快速跳频系统同步跟踪算法研究

摘要

跳频(FH)通信作为扩频通信体制中的一种重要类型，有出色的抗干扰、抗衰落能力，保密性高，在军用通信和民用移动通信中都得到了广泛的应用。快速跳频通信就是一个比特符号用一个或一个以上的载频频率发送的通信技术。目前每秒千跳以上的跳频电台已经问世，未来跳频速率会越来越快。而跳频同步是跳频系统的核心，其设计的好坏不仅关系到系统性能的优劣，而且直接影响到跳频系统能否正常工作。本文就基于此出发，对快速跳频通信系统的同步跟踪算法进行了深入的研究。 本文共有五章。第一章、二章介绍了本文的研究意义和背景知识：分别简述了跳频通信、快速跳频通信、跳频同步跟踪和扩频序列的同步；分析并比较了两类同步跟踪锁相环；介绍了多种非FFH系统的同步跟踪锁相环算法，使对跟踪环有深入具体而全面的认识。 本文在第三章不仅详细研究了四种典型的FFH系统中的非相干跟踪环算法：全早-迟门算法、最大似然准则算法阻尼振荡法和早-迟门能量算法；并且从速度性能和稳定性能的角度出发，提出了改进的早-迟门能量算法：同时将提出的算法与四种算法的性能进行了比较分析。得到结论：全早-迟门算法抗瑞利衰落能力差，比特误码率大；阻尼振荡算法抖动小但跟踪速度最慢，且稳定性差，易失锁；最大似然准则算法抖动较小但跟踪速度慢；早-迟门能量算法跟踪速度最快但抖动较大；提出的改进早-迟门算法，既减小了抖动又保持了快的跟踪速度。 第四章针对理想信道、高斯噪声、瑞利衰落、部分频带干扰和多音干扰这五种情况，从速度性能、误码性能、抖动性能和失锁性能四个角度出发，对第三章中研究的所有算法进行了仿真分析与比较。仿真结果与理论性能分析一致。 本文在第五章中总结了全文的工作，对未来的研究方向发表了看法。

目录

文摘

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论文说明：图表目录、缩略字表、符号表

声明

第一章绪论

1.1跳频通信概述

1.1.1跳频通信的原理

1.1.2跳频技术指标

1.1.3跳频系统的特点

1.2快速跳频通信概述

1.2.1快速跳频系统的原理

1.2.2快速跳频系统的特点

1.2.3难点技术

1.3跳频系统同步介绍

1.3.1跳频同步的要求

1.3.2同步信息的捕获

1.3.3同步信息的跟踪

1.4全文结构及内容安排

第二章跳频系统的同步跟踪

2.1跳频系统同步跟踪的原理

2.2跳频序列的同步

2.2.1 PN序列的特性

2.2.2 PN序列的捕获

2.2.3 PN序列的跟踪

2.3跳频同步跟踪锁相环原理

2.3.1锁相环(PLL)的基本原理

2.3.2 τ抖动锁相环(TDL)的基本原理

2.3.3延迟锁相环(DLL)的基本原理

2.3.4抖动锁相环与延迟锁相环的比较

2.4跳频同步跟踪锁相环算法介绍

2.4.1改进的时间共享跟踪环(MTSL)算法

2.4.2扩大跟踪范围的时分码跟踪环算法

2.4.3改进型非相干定时跟踪环算法

2.4.4多路跳频信号跟踪算法

2.4.5跳频同步跟踪锁相环算法的比较

2.5本章小结

第三章快速跳频系统的同步跟踪算法

3.1全早-迟门(FTEL)算法

3.1.1全早-迟门算法原理

3.1.2全早-迟门算法理论性能分析

3.2最大似然准则(ML)算法

3.2.1 ML算法原理

3.2.2 ML算法理论性能分析

3.3阻尼振荡算法

3.3.1阻尼振荡算法原理

3.3.2阻尼振荡算法理论性能分析

3.4早-迟门能量算法

3.4.1早-迟门能量算法原理

3.4.2早-迟门能量算法理论性能分析

3.5改进的早-迟门能量算法

3.6快速跳频系统跟踪算法的理论性能比较

3.7本章小结

第四章快速跳频系统的同步跟踪算法仿真性能与分析

4.1仿真系统设计

4.1.1系统全链路

4.1.2系统仿真参数

4.1.3关键模块介绍

4.1.4仿真中的问题及技巧

4.2理想信道下，快速跳频系统跟踪算法仿真分析与比较

4.3高斯信道下，快速跳频系统跟踪算法仿真分析与比较

4.3.1高斯信道下，跟踪速度性能研究

4.3.2高斯信道下，系统误码性能分析

4.3.3高斯信道下，跟踪抖动性能研究

4.3.4高斯信道下，跟踪失锁性能研究

4.4瑞利衰落信道下，快速跳频系统跟踪算法仿真分析与比较

4.4.1瑞利衰落信道下，跟踪速度性能研究

4.4.2瑞利衰落信道下，系统误码性能分析

4.4.3瑞利衰落信道下，跟踪抖动性能研究

4.4.4瑞利衰落信道下，跟踪失锁性能研究

4.5部分频带干扰下，快速跳频系统跟踪算法仿真分析与比较

4.5.1部分频带干扰下，跟踪速度性能研究

4.5.2部分频带干扰下，系统误码性能分析

4.5.3部分频带干扰下，跟踪抖动性能研究

4.5.4部分频带干扰下，跟踪失锁性能研究

4.6多音干扰情况下，快速跳频系统跟踪算法仿真分析与比较

4.6.1多音干扰情况下，跟踪速度性能研究

4.6.2多音干扰情况下，系统误码性能分析

4.6.3多音干扰情况下，跟踪抖动性能研究

4.6.4多音干扰情况下，跟踪失锁性能研究

4.7本章小结

第五章全文小结

5.1全文总结及主要贡献

5.2未来研究方向

致谢

参考文献

个人简历

攻读硕士研究生期间完成的工作

研究生期间发表学术论文