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直接序列扩频信号捕获和跟踪的实现

直接序列扩频信号捕获和跟踪的实现

作者：黄思远西安电子科技大学

学位级别：硕士

传统单脉冲自跟踪技术已经十分成熟,但受限于该体制本身的局限性很难进一步突破抗干扰性与抗截获性较低的技术瓶颈。因此,研究将扩频体制应用于该技术中来提升对信号的捕获跟踪能力具有重要的意义。在各类扩展频谱方式中,直接序列扩频... 详细信息

传统单脉冲自跟踪技术已经十分成熟,但受限于该体制本身的局限性很难进一步突破抗干扰性与抗截获性较低的技术瓶颈。因此,研究将扩频体制应用于该技术中来提升对信号的捕获跟踪能力具有重要的意义。在各类扩展频谱方式中,直接序列扩频方式复杂度最低,应用也最为广泛。选择研究实现针对直接序列扩频信号的单通道单脉冲捕获跟踪方案,在进一步降低系统复杂度的同时还避免了多通道结构中不同通道之间相位、增益存在偏差的问题。围绕直接序列扩频信号捕获跟踪技术展开研究了在FPGA芯片中实现的伪码捕获、伪码跟踪、载波捕获、载波跟踪四个环节和在DSP芯片中实现的方位角误差、俯仰角误差解算与自增益分段控制工作。FPGA中实现的算法更为复杂、实现难度较大,因此在硬件实现之前使用Matlab/Simulink仿真软件对这一部分算法进行了足量仿真实现工作。针对算法实现平台的信号处理板设计了外部测试系统用于测试自动增益控制、DA输出、串口输出等功能。通过对比分析多种伪码捕获方法后,选择采用更适合本课题针对卫星信号这一应用场景的移动数据部分匹配滤波-快速傅里叶变换方法实现伪码捕获。载波跟踪阶段使用了一种在传统Costas环基础上改进的方法进一步提高了该模块对信号的抗干扰性能。角误差信号解算过程中采用了归一化方法避免信号幅值大小对解算结果的影响。最后通过FPGA中产生自检扩频信号结合信号处理板外部测试系统共同测试系统性能,并实时显示解算的角误差信号与自动增益控制信号结果。根据仿真、硬件实现结果验证,可认为本课题研究的算法可以在较低信噪比条件下正确解算各类目标信号,并通过DA、串口接口将这些信号发送至信号处理板前端的伺服控制模块同时进行上报,实现了对直接序列扩频信号的捕获和跟踪。

关键词：直接序列扩频单脉冲跟踪伪码捕获伪码跟踪载波捕获载波跟踪

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直接序列扩频信号盲解扩方法研究

直接序列扩频信号盲解扩方法研究

作者：高峰电子科技大学

学位级别：硕士

在非合作通信场景下,研究直接序列扩频信号的盲解扩方法,有助于保障通信安全和提高军事对抗的能力。直接序列码分多址（Direct Sequence-Code Division Multiple Access,DS-CDMA）信号盲解扩的研究内容主要涉及直扩信号的检测、特征参... 详细信息

