卫星接收机干扰抑制关键技术研究与实现

摘要

空间无线电通信(Space Telecommunications)作为我国当代无线通信的支柱产业之一，成为了现代社会中不可缺少的通信手段。其中，卫星导航系统(例如GPS、Galileo、GLONASS等)和卫星移动通信系统是业界研究的两项热点。现代卫星导航系统不仅为武器平台、部队乃至单兵提供高精度的时间信息和导航定位服务，同时其民用市场也急剧增大，在海洋救援、车辆导航等领域发挥着重要作用。而卫星移动通信系统是作为地面陆地通信的补充，是实现通信全球化、个人化、宽带化的重要组成部分。 上述卫星系统虽然工作于不同的目的，却都面临着各种类型的干扰问题。对卫星导航来说，在干扰环境下，接收机会出现严重的定位误差，影响定位精度，影响制导武器的命中率；对卫星移动通信来说，干扰环境会提高系统的中断概率，恶化误码率性能。因此，研究干扰环境下的卫星接收机设计具有重要意义。 本文以两类典型的卫星通信系统作为研究对象，拟在其接收机抗干扰设计方面做一些工作。这两种系统分别是GPS导航系统和采用OFDM调制技术的低轨移动卫星通信系统。 在GPS导航系统中，针对抗干扰问题的解决，目前虽然存在大量的理论研究，但涉及具体工程实现的资料和文献还比较少。本文研究了若干适合GPS系统的接收机抗干扰技术，从工程实现的角度，提出了合适的干扰抑制方法，介绍了GPS抗干扰接收机原理样机的研制工作，详细描述了FPGA部分的实现。 在低轨移动通信卫星系统中，通常意义下的抗干扰可以采用大量现有技术。因此，本文考虑基于正交频分复用(OFDM)的低轨移动卫星通信系统，研究了一种叠加部分功率训练序列的传输方式。该传输方式提高了空中接口的灵活性与数据传输效率，但人为引入了训练序列对数据的干扰。 针对这种“人为干扰”的抑制，本文提出了一种用户数据和部分功率训练序列优化分离方法。该技术在采用OFDM的无线通信中，尤其是在分组传输中，有着广泛的应用前景。 本文在卫星接收机抗干扰设计方面的研究成果，可应用于卫星导航接收机设计以及基于OFDM的卫星移动通信系统等无线通信系统的信号处理技术中，具有重要的理论及经济价值。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：图目录、表目录、缩略词表、主要数学符号列表

独创性声明及关于论文使用授权的说明

第一章绪论

1.1论文研究背景及意义

1.2卫星信道建模与干扰分析

1.2.1卫星信道建模

1.2.2卫星信道的噪声与干扰

1.3卫星接收机抗干扰研究现状

1.3.1窄带干扰抑制技术

1.3.2宽带干扰抑制技术

1.4论文内容及结构安排

第二章GPS抗干扰接收机关键技术研究

2.1引言

2.2基于数字波束形成的干扰抑制

2.2.1干扰抑制原理

2.2.2最优滤波准则

2.3抗干扰关键技术研究

2.3.1设计要求与性能指标

2.3.2天线与射频部分抗干扰

2.3.3采样与数字下变频

2.3.4宽带干扰抑制

2.3.5窄带干扰抑制

2.3.6干扰抑制性能分析与仿真

2.4本章小结

第三章基于叠加测量序列的OFDM系统干扰抑制技术

3.1引言

3.2叠加测量序列的OFDM系统

3.2.1 OFDM调制技术特点

3.2.2叠加测量序列的OFDM原理

3.3 OFDM系统数据与训练序列的一种分离技术

3.3.1系统模型

3.3.2 OFDM承载数据与训练序列的分离

3.3.3 OFDM承载数据与训练序列的优化分离

3.4本章小结

第四章GPS接收机抗干扰关键技术FPGA实现

4.1引言

4.2 Altera StratixⅡ芯片介绍

4.3资源估算及器件选型

4.4宽带干扰抑制算法的实现

4.4.1信号流程与模块化分

4.4.2顶层设计

4.4.3子模块设计

4.4.4编译综合报告

4.5窄带干扰抑制算法的实现

4.5.1信号流程与模块划分

4.5.2顶层设计

4.5.3子模块设计

4.5.4编译综合报告

4.6本章小结

第五章结束语

5.1全文总结及主要贡献

5.2下一步工作建议及未来研究方向

致 谢

参考文献

个人简历

攻读硕士学位期间的参加的科研项目

攻读硕士学位期间发表、录用的论文与申请的专利