CDMA低轨卫星通信中载波同步技术的研究

摘要

随着无线通信技术的不断发展,CDMA低轨道(LEO)小卫星通信系统越来越受到重视.卫星信道多普勒效应造成的接收信号频率偏移是低轨道小卫星通信的特点之一.该文对大多普勒频移情况中,下行信号载波频率同步估计的相关技术进行了研究.由于多普勒频移是低轨道小卫星信道传输的特点,首先从卫星移动信道的传输特性出发,分析了多普勒效应的形成及其特性,以及多普勒效应对传输信号的影响;在此基础上,根据最大似然准则的统计信号处理理论,对参数估计算法进行了分析,得到了接收信号参数估计的基本方法,为接收信号频率同步估计的设计打下理论基础;之后简要介绍了CDMA通信系统原理和信号模型,特别对同载波频率估计密切相关的扩频序列同步方法进行了分析;从多普勒载波频偏对CDMA接收信号的影响入手,设计了采用时延频率二维搜索辅助的反馈环路载波频率同步估计方法,对估计方法的算法结构性能进行了分析和仿真.所设计的载波频率估计方法,把频偏估计分成时间频率二维联合检测和后级剩余频率同步估计部分,通过串并结合的算法结构、选择合适的搜索算法以及有效增大频率间隔等方法来实现在大多普勒偏移情况下的载波频率估计,具有较低的平均检测时间性能,并达到减小捕获误差的目的,而且系统实现相对简单.

目录

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第一章.绪论

§1.1低轨道(LEO)卫星移动通信系统简介

§1.2低轨道小卫星的发展现状和预期

§1.3低轨道卫星系统的码分多址接入方式

§1.4本文研究的内容

第二章.低轨道小卫星通信中的多普勒效应

§2.1 LEO卫星移动信道的传输特性

2.1.1大尺度模型

2.1.2小尺度模型

2.1.3时延扩展

§2.2多普勒效应

2.2.1卫星运行的轨道参数

2.2.2卫星位置的计算

2.2.3多普勒效应的特性

2.2.4多普勒效应的影响

§2.3信道对传输信号影响的简化模型

第三章.接收信号同步估计的相关理论

§3.1最大似然估计

§3.2基于观测时间的矢量参数估计

§3.3最大似然频率估计

§3.4基于反馈的频率估计算法

第四章.LEO小卫星CDMA系统及其同步

§4.1 CDMA扩频的基本原理和模型

4.1.1 DS-CDMA扩频的基本原理

4.1.2 CDMA系统信号模型

§4.2扩频序列的捕获

4.2.1串行搜索捕获

4.2.2并行匹配滤波器捕获

4.2.3捕获性能的分析

§4.3扩频序列的跟踪

第五章.下行信号多普勒频率估计的设计

§5.1大多普勒频移对CDMA接收信号的影响

5.1.1码频率偏移的影响

5.1.2载波频率偏移的影响

§5.2多普勒载波频率估计的算法设计

§5.3初始同步的方法设计

5.3.1频率和码相位的联合估计

5.3.2搜索顺序的影响

5.3.3检测判决算法的分析

§5.4剩余频率偏移的估计

5.4.1AFC鉴频器的设计

5.4.2环路滤波器

§5.5系统仿真

§5.6其他多普勒频率估计的方法

5.6.1基于单频估计的方法

5.6.2基于FFT的并行检测

第六章.总结与期望

参考文献

作者攻读硕士学位期间发表的论文

致谢

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