在非合作通信场景下,研究直接序列扩频信号的盲解扩方法,有助于保障通信安全和提高军事对抗的能力。直接序列码分多址（Direct Sequence-Code Division Multiple Access,DS-CDMA）信号盲解扩的研究内容主要涉及直扩信号的检测、特征参数的估计、用户扩频码序列的估计以及解扩解调,其中扩频码序列的估计是整个环节中最困难和最核心的部分。本文主要针对突发直扩信号,开展了以下几个方面的工作:1.研究了基于快速独立成分分析（Fast-Independent Component Analysis,Fast-ICA）的多用户扩频码序列盲估计方法,以及在失步时间已知时对同步DS-CDMA信号码序列估计的改进方法,改进后码序列估计的误码率得到了改善,且降低了信号分段的复杂度。由于盲估计的码序列中含有误码,因此本文还针对线性反馈移位寄存器（Linear Feedback Shift Register,LFSR）序列,研究了序列类型识别、生成多项式估计、初态估计以及序列重构的方法,可以在误码率低于20%时对序列进行有效的识别和重构,具有较好的性能。通过仿真实验,验证了码序列纠错对解调性能的改善。2.提出了一种基于匹配搜索的码序列快速检测方法,仿真实验表明该方法具有良好的性能,且能在已知序列生成多项式时做到实时检测用户扩频码序列。3.针对宽带码分多址（Wideband Code Division Multiple Access,WCDMA）中采用的正交可变扩频因子（Orthogonal Variable Spreading Factor,OVSF）序列,本文充分利用序列的生成特性,提出了一种OVSF序列盲估计方法,该方法以预解扩后符号平均功率和近零率为判决依据。通过仿真实验,验证了该算法对多用户场景下OVSF序列估计的有效性。4.提出了一种基于分离重构的DS-CDMA信号时频差参数估计方法,有效避免了多峰模糊的问题。通过仿真实验,表明本文所提方法得到的时频差参数具有较高的精度。5.基于对各个模块的理论研究,设计了一套同时适用于单用户和多用户的直扩信号盲解扩系统,可以选择离线检测模式或者在线检测模式,最后用实际采集的某卫星信号对整个系统的性能进行了测验。

关键词：直接序列扩频盲解扩重构码序列估计

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新型直接序列扩频通信方法

通信学报 2023年第12期44卷 78-85页

作者：辜方林彭进霖黄育侦曹圣群赵海涛魏急波国防科技大学电子科学学院湖南长沙410073 军事科学院北京100097 智能感知与处理实验室北京100094

针对传统直接序列扩频通信复杂多径环境下性能受限且频谱利用效率低的问题,提出了一种时频混合直接序列扩频接收机结构的循环前缀(CP)块传输结构扩频系统,采用频域最大比合并(MRC)同时实现均衡和解扩过程,在获得最佳接收性能的同时,省略... 详细信息

针对传统直接序列扩频通信复杂多径环境下性能受限且频谱利用效率低的问题,提出了一种时频混合直接序列扩频接收机结构的循环前缀(CP)块传输结构扩频系统,采用频域最大比合并(MRC)同时实现均衡和解扩过程,在获得最佳接收性能的同时,省略了IFFT过程,显著降低了计算复杂度。在此基础上,提出了利用恒包络零自相关(CAZAC)序列取代m序列作为扩频序列,在不增加计算复杂度的同时显著提升系统的性能。最后,提出了一种基于循环码移位键控(CCSK)的高速扩频通信方法,解决了传统直接序列扩频频谱利用效率低、传输速率受限的问题,并利用傅里叶变换时域循环移位的性质,设计了一种低实现复杂度的CCSK解扩方法,将CCSK解扩所需的乘法次数由O(N^(2))降为O(Nlog N),极大减少了资源消耗。仿真结果表明,相较于已有直接序列扩频方法,所提方法无论是在高斯还是复杂多径信道环境下均获得了3 dB左右的性能增益。

关键词：直接序列扩频最大比合并循环码移位键控实现复杂度

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直接序列扩频信号仿真数据的高效生成方法

国防科技大学学报 2012年第2期34卷 51-54页

作者：倪少杰许晓勇葛锐王飞雪国防科技大学电子科学与工程学院湖南长沙410073

扩频技术在通信和卫星导航领域得到了广泛应用,传统仿真数据的生成方法存在计算量大、忽略信道影响因素,较难实现高精度生成等问题。结合扩频系统信号和噪声的特点,提出了基于扩频码码片相关的信号生成以及基于AR模型的带限高斯噪声生... 详细信息

扩频技术在通信和卫星导航领域得到了广泛应用,传统仿真数据的生成方法存在计算量大、忽略信道影响因素,较难实现高精度生成等问题。结合扩频系统信号和噪声的特点,提出了基于扩频码码片相关的信号生成以及基于AR模型的带限高斯噪声生成两种高效仿真信号生成方式。该方法计算量相对于传统高精度方法可由1GHz的生成速率降低至码片速率级的数据生成速率,同时保证了信号生成的灵活性和可控性。相关结果可用于现代化导航接收机的仿真数据快速生成。

