短波通信中的信道估计与同步技术研究

发布时间：2017-06-07 15:18

  本文关键词：短波通信中的信道估计与同步技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：短波通信是以电离层为信道实现远距离数据传输的一种重要的通信方式，它的工作频率范围为3MHz-30MHz,主要应用于军事通信。 本论文依据标准MIL-STD-188-11OC Appendix C,研究了单载波串行高速高频调制解调器设计中的关键技术。在9600bps的传输速率下,发射机采用64QAM调制方式,载频为1800Hz,短波信道采用Watterson抽头延时线信道模型,其中带宽为3kHz,两条独立的瑞利衰落路径平均功率相等,时延扩展为2ms,最大多普勒频移为75Hz,衰落带宽是1Hz。本论文主要研究串行高频调制解调器的同步和信道估计算法,在理论分析的基础上,设计同步系统方案和短波信道估计方案。 本论文主要工作包括以下三部分： (1)依据美军短波通信标准MIL-STD-188-110C Appendix E,理论推导了短波窄带信道模型的频率响应以及时域脉冲响应,在MATLAB平台下搭建短波Watterson信道模型并验证其衰落特性。 (2)单载波串行调制解调器同步技术研究。结合数据帧结构,分析伪随机序列、巴克码序列以及Frank-Heimiller序列,计算并仿真验证其自相关特性。针对不同的PN序列,研究相应的同步算法,设计基于重复训练序列的SchmidlCox改进型同步算法。设计同步系统方案,从各个同步模块和系统整体性能两方面分别验证其可靠性。 (3)短波信道估计技术研究。在短波通信中推导LMS、RLS、LS以及MMSE信道估计算法原理,以均方误差为评价指标仿真对比其优缺点,进而决定采用RLS改进算法实现信道估计。仿真验证线性插值、抛物线插值、三次样条插值以及拉格朗日插值算法性能,设计软迭代短波信道估计方案。在不同的信噪比下,仿真得到误码率曲线,验证迭代短波信道估计的有效性。
【关键词】：短波通信 帧同步 符号定时 载波同步 均方误差 迭代信道估计
【学位授予单位】：北京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN925
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-7
• 目录7-10
• 第一章 绪论10-14
• 1.1 短波通信10-11
• 1.1.1 背景及应用10
• 1.1.2 国内外研究现状10-11
• 1.2 短波通信的特点11-12
• 1.2.1 短波传播途径11-12
• 1.2.2 短波信道特征12
• 1.3 论文结构安排12-14
• 第二章 窄带短波信道建模与仿真14-30
• 2.1 短波信道时频特性分析14-17
• 2.1.1 Watterson信道模型14
• 2.1.2 时域特性分析14-15
• 2.1.3 频域特性分析15-17
• 2.2 Watterson信道仿真模型设计17
• 2.2.1 短波信道参数指标17
• 2.2.2 Watterson信道模型17
• 2.3 Watterson窄带短波信道建模17-25
• 2.3.1 时延扩展18-19
• 2.3.2 衰落抽头增益19-23
• 2.3.3 复高斯白噪声23-25
• 2.4 信道仿真结果及说明25-28
• 2.4.1 衰落抽头增益仿真25
• 2.4.2 窄带短波信道建模仿真25-28
• 2.4.3 短波信道对输入波形的影响28
• 2.5 本章小结28-30
• 第三章 串行调制解调器数据帧结构设计30-46
• 3.1 MIL-STD-188-110C Appendix C帧结构设计30-34
• 3.1.1 帧结构30
• 3.1.2 同步头30-32
• 3.1.3 重新插入同步头32-33
• 3.1.4 训练序列33-34
• 3.2 伪随机序列34-38
• 3.2.1 M序列34-36
• 3.2.2 M序列的功率谱特性分析36-37
• 3.2.3 截断M序列37
• 3.2.4 伪随机序列自相关特性仿真37-38
• 3.3 Barker序列38-42
• 3.3.1 集中式插入同步法38-39
• 3.3.2 巴克码及其自相关特性39-41
• 3.3.3 巴克码识别器41-42
• 3.4 Frank-Heimiller序列42-44
• 3.4.1 FH序列自相关特性分析42-43
• 3.4.2 帧结构FH序列推导43
• 3.4.3 FH序列性能仿真43-44
• 3.5 本章小结44-46
• 第四章 单载波串行系统同步技术研究46-67
• 4.1 基于训练序列同步算法研究46-50
• 4.1.1 基于PN序列的同步算法46-47
• 4.1.2 基于重复序列的Schmidl&Cox同步算法47-49
• 4.1.3 Schmidl&Cox同步算法改进49-50
• 4.2 同步方案设计50-57
• 4.2.1 同步捕获51-52
• 4.2.2 符号定时同步52-54
• 4.2.3 载波同步54-56
• 4.2.4 同步跟踪56-57
• 4.3 仿真验证与性能评估57-65
• 4.3.1 帧同步仿真57-61
• 4.3.2 定时同步仿真61-62
• 4.3.3 频偏估计与补偿62-64
• 4.3.4 系统性能仿真64-65
• 4.4 本章小结65-67
• 第五章 短波信道估计算法研究67-85
• 5.1 短波信道估计67
• 5.2 自适应信道估计算法67-74
• 5.2.1 LMS及其改进算法68-69
• 5.2.2 RLS自适应算法69-71
• 5.2.3 LS算法71-73
• 5.2.4 MMSE算法73-74
• 5.3 插值算法研究74-76
• 5.3.1 线性插值74
• 5.3.2 抛物线插值74-75
• 5.3.3 三次样条插值75-76
• 5.3.4 拉格朗日插值76
• 5.4 短波信道估计方案设计76-77
• 5.5 仿真结果77-83
• 5.5.1 短波信道估计算法仿真77-79
• 5.5.2 插值算法对比仿真79-80
• 5.5.3 迭代信道估计性能验证80-83
• 5.6 本章小结83-85
• 第六章 总结与展望85-87
• 6.1 论文总结85-86
• 6.2 下一步研究方向86-87
• 参考文献87-90
• 攻读学位期间发表的学术论文90
• 攻读学位期间参加的科研项目90

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 柯熙政;吴瑞;赵黎;;一种基于FH序列的FSO-OFDM符号同步方案[J];半导体光电;2009年04期

2 何丽峰;昌文婷;杨f ;;一种适合同步与信道估计的信号帧结构设计[J];电视技术;2010年S1期

3 张庆荣;李道本;;两种插值信道估计方法的比较[J];电子与信息学报;2006年12期

4 聂永萍,何先刚,张忠培,范时平;基于PN序列的OFDM频偏估计与时间同步探讨[J];重庆大学学报(自然科学版);2003年11期

5 屠文超;江天娇;叶向阳;郭友波;;美军短波宽带数据通信标准的最新进展[J];电讯技术;2012年09期

6 邱辉;;突发OFDM接收机同步算法研究与实现[J];电子设计工程;2013年13期

7 孙锦华;王雪梅;吴小钧;;短突发系统数据辅助载波同步的导频设计[J];电子与信息学报;2014年03期

8 周新力;田伟;孟庆萍;;短波信道多普勒扩展仿真与实现[J];海军航空工程学院学报;2011年02期

9 王_g坤;彭湘晖;;几种常用插值方法比较分析[J];黑龙江水利科技;2008年01期

10 王杰英;张永鑫;李军;;猝发信号载波同步技术研究及实现[J];舰船电子工程;2014年04期

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