開題報告-基于pmf-fft快速捕獲算法的研究與實現(xiàn)-預覽頁
【正文】 計（論文）開題報告課題的目的及意義全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）具有全天候、大范圍、連續(xù)、高精度等特點，可向各類用戶實時提供準確的時間、速度和位置信息，其應用涉及陸地交通、航空航天、海上導航、大地測量、移動通信、石油勘探、地球科學等國防建設和國民經(jīng)濟的各個領域[1]。自從1965年全球首顆商用同步衛(wèi)星成功發(fā)射以來， 衛(wèi)星通信因其覆蓋面積大、組網(wǎng)靈活、頻帶資源豐富以及傳輸容量大等特點，得到了快速而長足的發(fā)展。且軌道較高，使得信號的傳輸損耗和時延均很大。我國也加大了這方面的研究和投入，北斗產(chǎn)業(yè)化正在穩(wěn)步的前進中。 衛(wèi)星通信系統(tǒng)通常存在電磁互擾、陰影效應、多徑衰落等現(xiàn)象，因而接收信號的信噪比一般比較低。而對于擴頻接收機，最關鍵問題之一是本地偽隨機碼是否與接收的偽隨機碼取得同步。因而在大多普勒頻偏下，實現(xiàn)長碼的快速捕獲，具有重大的研究意義。比如 Altera 公司推出的 Stratix 系列高端 FPGA 具有許多系統(tǒng)級的功能模塊：用于時鐘產(chǎn)生和管理的鎖相環(huán)(PLL: PhaseLocked Loop)、用于片內(nèi)存儲數(shù)據(jù)的 RAM 模塊、用于數(shù)字信號處理的DSP模塊。 本課題將對一種時頻二維同時搜索的方法進行重點研究討論，并在 FPGA 仿真平臺上實現(xiàn)該算法。捕獲過程是偽碼相位和載波頻率的二維捕獲過程，捕獲過程得到的頻率精度直接關系著后續(xù)跟蹤環(huán)的跟蹤速度，甚至是能否成功跟蹤到信號。20 世紀 80 年代，匹配濾波器的理論研究與工程實現(xiàn)都有了一定的發(fā)展[7]。 等人首先提出了匹配濾波器（MF：Matche Fileter）結合 FFT 的捕獲算法，為后來該算法的發(fā)展做出了很大的貢獻。其基本思想是在時域偽碼與接收信號的循環(huán)卷積可以表示為頻域的共軛相乘，這樣接收信號與本地偽碼分別通過FFT變換共軛相乘后，再通過IFFT變換即可在一個碼片時間內(nèi)完成碼相位的捕獲[3]。由于FFT的引入，捕獲算法的硬件復雜度也成為一個不可忽視的指標，通過對過采樣后的接收信號進行平均處理來達到降低了FFT點數(shù)的目的[6]。對單次駐留捕獲技術的虛警概率、檢測概率和捕獲時間等性能進行的全面深入的研究，同時提出了多普勒頻偏對PN碼捕獲性能的影響。近年來，隨著壓縮感知理論的提出，及其在信號恢復方面的廣泛研究，壓縮搜索的技術也逐漸被應用到偽碼捕獲系統(tǒng)中。在TDCC技術的基礎上，Binhee Kim將其與FFT算法相結合，提出了一種基于FFT的雙駐留二維壓縮相關算法。：本文擬對PMF_FFT偽碼捕獲算法進行改進，提出一種基于碼相位壓縮的改進型PMF_FFT捕獲算法，該算法與傳統(tǒng)PMF_FFT算法相比，大大節(jié)約了系統(tǒng)的平均捕獲時間，提高了FFT算法對多普勒頻偏的捕獲精度以及系統(tǒng)帶寬，將進一步滿足高動態(tài)長碼捕獲技術的性能需求。分析了傳統(tǒng)捕獲算法特點，并詳細分析了優(yōu)化的混合串并行捕獲方式。首先，PMF_FFT捕獲算法已經(jīng)得到了國內(nèi)外學者的廣泛研究，通過查閱相關文獻掌握算法的基本原理； 在深入分析近年新提出的TDCC捕獲算法的基礎上，探索其與PMF_FFT捕獲算法相結合的理論依據(jù)； 建立新算法的數(shù)學模型，并推導其虛警概率、檢測概率、平均捕獲時間等性能的表達公式，利用Matlab仿真軟件，對改進算法與傳統(tǒng)PMF_FFT捕獲算法的性能進行深入分析對比； 分析改進的PMF_FFT捕獲算法的實現(xiàn)復雜度，在現(xiàn)有技術條件的基礎上，研究其在FPGA平臺上的實現(xiàn)
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