关键词：直接序列扩频 GNSS 信号建模数据仿真高效生成

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直接序列扩频信号参数估计研究

中国无线电 2024年第4期 66-68页

作者：何小勇毛昆成都华日通讯技术股份有限公司

随着现代电子技术,特别是数字技术的发展,通信技术在保密性、可靠性和抗干扰性方面都得到了前所未有的发展。由于直接序列扩频(DSSS)通信比常规通信具有更强的抗干扰、抗截获能力,所以得到了越来越广泛的应用。而对此类信号的检测需求... 详细信息

随着现代电子技术,特别是数字技术的发展,通信技术在保密性、可靠性和抗干扰性方面都得到了前所未有的发展。由于直接序列扩频(DSSS)通信比常规通信具有更强的抗干扰、抗截获能力,所以得到了越来越广泛的应用。而对此类信号的检测需求在民用及军用中均十分迫切的情况,笔者通过对直接序列扩频信号原理分析,提出了一套检测算法,并验证了其有效性。

关键词：扩频通信直接序列扩频 PN序列扩频码周期码片数码速率

基于单载波频域均衡的直接序列扩频自适应抗干扰技术

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通信学报 2022年第11期43卷 26-34页

作者：辜方林黄育侦赵莺赵海涛魏急波国防科技大学电子科学学院湖南长沙410073 军事科学院北京100097 北京信息通信技术研究中心北京100036

针对复杂多径信道环境下直接序列扩频系统性能受限问题,提出了一种单载波频域均衡(SCFDE)与直接序列扩频(DSSS)技术有机结合的自适应抗干扰扩频通信体制,其特点是通过频域均衡克服多径带来的频率选择性衰落,同时支持自适应调整扩频因子... 详细信息

针对复杂多径信道环境下直接序列扩频系统性能受限问题,提出了一种单载波频域均衡(SCFDE)与直接序列扩频(DSSS)技术有机结合的自适应抗干扰扩频通信体制,其特点是通过频域均衡克服多径带来的频率选择性衰落,同时支持自适应调整扩频因子实现系统传输速率与抗干扰能力的重构。进一步地,结合SCFDE频域均衡的特点,充分利用其接收端固有的快速傅里叶(FFT)变换过程实现对干扰强度、干扰类型等信息的伴随式检测与分析,在线优化选取频域承载点,提升系统对干扰,特别是阻塞式干扰的适应性。仿真结果表明,无论是高斯还是多径信道环境下,所提的基于SCFDE的直扩波形都具有良好的通信性能,且部分频带陷波对通信性能影响较小,验证了自适应优选信息频域承载点抗干扰的有效性。

关键词：直接序列扩频频域均衡自适应抗干扰

一种基于调制m序列的直接序列扩频信号调制方法

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电子与信息学报 2021年第8期43卷 2156-2164页

作者：曾凌川白燕卢晓春袁洪宿晨庚吴小婧中国科学院大学电子电气与通信工程学院北京101408 中国科学院国家授时中心西安710600 中国科学院空天信息创新研究院北京100094 北京跟踪与通信技术研究所北京100094

为提高直接序列扩频通信系统的频谱利用率,该文提出在m序列周期等于信息比特位宽整数倍情况下的直接序列扩频信号——调制m序列的信号调制与解调方法(m-DSSS)。首先结合调制m序列相关性数值仿真结果验证m-DSSS信号捕获可行性,然后根据... 详细信息

为提高直接序列扩频通信系统的频谱利用率,该文提出在m序列周期等于信息比特位宽整数倍情况下的直接序列扩频信号——调制m序列的信号调制与解调方法(m-DSSS)。首先结合调制m序列相关性数值仿真结果验证m-DSSS信号捕获可行性,然后根据信息比特的排列组合情况,设计一种基于多通道的m-DSSS信号调制和解调方法,并对m-DSSS信号通过加性高斯白噪声信道后的抗干扰能力建立数学模型。最后在相同频谱利用率条件下,与码移键控(CSK)调制方式进行了仿真对比试验。仿真结果表明,m-DSSS信号不仅比CSK信号具有更低的副峰,且当载波采用BPSK调制时,m-DSSS还可通过判断极性来辅助信号捕获,在误码率优于1e-3条件下,m-DSSS信号比CSK信号有2 dB以上优势,验证了m-DSSS调制用于直扩系统的可行性。

