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无线电通信技术 1989年第1期15卷 44-52页

作者：雷彦茂机电部第54研究所

本文介绍了卫星广播电视上行站基带信号处理设备的构成和测试方法;通过对卫星链路传输试验测试数据的对比分析,说明了上行站基带处理设备的主要性能指标已达到了较高的水平。本文提供的测试方法和数据对今后的研究有一定的参考作用。

关键词：上行站基带信号处理链路试验

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无线通信基带信号处理核心算法模块设计

无线通信基带信号处理核心算法模块设计

作者：吕朝国防科学技术大学

学位级别：硕士

无线通信在现代社会中扮演着越来越重要的角色,相比有线通信,无线通信有着更加便捷、覆盖范围更广的优势。可以预见,无线通信在未来的应用将会更加普遍。在无线通信过程中,基带信号处理又是十分重要的部分,涵盖了从MAC层接口到射频前端... 详细信息

无线通信在现代社会中扮演着越来越重要的角色,相比有线通信,无线通信有着更加便捷、覆盖范围更广的优势。可以预见,无线通信在未来的应用将会更加普遍。在无线通信过程中,基带信号处理又是十分重要的部分,涵盖了从MAC层接口到射频前端到之间的所有信号处理模块。目前,基带芯片也有着越来越大的市场需求,对基带信号处理的学习研究有着重要意义。802.11n是新一代的无线通信协议,目前已被无线设备广泛应用,具有较前几代协议更高的速率。此协议中包括编码,调制,数字滤波,MIMO,解调,译码等各种算法。本论文以此协议为基准,对基带核心算法进行学习研究,并对重要的算法模块进行FPGA实现,这样能够满足处理速率和可修改性的要求。本文重点研究基带信号处理中的编解码和数字滤波技术。对这些技术的原理进行学习借鉴,并在本文中用硬件进行创新实现。编码方式采用卷积编码,基本原理是在保证各个码字相关性前提下增加冗余信息,以便在接收端更容易恢复出信息序列。本文实现时采用移位寄存器和指定节点相加的直接型结构,这种结构有着更高的性能,相比通用IP在时钟性能上提升了40%左右。解码算法采用viterbi译码,是卷积编码的解码模块。原理是通过把接收到的信息与卷积编码网格图上的各个理论路径进行对比,找出相似度最大的那条路径。本文借鉴其基本原理,实现时通过比较器不断比较累加度量值,保留幸存路径存储幸存比特,到达回溯深度后,选择度量值最小的那条路径,取其状态和幸存比特向前一直回溯,达到回溯深度后,开始产生译码结果,其中累加值度量的溢出判断处理采用求模归一化方法,这种方法比一般归一化更加节省资源。子模块包括分支度量模块,累加比较选择模块,回溯模块,幸存比特RAM和路径度量RAM等,最终实现的结果与常用viterbi算法的IP模块相比时钟频率提高了12%左右。滤波器模块采用FIR滤波器,其基本结构是延时单元和乘法器加法器,基本原理是通过序列计算和转换,达到滤过高频噪声目的。本论文在基本结构的基础上针对插值和抽取的特点对直接实现结构进行改进,减少了无用的计算过程,达到了节省FPGA运算资源的目的,与一般型的滤波器相比,改进后的插值和抽取滤波器在资源使用上分别减少了40%和30%,在时钟性频率上提升了60%和35%。

关键词：基带信号处理 802.11n 卷积编码 viterbi译码 FIR滤波器

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高动态北斗接收机基带信号处理关键技术研究

高动态北斗接收机基带信号处理关键技术研究

作者：张帆国防科学技术大学

学位级别：硕士

北斗/惯性深组合导航可以显著地提高系统的高动态适应性与抗干扰能力，是北斗导航系统最重要的应用方向之一。深组合导航系统的核心组件是卫星接收机，其性能主要取决于其中的基带信号处理模块。目前，基带信号处理方面的研究大都是针对... 详细信息

