低频弹性波直接序列扩频接收机的设计与实现

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大地地层结构复杂,对低频弹性波信号的传播影响很大,主要表现在衰减强度大,多径衰落严重。扩频技术抗噪声能力强,能够对抗多径衰落。本文将扩频技术应用到透地通信,依据弹性波透地通信的特点,设计并实现了一种低频弹性波直接序列扩频接收机。  论文探讨了弹性波在大地信道中的传播损耗特性,结合直接序列扩频技术的基本原理,分析弹性波接收机所需的性能指标。为了解决弱信号以及大地多径时延信号的接收问题,将弹性波扩频接收机的结构设计为双路干扰抵消+RAKE接收,并对这种结构进行详细分析和讨论。  同步技术是扩频接收机实现所需的关键技术。借鉴当前常用的捕获技术,结合弹性波透地通信低频、低速率的特点,提出一种改进的时分多通道滑动相关捕获算法,对接收到的码进行分段,将接收下一段码的时间分成若干个通道时隙,每个时隙对当前PN码与各通道内本地的PN码进行快速滑动相关搜索。经理论和仿真表明,这种方法在所需硬件开销与串并行搜索相同的情况下,能获得与并行捕获相同的搜索速度(仅相差m DT/2N)。文中设计了弹性波接收机的跟踪环路,根据弹性波透地通信的特点,选择了合适的环路滤波器来实现跟踪过程。  结合设计的接收机结构和同步算法,文章给出了弹性波扩频接收机的实现方案。将两个检波器距离10m放置,以获得双路干扰抵消的参考信号,RAKE接收选择3条路径,分别为直达波,1.5chip内能量最大的两条路径,根据捕获跟踪算法,每条路径使用至少6个相关器,最后将所有路径的I、Q输出合并完成接收。  论文研究的低频弹性波扩频接收机结构、同步算法以及提出的实现方案,为后续的弹性波透地通信系统的研究提供了参考依据。
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