复杂环境下突发短帧扩频通信系统处理算法设计与综合性能仿真

以海上舰船和无人机控制信道为应用背景,结合某扩频通信系统的设计提出一种适合突发短帧模式的扩频通信系统设计方案。给出关键模块的实现算法分析,针对突发模式特点设计了一种频域并行伪码捕获算法,该算法采用变频率覆盖、变频率步进、变积分时间的搜索策略,使系统既能在大频偏条件下工作,又能在低载噪比条件下工作。论文还设计了一种在突发短帧模式下,能同时实现位同步和帧同步的联合同步算法。最后对设计方案进行综合性能数值仿真与分析。

短突发系统数据辅助载波同步的导频设计

对于短突发通信系统,基于时域相关函数数据辅助的频率估计方法中导频位置、导频数目对载波频率估计精度和估计范围有很大的影响,该文提出一种具有较高估计精度的基于相关函数和的频率估计算法,并推导出该算法的理论估计方差。通过分析导频位置对估计范围和估计精度的影响,提出一种可变D间距数据帧结构(VDPM)设计方案,即根据系统估计精度和估计范围的要求选择合适的导频间距。理论分析和仿真结果表明VDPM帧结构可以灵活地兼顾估计精度和估计范围的要求,基于相关函数和的频率估计算法仅利用很短的导频符号就能达到较高的估计精度,适合在短突发通信系统中应用。

基于PP帧结构的频率估计技术

针对卫星移动通信系统中短突发信号载波同步的需要,研究了三种基于PP帧结构的频偏估计算法,重点分析并推导了FEPE算法的估计范围和理论估计均方误差值。结果表明,与传统的基于相关函数算法相比,FEPE算法的抗噪声性能更强、估计精度较高;与基于相关函数和的频率估计算法相比,FEPE算法可以在估计范围和估计精度均不受损的情况下,大大降低计算量。理论分析和仿真结果都表明,基于FEPE算法的频率估计器可以兼顾估计性能和计算复杂度的要求,仅利用很少的导频符号就能够获得较高的估计精度,较适合于短突发的卫星移动通信系统。