无人机载荷系统中OFDM通信同步模块设计与实现

摘要

无人机载荷系统是无人机完成通信、导航、雷达、探测识别等功能的机载综合信息处理平台。在其所支持的各项任务功能中，通信功能是重中之重。OFDM调制技术因具有抗多径能力强、频谱利用率高、适合高速传输等特点，被广泛应用在无人机通信系统中。但由于其采用子载波正交调制，对频率偏差较为敏感，使得同步模块对于OFDM系统来说尤为关键。
　　本文对无人机载荷系统中的OFDM通信同步模块进行了研究。分析了无人机与地面站通信的信道模型和此背景下OFDM同步模块的性能指标，提出了符合设计需求的无人机OFDM通信同步方案。该方案包括定时同步和载波同步两部分，在定时同步中，提出在使用传统Schmidl算法实现粗同步的基础上，通过与本地序列互相关的算法实现细同步，提高了定时精度。以无人机载荷系统中的信号处理模块为硬件平台，完成了OFDM同步方案的FPGA实现。实现过程中，基于无人机载荷系统硬件资源高度复用的设计思想，重点优化了硬件实现的结构和方法，将FPGA资源占用率限制在了3％以下，为其他信号处理任务的开展节省了硬件资源。在无人机载荷系统信号处理硬件平台上对OFDM同步模块进行了实际性能测试。测试结果表明，同步模块性能良好，达到了系统指标要求。

目录

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缩略词表

第一章绪论

1.1研究背景与意义

1.2相关技术发展与现状

1.3研究内容

1.4章节安排

第二章 OFDM及其同步技术分析

2.1 OFDM技术基本原理

2.2 OFDM系统基本架构

2.3 OFDM系统中的同步偏差

2.4 OFDM同步技术分析

2.5本章小结

第三章 无人机OFDM通信同步方案设计

3.1无人机地空通信信道模型

3.2 OFDM同步模块性能指标

3.3 OFDM同步方案设计

3.4 OFDM同步方案性能仿真

3.5本章小结

第四章 无人机载荷系统中信号处理硬件电路板的设计

4.1无人机载荷系统的一体化结构

4.2无人机载荷系统中信号处理硬件电路板的设计

4.3本章小结

第五章 基于无人机载荷系统的OFDM同步方案实现

5.1帧同步的FPGA实现

5.2符号同步的FPGA实现

5.3载波同步的FPGA实现

5.4 OFDM同步模块资源占用率

5.5本章小结

第六章 基于无人机载荷系统的OFDM同步模块性能测试

6.1测试平台搭建

6.2 OFDM同步模块测试方案

6.3 OFDM同步模块测试结果

6.4本章小结

第七章 总结与展望

7.1论文总结

7.2后续展望

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果