北斗/惯性深组合导航可以显著地提高系统的高动态适应性与抗干扰能力，是北斗导航系统最重要的应用方向之一。深组合导航系统的核心组件是卫星接收机，其性能主要取决于其中的基带信号处理模块。目前，基带信号处理方面的研究大都是针对GPS进行的，虽然北斗系统和GPS相似，但由于信号体制的不同，GPS的相关研究成果并不能直接用于北斗系统。本文在研究接收机基带信号处理基本理论的基础上，针对北斗系统自身特点，对捕获与跟踪算法进行了深入研究，设计并实现了单通道北斗基带信号处理模块，主要内容包括： 1.分析和总结了GNSS接收机基带信号处理模块研究现状，简要介绍了北斗卫星信号体制和GNSS接收机的相关理论。 2.分析了影响捕获环节性能的关键要素及传统捕获方法的高动态适应性，研究了北斗卫星导航电文结构对捕获的影响，并提出一种基于FFT和多相关器组的奇偶分段捕获方法。该方法的捕获时间约为500ms，捕获频率偏差不超过5Hz，码相位偏差不超过0.165码片。 3.通过分析多普勒效应对北斗卫星信号的影响，指出多普勒频移会引起导航电文跳变边沿在1ms相关积分时间段中的相对滑动，并导致接收机在跟踪过程中环路突然失锁。结合北斗信号的特点，提出了2ms环路更新和基于伪导航电文的跟踪方法，这两种方法都能很好的解决失锁问题。设计内部信号源仿真实验和模拟器实验对两种方法进行测试，实验结果验证了方法的可行性，跟踪环路能够稳定跟踪超过50g的加速度。 4.研究了跟踪环路在速度和加速度测量上的应用。通过跟踪环路得到的载波多普勒测量值实现了对用户运动速度的测量，并分析了由本地时钟偏差引起的速度误差的产生原理;通过理论推导得到了一种新的测量加速度的方法，并通过实验验证了新方法的可行性，

关键词： BD/INS深组合导航系统北斗接收机基带信号处理高码率导航电文高动态快速捕获跟踪环路

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北斗二代导航接收机基带信号处理算法研究

北斗二代导航接收机基带信号处理算法研究

作者：戴萌萌沈阳航空航天大学

学位级别：硕士

随着我国北斗战略的发展,北斗卫星导航系统应用日渐成为国家支持的导航产业核心。而对于北斗的任何应用均离不开北斗卫星导航接收机技术的支持。因此作为接收机核心技术之一的导航信号的基带信号处理技术成为了备受瞩目的焦点。本文首... 详细信息

随着我国北斗战略的发展,北斗卫星导航系统应用日渐成为国家支持的导航产业核心。而对于北斗的任何应用均离不开北斗卫星导航接收机技术的支持。因此作为接收机核心技术之一的导航信号的基带信号处理技术成为了备受瞩目的焦点。本文首先介绍了北斗全系统结构及服务区覆盖范围等系统基本概况。然后重点介绍和研究了北斗IB1信号结构及其伪码生成器结构等与本文研究算法相关的技术参数。接着,详述了全文的核心算法之一的导航信号捕获算法的目地与作用。在这一部分讨论了以串行时域搜索为代表的传统算法,以FFT捕获为代表的快速并行捕获算法。鉴于后者具有高效快速的特点,于是采用后者作为捕获算法并进行了仿真测试。针对一般捕获方法分辨率过低的缺点,提出利用FFT捕获算法加载波相位关系求解载波精频的算法,并针对实测信号特点提出了利用分段共用数据法对算法可行性进行测试。最后,按照由总体到部分将跟踪算法按照总体结构设计、载波环设计及码跟踪环设计的顺序逐层进行了研究。对于载波环部分,则是以二阶锁相环为先导逐步介绍了科斯塔斯环和可以作为锁相环补充的锁频环技术。在讨论码环设计时,采用了最常用的延迟锁定环(DLL)技术。最后对环路的软件设计方法进行了介绍,同时在载波环路中采用了锁频环辅助锁相环的技术,将经典的DLL环作为码跟踪环技术并对环路展开了测试。

关键词：北斗卫星导航系统北斗卫星导航接收机基带信号处理捕获算法跟踪算法

基于FPGA的GPS/BD2双模基带信号处理优化方法研究

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基于FPGA的GPS/BD2双模基带信号处理优化方法研究

作者：花义峰北京交通大学

学位级别：硕士

由于全球卫星导航系统-GNSS (Global Navigation Satellite System)在诸多领域的广泛应用及其重要性,世界发达国家和地区相继提出了自己的卫星导航系统,卫星接收机也由过去单一的GPS模式向多模融合方向发展。多模接收机与单模接收机相... 详细信息

