极低信噪比下帧同步的预处理方案设计与性能分析

发布时间：2017-05-05 20:05

  本文关键词：极低信噪比下帧同步的预处理方案设计与性能分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：深空通信和强电磁对抗场景中,接收信号或者非常微弱,或者被各种噪声所淹没。为了能在极低信噪比条件下检测到有用信号,同步技术显得尤为重要。帧同步检测性能几乎完全依赖于良好帧同步码的设计与运用。本文首先采用13比特巴克码和48比特优选同步码的复合作为帧同步码,即624比特复合帧同步码,该帧同步码具有优良的非周期自相关特性。采用方波和升余弦波作为基带成形波形。根据符号波形能量相等这一原则,计算得到方波和升余弦波在一个符号波形内的高倍(本文设计倍率为8)信号带宽采样值的具体数值。建立了基于采样值的帧同步检测方案。提出了在采样过程后增加预处理环节,对每连续的8个采样值进行预处理,以提高相关计算的输入信号的信噪比。针对极低信噪比通信的场景采用了平滑滤波和匹配滤波两种预处理方法。平滑滤波方法是对每连续的8个采样值求平均值,匹配滤波方法是将每连续的8个采样值与成形波形的8个采样值进行相关计算。仿真结果表明:平滑滤波和匹配滤波方法都能达到积累符号波形能量的目的,且匹配滤波方法积累的能量更大。分析了无预处理、平滑滤波、匹配滤波预处理的帧同步方案的正确检测概率。对于方波,在相同的信噪比和门限下,平滑滤波、匹配滤波预处理的帧同步方案所达到的检测性能相同,且都比无预处理时好。对于升余弦波,在相同的信噪比和门限下,匹配滤波预处理的帧同步方案的正确检测概率最大,其次是平滑滤波,无预处理帧同步方案的正确检测概率最小。对无预处理、平滑滤波、匹配滤波预处理的帧同步方案进行了仿真实验。实验结果表明,无论是方波还是升余弦波,在门限为550时,达到相同的正确同步概率,平滑滤波或匹配滤波预处理比无预处理至少可以提高7d B的信噪比增益;对升余弦波信号,在门限为425时,达到相同的正确同步概率,匹配滤波预处理比平滑滤波预处理至少可以提高4d B的信噪比增益。
【关键词】：极低信噪比 预处理 帧同步 平滑滤波 匹配滤波
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN919.34
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-12
• 缩略语12-13
• 第一章 绪论13-17
• 1.1 研究背景13-14
• 1.2 极低信噪比帧同步以及预处理研究概述14-16
• 1.2.1 帧同步研究概述14-15
• 1.2.2 预处理研究概述15-16
• 1.3 本论文的研究目标及难点16
• 1.4 论文主要内容与架构16-17
• 第二章 帧同步检测原理介绍17-30
• 2.1 帧同步17-19
• 2.1.1 帧同步方法17-18
• 2.1.2 数据帧结构18
• 2.1.3 帧同步码的相关性与帧同步码的检测18-19
• 2.2 帧同步码性能19-23
• 2.2.1 13比特巴克码的非周期自相关特性19-20
• 2.2.2 优选帧同步码的周期自相关特性20-21
• 2.2.3 复合帧同步码的周期与非周期自相关特性21-23
• 2.3 波形成形技术23-27
• 2.3.1 波形成形需求与原理23
• 2.3.2 方波成形及其性能23-25
• 2.3.3 升余弦波成形及其性能25-26
• 2.3.4 方波与升余弦波的样值26-27
• 2.4 数字匹配滤波器27-29
• 2.4.1 数字匹配滤波器原理27-28
• 2.4.2 方波信号通过数字匹配滤波器28-29
• 2.4.3 升余弦波信号通过数字匹配滤波器29
• 2.5 本章小结29-30
• 第三章 极低信噪比下帧同步检测与预处理间的关系30-42
• 3.1 帧同步检测方案30-35
• 3.1.1 数字化码片波形30-33
• 3.1.2 预处理过程33-34
• 3.1.3 相关计算34-35
• 3.1.4 判决比较35
• 3.2 预处理方法35-38
• 3.2.1 方法 1—平滑滤波法35-37
• 3.2.2 方法 2—匹配滤波法37-38
• 3.3 预处理算法性能及仿真结果38-41
• 3.3.1 方波预处理算法的性能及其仿真结果38-40
• 3.3.2 升余弦波预处理算法的性能及其仿真结果40-41
• 3.4 本章小结41-42
• 第四章 极低信噪比下帧同步预处理方案的性能分析42-67
• 4.1 帧同步检测数学模型42-44
• 4.2 方波成形的预处理44-54
• 4.2.1 无预处理44-46
• 4.2.2 平滑滤波预处理46-53
• 4.2.3 匹配滤波预处理53-54
• 4.3 升余弦波成形的预处理54-66
• 4.3.1 无预处理55-56
• 4.3.2 平滑滤波预处理56-61
• 4.3.3 匹配滤波预处理61-66
• 4.4 本章小结66-67
• 第五章 极低信噪比下帧同步预处理方案的仿真验证67-76
• 5.1 帧同步预处理方案仿真的数学模型67-68
• 5.2 帧同步预处理方案的仿真流程图68-70
• 5.3 方波成形的预处理方案仿真结果及分析70-72
• 5.4 升余弦波成形的预处理方案仿真结果及分析72-75
• 5.5 本章小结75-76
• 第六章 总结与展望76-79
• 6.1 论文工作总结76-78
• 6.2 论文工作展望78-79
• 致谢79-80
• 参考文献80-83
• 个人简历83-84
• 硕士研究生期间的研究成果84-85
• 学位论文评审后修改说明表85-87
• 学位论文答辩后勘误修订说明表87-88

