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文檔簡介
1、隨著國內無人機產業(yè)發(fā)展迅速加快,各行各業(yè)對無人機的需求大大提高。在整個無人機系統(tǒng)中,通信數據鏈擔負著地面站與無人機之間快速、可靠傳輸信息的任務。國內大部分的應用都采用單天線系統(tǒng),部分為SIMO(Single-Input Multiple-Output)的智能天線系統(tǒng),然而在有限功耗和成本下,隨著通信距離不斷增大、通信帶寬不斷提高、通信環(huán)境越發(fā)復雜的發(fā)展趨勢下,數據鏈成為制約無人機發(fā)展的關鍵要素。所以本文針對無人機通信數據鏈的專項研究,給
2、出具體的硬件實現(xiàn)結構有著重要的意義。
本文首先分析當前國內無人機產業(yè)技術體系存在的問題,進而給出一種新的硬件構架思路。在對單載波頻域均衡系統(tǒng)(Single Carrier Frequency Domain Equalization Systems)和多輸入多輸出技術(Multiple-Input Multiple-Output)深入分析的基礎上,著重研究MIMO-SCFDE系統(tǒng)的信號檢測算法與FPGA(Field-Progra
3、mmable Gate Array)實現(xiàn),并且根據硬件實現(xiàn)復雜度以及性能要求,最終采用空時塊編碼(Space-Time Block Coding)技術與單載波頻域均衡(SCFDE,Single Carder Frequency Domain Equalization)相結合的通信體系。
接下來重點介紹幀同步檢測算法。在分析傳統(tǒng)算法的基礎上,發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)算法精度過低、硬件實現(xiàn)復雜度過高。為解決該問題,本文提出一種改進的幀同步檢測算法
4、,首先我們在理論分析和數學推導的基礎上,給出matlab仿真模型與結果,得到該算法能夠在多徑延遲大、信噪比低的條件下獲得更好的同步性能。隨后借助matlab對定點算法進行仿真測試,給出相應的FPGA實現(xiàn),包括插值濾波模塊、抽取模塊、幀到達檢測模塊、時間粗同步模塊、時間細同步模塊。
接下來重點研究MIMO與SCFDE相結合的信號檢測算法。首先闡述了STBC的編解碼原理以及如何利用訓練序列對信道參數進行估計,為將MIMO技術與SC
5、FDE技術更有效的結合在一起,利用塊調制方式和離散傅里葉變換性質,將STBC解碼放在頻域上完成,省掉了信道估計后的快速傅里葉逆變換(IFFT),同時能直接對STBC解碼后的頻域信號進行信道均衡。然后建立matlab仿真模型,給出仿真結果,并分析驗證算法的合理性。最后根據算法的流程,設計FPGA硬件結構,包括移除循環(huán)前綴的cp_remove模塊、估計信道頻域響應的channel_est模塊、STBC解碼的mimo_stbc_2ant模塊、
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