宽带跳频收发信机基带信号处理技术研究与实现

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跳频通信信号载波根据伪随机序列不断地进行跳变,与常规定频通信相比,其具有优秀的信号抗干扰、抗截获性能和多址组网能力。跳频通信技术广泛地应用在各种军事通信网络、局域网、传感器网络中,具有广阔的应用场景和实用价值。
  论文针对一种突发模式下的宽带跳频通信系统,重点研究了宽带跳频收发信机中的基带信号处理技术,并在硬件平台实现了相应的收发基带模块,对网络节点组网起到了支撑作用。主要工作如下:
  ①针对宽带跳频收发信机的技术需求和信号特点,提出了收发信机的基带信号处理方案,设计了收发信机的总体结构。
  ②针对宽带信号的全概率接收问题,设计了基于多相滤波的信道化接收机结构。该结构既能保证对多个时频脉冲信号的并行接收,又具有运算量低,资源消耗少的优点。该结构与传统并行下变频信道化结构更具优势。最后通过软件仿真分析,验证了其可行性。
  ③重点研究了接收基带信号处理中的关键技术,包括高斯最小频移键控(Gaussian Filtered Minimum Shift Keying,GMSK)解调算法和时频脉冲信号捕获算法。(a)针对GMSK的低复杂度解调问题,研究了限幅鉴频检测解调算法、差分相位解调算法和基于差分相位的Viterbi解调算法。并通过仿真对比了误码率性能。在实现时,综合考虑算法的性能、复杂度和资源消耗情况,选择1bit差分解调算法作为实现方案。(b)针对多个时频图案并行捕获需求,设计了时频脉冲信号的捕获机制,提高了图案的检测性能,简化了捕获算法的复杂度,更有利于硬件实现。通过仿真,分析了所设计捕获机制的捕获概率和虚警概率,达到了并行捕获的设计需求。
  ④在FPGA硬件平台上设计了宽带跳频收发信机的基带信号处理模块。重点包括数据成帧模块、GMSK调制解调模块、基于多相滤波结构的信道化接收模块、并行下变频模块、符号同步模块、译码模块,并通过仿真软件验证模块输入输出波形的准确性。最后在FPGA硬件平台验证了收发信机设计的合理性,所设计的收发基带模块能够完成无线数据的正常收发,满足设计指标要求。
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