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本文以低轨卫星上行突发DS-CDMA信号接收为主要对象,针对其中的PN码同步技术,重点研究了基于信号插值的内插滤波器的设计。
对于全数字接收机而言,AD采样大多采用与数据无关的独立时钟驱动,即数据时钟和采样时钟完全不相干,必须通过同步技术实现符号的精确采样,才能实现数据的正确接收。内插滤波器是符号定时同步的核心,通过更新插值点的相对误差对数据进行插值,实现精确的符号插值,从而得到最佳采样点。
相对于普通地面通信系统,低轨卫星DS-CDMA系统信号接收存在以下难点:首先,低轨卫星和地面用户之间存在较大的相对速度和相对加速度,存在信号多普勒效应;其次,低轨卫星星载接收机工作的信噪比很低。这都对接收机码同步的设计提出了较高要求。本文以设计一低硬件消耗、高同步精度的内插滤波器为目标,从匹配滤波和PN码同步两方面着手进行了相应的研究,主要有如下贡献:
(1)分析了星载接收机中的PN码同步环路,对其中的时钟误差鉴相、环路滤波器和时钟校正电路等关键模块进行了研究与仿真,给出了一种高动态下环路的设计方案,克服了卫星通信中存在的多普勒效应。
(2)研究了Gardner信号内插算法,分析了理想内插滤波器的时频特性,从实现的角度出发,比较了基于多项式和多相滤波器组的几种传统内插滤波器的性能,对于以低硬件消耗、低信噪比需求的低轨卫星DS-CDMA通信接收机来说,这些内插滤波器的性能往往并不能很好的满足要求。
(3)提出了一种匹配滤波和内插滤波联合设计实现信号插值的方案,相对于传统的多相滤波器组方法,本方案具有较低的实现复杂度和更高的同步精度。仿真表明,当误码率为10-5时,其信噪比要求比复杂度相当的多相滤波器组方法可提高约1.6dB,有效的降低了对信噪比的要求,并在一定程度上改善了接收机的同步性能。