低信噪比大动态下的同步技术研究

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1、密级中固科学院大学ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ＠ｙ博±学位论文化信暧比大动态下的同步技术研究作者姓名魏苗苗指导教师安軍化研究员王竹邸Ｉ研究员学位类别工学博壬学科专业计貸机巧巧巧术培养单位中科院国家窜间科学中也２０１６年５月密级博士学位论文低信噪比大动态下的同步技术研究作者姓名魏苗苗指导教师安军社研究员王竹刚研究员学位类别工学博士学科专业计算机应用技术培养单位中科院国家空间科学中心2016年5月StudyonSync

2、hronizationTechnologyunderLowSignal-to-noiseandLargeDynamicByADissertationSubmittedtoTheUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofDoctorofEngineeringNationalSpaceScienceCenterChineseAcademyofSciencesMay,2016关于学位论女使用权声明任何收存和保管本论文

3、各种版本的单位和个人，未经著作权人授权、拍照、或任何方式传播。，不得将本论文转借他人并复印、抄录否则，引起有碍著作权人著作权益么问题，将可能承担法律责任。关于学位论文使用授权的说明目：本人完全了解培养单位有关保存、使用学位论文的规定，Ｐ培养单位有权保留学位论文的副本，允许该论文被查阅；培养单位可、公布该论文的全部或部分内容，可采用影印缩印或其他复制手段保存该论文。（涉密的学位论文在解密后应遵守此规定）签名；导师签名：心日期：至关于学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师指导下

4、，独立进行研究工作所取得的成果，，。尽我所知除文中已经注明引用的巧容外本学位论文的研究成果不包含任何他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研巧工作做出贡献的其他个人和集体，均己在文中明确方式标明。签名：导师签名：日期：〇＾移常龄知＞／户ｉ摘要摘要面对深空探测复杂恶劣的通信环境，如何在低信噪比、大动态的恶劣通信条件下实现信号同步是进行深空通信必须面对的难题。低信噪比下易发的通信中断情况导致每次通信链路重建都需重新进行同步、多个未知解调参数估计等信号接收处理，但在低信噪比下很难实现快速解调处理。而大动态的运动状态又使

5、得同步误差参数在短时间内变化剧烈，更难于估计。可以说这两个通信条件对同步技术都有苛刻的要求，而二者兼具的通信环境、相悖的作用效果使得同步技术的实现更加困难。高效编码方式的提出为改善同步系统在低信噪比环境中的工作性能提供了可能，基于译码辅助的同步技术是同步技术未来的发展方向。本文以深空探测为应用背景，以深空通信中火星着陆过程为具体应用实例，选择译码辅助的同步技术作为基本实现方式，针对低信噪比大动态下的接收信号同步过程进行研究。论文通过分析低信噪比和大动态应用需求及其对接收信号的影响，将同步过程分为载波同步、定时同步、帧同步三个部分分别研究。在载

6、波同步部分，为实现大动态同步范围，本文将载波同步分成了粗同步和细同步两个部分。针对粗同步阶段信噪比低、动态范围大的特点，本文提出了一种改进的频域移位平均周期图法，并设计了二次估计过程，实现了预设条件下的载波粗同步；在细同步阶段，本文采用译码辅助的科斯塔斯环法，实现了低信噪比情况下的载波细同步。在定时同步部分，为实现全采样周期的定时同步范围，本文将分区搜索粗定时和迭代定时同步相结合的定时同步方案，首先利用分区搜索的思想将定时偏差缩小至半个符号周期范围内，再利用译码辅助迭代定时同步算法对剩余定时偏差进行细估计。在帧同步部分，本文列举了两种码辅助帧

7、同步算法，并通过仿真和计算对二者的同步性能进行了对比，在兼顾算法性能和实现复杂度基础上，最终选择硬判决帧同步算法作为帧同步部分的实现算法。i摘要经过仿真，各部分算法均能达到预期指标，实现在比特信噪比不低于2dB3的情况下，系统误码率性能不高于10。关键词：低信噪比，大动态，译码辅助，频域移位平均周期图法，载波同步，定时同步，帧同步iiAbstractAbstractInthefaceoftheharshandcomplexcommunicationenvironmentindeepspaceexploration,howtorealizes

8、ignalsynchronizationunderlowSNRandhighdynamicisanimportantproblemwhichmustbefacedi