由于全球卫星导航系统-GNSS (Global Navigation Satellite System)在诸多领域的广泛应用及其重要性,世界发达国家和地区相继提出了自己的卫星导航系统,卫星接收机也由过去单一的GPS模式向多模融合方向发展。多模接收机与单模接收机相比具有更高的稳定性、导航精度、安全性、完整性,是目前该领域研究的热点。在我国,随着北斗2(BD2)导航系统的商业化应用逐步展开,研究基于GPS和BD2的双模接收机具有很好的商业价值和应用前景。本论文对GPS/BD2双模接收机的核心—基带信号处理及其优化方法进行了研究。论文首先对现有的卫星导航系统进行了总结,详细介绍了GPS、 BD2卫星导航系统的基本原理和信号结构。基于GPS和BD2两种导航系统信号结构的相似性分析,在双模接收机的系统结构设计中,对GPS基带信号和BD2的基带信号采用了相同的处理算法。针对GPS/BD2双模接收机基带信号处理的捕获部分,简要介绍了时域滑动相关和并行码相位搜索两种算法,提出了一种改进的时域搜索算法：将多个测距码相位进行码相位搜索。在Matlab下,以实际的中频采样信号为输入进行了仿真,验证了改进算法的可行性。通过对捕获算法进行优化,提高了捕获速度。在基带处理的跟踪部分,通过对鉴相器模块的误差分析,提出了用多项式逼近反正切函数的计算方法,以降低运算复杂度。在GPS、BD2的跟踪环路中,对载波跟踪环路进行了优化,码跟踪环路采用延迟锁定环路来完成。基于FPGA+ARM的双模接收机硬件平台,给出了GPS/BD2双模接收机基带信号处理的实现方案。利用VHDL语言实现了单个通道的各个模块的设计,并利用Modelsim对各个模块和整体通道进行了仿真验证。ARM与FPGA之间的数据接口采用了FSMC模式,分析了两者之间的数据流图,并给出了ARM的程序设计流程。在FPGA端完成了捕获算法的优化,在ARM端完成了载波跟踪环路鉴相器算法的优化。

关键词： GPS BD2 基带信号处理捕获算法跟踪算法

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ADS-B基带信号处理芯片设计

ADS-B基带信号处理芯片设计

作者：魏超电子科技大学

学位级别：硕士

随着现代空管领域的不断发展,ADS-B将成为未来航空交通管理的重要手段。ADS-B系统逐渐成为飞行器强制安装的航电系统组成部分,它帮助飞行员对空域环境全面了解,可以大幅减小飞行器之间的间隔距离,提高空域利用率,同时避撞系统根据ADS-B... 详细信息

随着现代空管领域的不断发展,ADS-B将成为未来航空交通管理的重要手段。ADS-B系统逐渐成为飞行器强制安装的航电系统组成部分,它帮助飞行员对空域环境全面了解,可以大幅减小飞行器之间的间隔距离,提高空域利用率,同时避撞系统根据ADS-B提供的空域交通信息和预设的避撞策略进行避撞操作,从而保证空中交通安全。因此ADS-B是未来空中交通管制手段的重要发展方向。传统的ADS-B机载接收系统架构是基于FPGA的基带信号处理数字逻辑电路与基于嵌入式软件的数据处理相结合。在这种系统架构中基带信号处理和数据处理跨越了软硬件平台,其系统构建复杂、开发周期长、灵活性差。本文结合传统的基带信号处理算法,提出基于数字逻辑电路的基带信号处理和数据处理一体化芯片架构,并完成数据处理算法设计和实现,芯片逻辑综合和版图设计,本文所做具体工作如下:***-B基带信号处理各模块实现与功能验证。本文在成熟的基带信号处理算法基础上实现了自相关滤波、报头检测、信息提取和纠检错等子模块,并在Modelsim仿真平台和FPGA上对所实现的各子模块和整体分别进行了功能验证。***-B消息数据处理算法设计与实现,包括速度消息的解析算法、高度信息解析算法和经纬度CPR解析算法的设计和数字逻辑电路实现,并对实现结果进行了相应的验证。采用目标动态刷新策略实现对多个目标飞行数据的动态更新,基于数字逻辑电路的ADS-B消息处理能力较基于嵌入式软件的ADS-B消息处理能力显著提升。3.基于SMIC 0.13μm CMOS工艺的数字集成电路后端设计。本文完成了数字集成电路的逻辑综合、静态时序分析与版图设计及后仿真等工作。本文针对机载ADS-B基带信号处理系统小型化、低功耗化和系统设计简单化的需求进行了ADS-B基带信号处理芯片设计和相应验证。本文简要论述了基于成熟的ADS-B基带信号处理算法的数字逻辑电路实现,详细论述了ADS-B消息处理模块的实现,以及芯片后端的逻辑综合和版图设计等工作。