【共引文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 黄辉;张伯虎;;COFDM技术及其在移动通信中的应用[J];安防科技;2008年12期

2 刘小英;陈晓明;朱勇;;“通信原理”课程建设探讨[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2010年02期

3 王新新;布挺;;基于图像表面积的置乱程度评价算法[J];安徽大学学报(自然科学版);2011年04期

4 陈寅杰;石瑞;曹建军;郑熠;;基于LabVIEW的数字信号生成在渔船通导设备测试中的应用[J];现代农业科技;2011年21期

5 刘全金;;一种A律PCM编码的简化方法[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2007年04期

6 刘全金;江建生;李强;黄忠;;谈《通信原理》课程的“口诀式”教学[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2011年03期

7 刘丽萍,李彩霞;卷积码UEP方案在分等级传输中的应用[J];保定师范专科学校学报;2004年02期

8 尹中锋;韩丽;蒋汉林;;C&C08交换机告警系统分析及远程控制[J];兵工自动化;2009年06期

9 赵团结;李永善;凌向东;李贺;;OFDM技术及其在短波通信中的应用[J];兵工自动化;2009年10期

10 陈克清;刘书香;;煤矿井下电力线通讯系统的设计与实现[J];北京工业职业技术学院学报;2011年04期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 简锐锋;梁满贵;李俊杰;陈亮;;CallerID信号解调的软件实现[A];第十二届全国信号处理学术年会（CCSP-2005）论文集[C];2005年

2 朱灿焰;刘家胜;汪一鸣;毛凌锋;;有限精度下混沌扩频序列的周期特性[A];第十三届全国信号处理学术年会（CCSP-2007）论文集[C];2007年

3 孔嘉;萧宝瑾;郗绣锦;;反相对称调制在频域中的应用[A];2006北京地区高校研究生学术交流会——通信与信息技术会议论文集（上）[C];2006年

4 戴鑫焱;陈正荣;毕国平;;Gold序列抗多址干扰性能及在短波通信中的应用[A];2007北京地区高校研究生学术交流会通信与信息技术会议论文集（下册）[C];2008年

5 杨晟;朱诗兵;;通用化WSN体系结构研究[A];中国电子学会第十五届信息论学术年会暨第一届全国网络编码学术年会论文集（下册）[C];2008年

6 郑海昕;刘燕都;侯孝民;;PCM/FM遥测信号的AR模型谱估计研究[A];2009年研究生学术交流会通信与信息技术论文集[C];2009年

7 沙军;黄凌;;基于FPGA的RS(204,188)译码器的设计与实现[A];2009年研究生学术交流会通信与信息技术论文集[C];2009年

8 吴俭;邵玉斌;刘小洋;;基带传输系统的DSP+FPGA硬件实现[A];2009年研究生学术交流会通信与信息技术论文集[C];2009年

9 黄凌;张新辉;沙军;;基于FPGA的QPSK调制解调系统的设计与实现[A];2009年研究生学术交流会通信与信息技术论文集[C];2009年

10 许世宏;聂涛;;基于FPGA的基带码发生器设计[A];全国第一届嵌入式技术联合学术会议论文集[C];2006年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 吴冬梅;基于达芬振子的微弱信号检测方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年

2 沈锋;中短波扩频导航接收机信号同步方法研究[D];哈尔滨工程大学;2009年

3 隋丹;通信信号盲检测技术研究[D];解放军信息工程大学;2007年

4 杨波;高频谱效率的无线网络广义协作通信技术研究[D];解放军信息工程大学;2010年

5 张海刚;编码与调制—移动通信系统关键技术研究[D];山东大学;2010年

6 贾东立;改进的差分进化算法及其在通信信号处理中的应用研究[D];上海大学;2011年

7 杨星海;无线移动环境中滤波多音调制关键技术研究[D];山东大学;2011年

8 韩科锋;应用于2G/3G移动通信的多模发射机芯片的研究[D];复旦大学;2011年

9 王晓勇;LTE-A系统中功率分配与功率控制的研究[D];北京邮电大学;2011年

10 卢冀;基于网络编码的多媒体传输技术研究[D];西安电子科技大学;2011年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 孙磊;集成多路单体液压支柱密封质量监测仪的设计[D];山东科技大学;2010年

2 王永;消防单兵综合信息采集系统研究[D];山东科技大学;2010年

3 高鹏;基于DSP的WiMAX自适应调制解调器的设计[D];山东科技大学;2010年

4 孟令君;基于DSP试验机测控系统的研究[D];长春理工大学;2010年

5 叶智祥;基于ARM的以太网转换器研究及应用[D];长春理工大学;2010年

6 郑伟光;基于小波变换的信号调制方式识别方法[D];长春理工大学;2010年

7 禹士朋;UHF射频识别系统的防冲突算法研究[D];郑州大学;2010年

8 马天荣;基于Gabor变换的多载波调制技术研究[D];郑州大学;2010年

9 曹唯伟;基于拼音编码的水下语音通信发射端的设计与实现[D];哈尔滨工程大学;2010年

10 赵飞;LTE混合自动请求重传技术[D];哈尔滨工程大学;2010年

  本文关键词：极低信噪比下帧同步的预处理方案设计与性能分析，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：346983