一種高階多普勒無線通信信號(hào)模擬算法*

宋青平 趙開蘭 高洪興 高軍軍 余 躍

（北京控制與電子技術(shù)研究所信息系統(tǒng)工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 北京 100038）

1 引言

對(duì)于航天無線通信系統(tǒng)，當(dāng)收發(fā)信機(jī)之間存在高速相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于多普勒效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致接收到的信號(hào)頻率發(fā)生變化［1～2］，即接收信號(hào)含有多普勒頻偏、多普勒變化率［3～4］。多普勒頻偏及變化率會(huì)對(duì)接收機(jī)的接收檢測整體性能產(chǎn)生不利影響，所以無線通信接收機(jī)通常需要具有針對(duì)多普勒效應(yīng)的處理能力［5］。

為了測試和評(píng)估接收機(jī)對(duì)多普勒效應(yīng)的處理能力，即對(duì)高動(dòng)態(tài)信號(hào)的接收檢測能力，需要模擬出含有多普勒頻偏和變化率的載波信號(hào)。在模擬過程中，本文首先根據(jù)收發(fā)信機(jī)之間的相對(duì)速度、加速度、加加速度理論計(jì)算出收發(fā)頻率之間的多普勒頻偏、多普勒一、二階變化率，在此基礎(chǔ)上通過控制直接數(shù)字頻率合成器（DDS）的頻率控制字完成高動(dòng)態(tài)高階多普勒信號(hào)的模擬。仿真結(jié)果表明，該算法能夠有效及精確地模擬出高階多普勒信號(hào)，為信號(hào)的接收檢測提供了仿真及測試條件。

2 多普勒頻率計(jì)算方法

當(dāng)發(fā)射機(jī)與接收機(jī)之間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，接收頻率與發(fā)射頻率之間存在多普勒頻偏、多普勒一、二階變化率。當(dāng)發(fā)射機(jī)與接收機(jī)之間的相對(duì)速度為vd（單位為m/s），受到vd影響，若發(fā)射機(jī)發(fā)射信號(hào)的載波頻率為ft，則接收機(jī)接收到信號(hào)的載波頻率fr將會(huì)不同于ft，為

式中，fd為多普勒頻偏，c為光速。如果除了相對(duì)速度，還有相對(duì)加速度（單位為m/s2），則接……