关键词： ADS-B 空中交通管理基带信号处理数据处理 ASIC

嵌入式DRM+接收机基带信号处理的软件实现

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嵌入式DRM+接收机基带信号处理的软件实现

作者：张文月天津大学

学位级别：硕士

无线模拟广播在大众传媒中有着广泛的听众群体,同时以其接收机简单、便携的特性,为我国通信事业的发展起了重要作用。但是在通信系统数字化的大背景下,随着互联网、多媒体业务的普及,人们对信息需求与质量的要求越来越高,模拟广播的不... 详细信息

无线模拟广播在大众传媒中有着广泛的听众群体,同时以其接收机简单、便携的特性,为我国通信事业的发展起了重要作用。但是在通信系统数字化的大背景下,随着互联网、多媒体业务的普及,人们对信息需求与质量的要求越来越高,模拟广播的不足日益显现,系统的数字化势在必然。DRM（Digital Radio Mondiale）作为数字广播系统的一大主流方向,采用高效率的语音编码技术、OFDM调制方式和多级信道编码,同时结合交织、差错保护技术、边带恢复技术等大大地减轻了时间频率选择性衰落、多径效应等影响,提高了系统容量。DRM+是DRM系统针对FM波段的广播数字化改造的建议。本文首先介绍了DRM+标准的演进过程,国内外的发展现状,并与DAB（Digtal Audio Broadcasting）,HD Radio（High-Definition Radio）比较,明确课题选取的意义。分析了发射系统结构、信号的处理过程以及系统性能参数,并简要介绍了DRM+系统所采用的关键技术。制订了基带信号处理部分的整体方案与流程,分步讲述了功能与实现过程。重点介绍了DRM+复基带信号的获取,OFDM系统同步与信道估计方法,结合DRM+系统特性给出了传输超帧的解映射过程、方法以及删除卷积码解码工作。编写C语言代码,在PC平台Windows系统下实现并测试了基带信号处理部分的功能。最终合理选取嵌入式开发平台,搭建开发环境,将程序移植到DM3730平台,在WinCE系统下实现了嵌入式的基带信号处理功能。

关键词： DRM+ 数字广播信道特性基带信号处理嵌入式

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GPS接收机基带信号处理算法的设计与仿真

GPS接收机基带信号处理算法的设计与仿真

作者：李廷西安电子科技大学

学位级别：硕士

目前全球定位系统（GPS）在导航定位领域发挥着巨大的作用。随着通信、微电子等行业的快速发展,GPS接收机作为GPS卫星信号的接收处理设备,也正处于高速发展阶段。GPS接收机的软件实现形式（即GPS软件接收机）由于具有灵活、易于修改升... 详细信息

目前全球定位系统（GPS）在导航定位领域发挥着巨大的作用。随着通信、微电子等行业的快速发展,GPS接收机作为GPS卫星信号的接收处理设备,也正处于高速发展阶段。GPS接收机的软件实现形式（即GPS软件接收机）由于具有灵活、易于修改升级、模块化等特点越来越受到关注。软件接收机实时性的要求,接收机功耗的约束以及对新卫星信号的处理等需要研究开发出新的高效算法。本文对GPS定位接收机的信号处理算法做了深入的研究,提出了正余弦查找表的优化设计这一概念,针对定位接收机跟踪环路中使用的数控振荡器中的正弦查找表优化设计这一问题,采用傅里叶级数分解方法和工程优化理论进行分析,建立了在等相位区间划分下查找表的最优化设计理论,推导出了正弦波量化损耗与量化电平数目的关系。理论推导和仿真结果表明,二电平量化和四电平量化时,优化的正弦查找表分别使信号相干积分能量损失0.91dB和0.19dB。理论推导表明,八电平量化时,相干积分能量损失不超过0.014dB。另一方面,本文针对GPS接收机基带信号处理算法的研究,使用Matlab软件作为开发工具,建立了一个独立单频GPS接收机的模型,此GPS接收机模型用以实现验证信号预分析、信号捕获、多普勒频移的精细估算、卫星信号的跟踪、位同步、CN0估算、导航数据解调以及导航解算等功能。通过对实际采集的数据进行处理,此接收机模型可以正确完整地实现GPS接收机的基本功能,给出定位结果。接收机模型可以为新提出的更先进高效的信号处理和导航解算算法提供一个快速开发验证平台。

