基于阵列天线的伪码快速捕获技术研究与实现

摘要

基于阵列天线的直接扩频系统既具有扩频系统的低截获、抗干扰、抗频率选择性衰落、高精度等性能优势，又可以通过在空间不同方向形成不同增益的方式来降低多址干扰对直扩系统的影响，因此，具有很高的研究价值。伪码捕获和波束形成是阵列扩频系统的两个关键技术，平均捕获时间是反映系统工作效率的重要指标。论文主要研究了在信噪比，低信干噪比及不同阵列误差的情况下不同的伪码捕获算法的性能，重点研究了如何有效地缩短伪码的平均捕获时间。具体为以下几个方面:
　　首先，对阵列扩频系统的伪码捕获技术进行了理论研究，主要分析了阵列扩频空时二维搜索算法和空时联合捕获算法的检测概率和捕获时间。在此基础上，提出了捕获算法优化搜索策略和优化空间划分的方法，并通过仿真给出了固定波束成形和最小方差无畸变响应(MVDR)波束成形的二维搜索算法优化捕获参数。
　　其次，对基于NLMS迭代的空时联合捕获算法在强干扰环境下的捕获性能进行理论分析和仿真，针对其捕获性能下降的情况提出了基于最大信干噪比的联合捕获算法，通过仿真表明，基于最大信干噪比的联合捕获算法具有良好的抗干扰性能。同时，论文给出基于逆QR分解的递推最小二乘(IQRD-RLS)运算方法，并完成了基于最大信干噪比的联合捕获算法的工程实现方案设计。
　　最后，在完成上述理论分析和模拟仿真基础上，设计了中频阵列源和中频阵列扩频接收机，完成了空时二维搜索算法和空时联合捕获算法的工程设计与测试，验证了捕获算法的有效性。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题背景及意义

1．2 国内外研究现状及发展趋势

1．2．1 伪码捕获方法研究现状及发展趋势

1．2．2 阵列天线研究现状及发展趋势

1．2．3 结合阵列的伪码捕获方法现状及发展趋势

1．3 本文主要工作及论文章节安排

第二章 基于阵列天线的伪码捕获方法

2．1 扩频系统简介和伪码捕获方法研究

2．1．1 扩频系统理论

2．1．2 扩频系统的抗干扰性能

2．1．3 伪码的一般捕获方法

2．1．4 伪码的平均捕获时间

2．2 阵列天线主要技术

2．2．1 阵列天线理论

2．2．2 应用于阵列天线的算法

2．3 阵列天线下的扩频捕获方法

2．3．1 基于DOA估计的DBF捕获算法

2．3．2 空时二维搜索捕获算法

2．3．3 空时联合捕获算法

2．4 本章小结

第三章 空时二维搜索捕获算法研究

3．1 仿真参数

3．2 空时二维搜索捕获算法仿真

3．2．1 基于固定波束划分的捕获算法

3．2．2 基于波束成形的二维搜索捕获算法

3．3 存在载波频率偏差下的搜索算法仿真

3．4 其他影响捕获时间的因素

3．4．1 信号参数先验概率

3．4．2 并行计算方法

3．5 本章小节

第四章 空时联合捕获算法研究

4．1 基于NLMS算法的空时联合伪码捕获算法

4．2 强干扰下的空时联合捕获算法

4．2．1 强干扰下基于NLMS算法的联合波束形成与伪码捕获算法的性能

4．2．2 基于最大信干噪比准则的联合波束形成与伪码捕获算法

4．3 本章小结

第五章 阵列天线下伪码捕获算法实验验证

5．1 阵列扩频系统设计

5．2 中频模拟源实现

5．2．1 中频模拟源实现框图

5．2．2 中频模拟源实现

5．2．3 中频模拟源设计参数

5．3 中频接收机的设计

5．3．1 通道一致性设计

5．3．2 高速电路设计

5．4 基于固定波束搜索的阵列扩频接收机实现

5．4．1 固定波束搜索的实现框图

5．4．2 固定波束搜索的测试结果

5．5 联合自适应波束搜索的阵列扩频接收机实现

5．6 频偏的解决方案

5．7 本章小结

第六章 总结

6．1 研究成果

6．2 本文的创新点

6．3 进一步工作展望

致谢

参考文献

研究生在校期间发表学术论文情况