基于FFT的多普勒频偏估计算法研究

摘要

在航天测控通信系统接收机部分，相干解调及多普勒测速是其主要任务之一，也是整个系统得以实现的关键功能之一。要在低信噪比大多普勒频偏下实现相干解调及多普勒测速首先要对接收到的信号载波进行快速捕获，其中的关键是如何快速准确地估计出多普勒频偏。本论文主要研究了基于FFT的中频信号载波多普勒频偏估计问题。
　　首先，在研究和分析了锁相环基本原理的基础上，综合比较了三种抑制载波跟踪环—平方环、科斯塔斯环和数字锁相环的优缺点及应用范围。
　　其次，介绍了中频接收机数字化技术，包括信号采样技术和信号抽取技术，然后介绍了实信号数字混频正交变换。这为后续的课题设计、仿真与实现，提供了全面的理论基础。
　　最后，定量分析了时域信号经过 FFT变换到频域后信噪比的变化情况和影响信噪比增益的各种因素。在此基础上设计了一种基于FFT的频偏估计算法，该算法可以在低信噪比下检测出载波多普勒频偏的正负方向和绝对值大小，其最低载噪比(C/N)门限可达到-38 dB，频偏估计的范围可达到±350 kHz。并且进一步通过MATLAB仿真实验测得的数据，验证了本文得到的结论是正确的。最终采用DSP技术，在CCS仿真测试平台上完成FFT载波频偏估计算法的编程、调试和仿真研究，本文把实现的估计算法下载到TMS320C6416软件仿真器中运行，计算得到的多普勒频偏值与实际信号多普勒频偏值一致，证明了本文的中频信号载波多普勒频偏估计算法是正确有效的。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪论

1.1 课题研究背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文研究内容与结构安排

第2章 载波捕获的基本原理

2.1 引言

2.2 锁相环

2.3 抑制载波跟踪环

2.4 叉积自动频率控制环

2.5 本章小结

第3章 中频数字化接收技术

3.1 引言

3.2 信号采样理论

3.3 多速率信号处理

3.4 数字正交变换理论—数字混频正交变换

3.5 本章小结

第4章 FFT载波频偏估计算法

4.1 引言

4.2 FFT性能分析

4.3 FFT频偏估计算法设计与仿真

4.4 一种低信噪比大多普勒频偏下的载波同步环路

4.5 本章小结

第5章 基于DSP6000的FFT实现

5.1 引言

5.2 FFT谱计算

5.3 FFT的定点DSP实现

5.4 FFT在TMS320C6416上的实现

5.5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果

致谢

作者简介