4.6 仿真结果分析与总结  70-71
第五章 异相位中心双天线扩频通信测向系统的原理实现  71-86
  5.1 系统实现平台介绍  71
  5.2 异相位中心双天线扩频通信测向系统的发射平台  71-75
    5.2.1 基于FPGA 的基带信号源设计  71-74
    5.2.2 射频调制器  74-75
  5.3 异相位中心双天线扩频通信测向系统的接收平台  75-76
  5.4 后端软件的设计与实现  76-84
    5.4.1 接收数据文件的处理  76-80
      5.4.1.1 接收数据文件的格式转换  76-77
      5.4.1.2 接收数据中同频干扰的处理  77-79
      5.4.1.3 仿真说明  79-80
    5.4.2 同步接收的实现及分析  80-84
  5.5 系统测试及其分析  84-86
结束语  86-87
参考文献  87-92
致谢  92-93
在学期间发表的学术论文及获奖情况  93

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线通信 > 移动通信
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