● 摘要
扩频通信具有优良的抗窄带干扰，抗多径衰落能力，能提供高精度测距、大容量多址接入，扩频信号还具有截获概率低、保密性强等特点，广泛应用于军事通信，卫星无线电导航定位系统，码分多址个人移动通信系统等领域。变化的应用场景对扩频信号的同步算法提出了的多种不同的要求，信号捕获技术作为同步中的重要问题，一直是研究的热点问题。伪码捕获中的辅助序列方法利用辅助序列在伪码搜索中的指向特性，保留了串行伪码捕获方法实现结构简单的优点，又有效提高了伪码串行捕获的速度。但目前辅助序列伪码捕获算法还局限于m序列，如何将其进一步应用于Gold码，对例如GPS信号捕获等采用Gold码的扩频系统应用具有重要意义。伴随着移动通信的快速发展，无线通信标准种类不断增多，全球统一的标准又难以实现，因此多模用户终端的需求日益紧迫；另外，随着新技术和新业务的更新周期缩短，通过重新设计芯片、制造新设备来提供新技术和新业务的传统思路面临着制造成本、设计周期、投资风险等多方面的严峻挑战，软件无线电为解决上述问题提供了可能，有希望成为未来无线通信设备设计的核心技术。目前的软件无线电平台主要采用DSP+FPGA+MCU的多芯片实现方式，难以满足嵌入式软件无线电设备中对更高集成度、更低功耗等日益提高的要求，SoPC技术是应对这一挑战的一种有效的技术手段。本文围绕扩频通信中的信号捕获算法以及嵌入式软件无线电接收机设计展开研究工作，主要的创新性工作如下：1. 提出一种辅助序列线性构造法，可用于m序列和Gold码的辅助序列设计，将辅助序列在伪码捕获中的应用范围从m序列扩大到Gold码。2. 推导了Gold码辅助序列的噪声性能，分析了Gold码辅助序列在多种伪码捕获算法中的性能，并与m序列辅助序列的性能进行了比较。理论分析和计算机仿真结果表明，Gold码辅助序列能有效提高Gold码扩频系统的伪码捕获性能。3. 对J. G. Delva提出的二分法辅助序列伪码捕获算法进行改进，提出一种不带相位估计器的伪码相位搜索方法，在充分利用二分法在辅助序列伪码捕获算法中的快速搜索伪码相位的优点的同时，简化了原有算法结构，降低了算法复杂度。4. 提出一种基于相关峰波形拟合的频率估计算法，并将其用于GPS信号载波同步中的频率牵引环节，与GPS接收机中采用的四相鉴频器牵引方法相比，提高频率牵引速度5倍以上。5. 结合所承担的科研项目，采用SoPC技术设计了一种基于软核处理器的嵌入式软件无线电接收机，并在FPGA芯片上进行了综合布线、仿真。结果显示，与传统的DSP+FPGA+MCU的多芯片方案比较，基于SoPC的方案具有集成度高，功耗低，可配置性强的优点。