关键词： GPS接收机正余弦查找表优化设计基带信号处理导航解算

System Generator在导航基带信号处理设计中的应用研究

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System Generator在导航基带信号处理设计中的应用研究

作者：牛斌凯国防科学技术大学

学位级别：硕士

作为一种先进的导航定位技术和现代电子战的重要手段,GPS在两次海湾战争中充分展现了其重要性。随着信息技术的发展和应用,人们越来越认识到:空间信息优势将成为国家和军队强大的关键因素。为此,各个国家相继大规模地开展了相关资源利... 详细信息

作为一种先进的导航定位技术和现代电子战的重要手段,GPS在两次海湾战争中充分展现了其重要性。随着信息技术的发展和应用,人们越来越认识到:空间信息优势将成为国家和军队强大的关键因素。为此,各个国家相继大规模地开展了相关资源利用和组网等技术的研究,期望在未来的战争中通过空间优势获得信息优势,夺取最终的胜利,其中GPS接收机技术不论从单兵应用还是机载、舰载应用都意义重大。GPS接收技术的研究已经引起了各国科学家的重视,尤其是接收机导航基带处理,从理论到开发方法都是导航技术研究的热点。而本课题正是GPS接收技术研究的一部分。GPS接收机的开发方法及实现研究。其中重点讨论了接收机中导航基带信号处理的开发方法流程改进与数字下变频、捕获的实现。论文首先讨论了传统的数字信号处理开发流程中的不足之处,然后分析了System Generator的功能特点,并根据其技术优势设计了数字信号处理系统开发的新方法。考虑到导航接收机基带信号处理系统的一般性与特殊性,论文结合导航接收机开发工作提出了基于System Generator的GPS接收机基带信号处理设计的新思路、新方法,同时兼顾基带处理特点,开发了接收机设计的一般开发方案。最后设计了应用System Generator开发数字下变频器与基带信号捕获模块的一般流程。对于新的开发方法的应用,本文就捕获的瓶颈问题—相关累加速度慢给出了解决方案及设计优化的量化依据。文章在MATLAB / Simulink R2008a/Xilinx System Generator for DSP 10.1.3的环境下仿真验证了新提出的GPS接收机实现方法通过仿真验证了该方案的正确性,仿真效果清晰明显。该实现方法可扩展到其它数字信号处理领域、有广阔的应用前景。

关键词： GPS接收机基带信号处理 System Generator 伪码载波捕获数字下变频

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集群系统基带信号处理芯片设计

半导体技术 2012年第9期37卷 689-692页

作者：姚亚峰陈海腾李谋辉曹永敏中国地质大学机械与电子信息学院武汉430074

随着数字技术在通信系统中的广泛应用,数字集群通信系统逐渐成为专用通信市场主流。对陆上集群无线系统(TETRA)中的数字集群通信系统的物理层协议进行了分析,提出并设计了基带信号处理的单芯片解决方案。该芯片包含嵌入式ARM9内核,兼容... 详细信息

随着数字技术在通信系统中的广泛应用,数字集群通信系统逐渐成为专用通信市场主流。对陆上集群无线系统(TETRA)中的数字集群通信系统的物理层协议进行了分析,提出并设计了基带信号处理的单芯片解决方案。该芯片包含嵌入式ARM9内核,兼容多种卷积方式的信道编解码和兼容多种速率的GMSK调制解调等模块,能够完成从TETRA协议处理到调制解调的全部基带处理功能,具有精度可调,应用灵活的特点,适合公安、武警、消防等专用安全领域的数字集群应用。该芯片电路通过了FPGA原型验证并已应用于TETRA集群通信系统。

关键词：基带信号处理数字电路设计 IC芯片设计陆上集群无线系统集群系统