多目标扩频测距系统的研究及数字化实现

摘要

扩频测距是利用扩频序列的相关特性解算出扩频码在空间的传输时延，进而求出测量的距离。扩频测距具有测距精度高、抗干扰性能好、适应性强等优点，目前主要应用于导航定位、卫星测控系统中。
　　 扩频测距所使用的码集不是完全正交的，码片之间的互相关性会引起各用户间的干扰，这种干扰称为多址干扰。多址干扰的存在会严重影响测距系统的容量和性能。多用户检测(MUD)是一种各用户做联合检测或从接收信号中减掉相互间干扰的技术，它能够有效地抑制多址干扰，提高测距系统的容量，改善系统的性能。
　　 本文对多目标扩频测距系统进行了深入的研究，利用FPGA实现了全数字化的扩频测距系统。本文的主要研究内容和工作：
　　 首先，讨论了扩频通信的相关理论和测距的基本原理，给出了扩频测距系统发射机和接收机的仿真结构图，对系统进行了仿真验证，证明了系统的可行性。
　　 其次，介绍了多址干扰的产生，重点分析了多址干扰对扩频测距系统检测概率和虚警概率的影响以及多目标测距时远近效应的影响。介绍了各种多用户检测技术的原理并对其优缺点进行简单的分析，从中选择易于实现，性能优越的并行干扰抵消(PIC)检测器来作为实现的算法。重点研究了PIC检测器对多目标扩频测距系统检测概率和虚警概率的改善以及PIC检测器抗远近效应的能力。在Matlab平台上搭建出多目标扩频测距系统，给出仿真波形。
　　 最后，在QuartusⅡ环境下设计并实现了扩频测距系统的各个模块，包括扩频码发生器、成形滤波器、数字上变频(DUC)、数字下变频(DDC)、级联积分梳状滤波器(CIC)、数字匹配滤波器(DMF)等关键模块，给出各个模块的仿真波形。用Prote199设计制作硬件电路，并将编写的扩频测距程序下载到硬件电路中，用示波器仪器观察波形。实测波形表明所设计的扩频测距系统完全满足设计要求，实现了测距的目的。