关键词：直接序列扩频伪随机序列调制m序列信号调制

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直接序列扩频系统窄带干扰抑制技术研究

直接序列扩频系统窄带干扰抑制技术研究

作者：刘娜南京理工大学

学位级别：硕士

扩频通信技术具有抗干扰、低截获、隐蔽性好等优点,在民用通信和军事通信领域应用广泛。但是当遇到恶意的强干扰时,直接序列扩频系统仅依靠自身的处理增益无法保证系统的正常工作。为解决这一问题,本文设计了能够抑制窄带干扰的直接序... 详细信息

扩频通信技术具有抗干扰、低截获、隐蔽性好等优点,在民用通信和军事通信领域应用广泛。但是当遇到恶意的强干扰时,直接序列扩频系统仅依靠自身的处理增益无法保证系统的正常工作。为解决这一问题,本文设计了能够抑制窄带干扰的直接序列扩频接收系统。首先,本文分别对时域和频域中常用的窄带干扰抑制技术进行了研究与分析。在变换域窄带干扰抑制方法中,对于单次频谱检测不精确的问题,采用基于谱积累和卡方分布的方法,并通过双门限系数设定检测、抑制干扰,详细分析论证了不同积累次数下的检测门限的设定方法。其次,本文使用PMF-FFT方法来捕获信道中传输的扩频信号,相比于传统捕获算法,该算法在低信噪比、高动态多普勒情况下更具有优势。针对扇贝损失、多普勒频偏较大等方面对PMF-FFT捕获算法进行改进,采用扫频法估计剩余频偏使其可以对扩频信号精确捕获,并在FPGA中实现该算法,通过验证可以达到性能指标。再次,为了解决频率斜升多普勒频移情况下载波跟踪精度较低的问题,本文提出了双环载波跟踪方法,该方法结合了二阶锁频环快速跟踪载波频率误差和三阶锁相环稳态相位误差为零的优点,构成了二阶锁频环路与三阶锁相环路相互级联的载波跟踪环路,该环路可在具有较大动态多普勒频移的情况下能快速、准确地跟踪接收信号载波相位。最后本文给出了具体实现方案与硬件设计,并对本方案的指标要求进行测试验证,实验显示本方案能够在剔除窄带干扰的条件下完成扩频信号的捕获与跟踪。

关键词：直接序列扩频窄带干扰抑制 PMF-FFT 载波同步

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直接序列扩频分组映射码索引调制

电讯技术 2017年第6期57卷 703-709页

作者：邢峰英郑鹤刘永花江治林葛利嘉重庆邮电大学移动通信技术重庆市重点实验室重庆400065 重庆通信学院应急通信重庆市重点实验室重庆400035

针对直接序列扩频码索引调制发射端使用大量伪随机(PN)码的问题,提出了一种使用较少PN码的分组映射码索引调制方案。该方案在发射端并行设置多个调制子块独立进行幅相调制,同时集中选取各调制子块间同相、正交支路扩频所需的PN码,经索... 详细信息

针对直接序列扩频码索引调制发射端使用大量伪随机(PN)码的问题,提出了一种使用较少PN码的分组映射码索引调制方案。该方案在发射端并行设置多个调制子块独立进行幅相调制,同时集中选取各调制子块间同相、正交支路扩频所需的PN码,经索引值大小排序后依次扩频各调制子块中调制符号的同相、正交分量。分析和仿真结果表明,相同频谱效率条件下所提方案比直接序列扩频码索引调制方案使用的PN码个数更少,并在加性噪声信道下,信噪比高于10 dB时,保持着约1 dB的误比特率性能优势,并远优于空间调制在最优检测算法下的误比特率性能。

关键词：直接序列扩频码索引调制分组映射伪随机码组合