短突发PSK通信系统中载波同步技术的研究

发布时间：2017-06-28 19:11

  本文关键词：短突发PSK通信系统中载波同步技术的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：依靠短突发方式进行通信的领域(如军事通信、深空通信等)通常都存在这样一个现象:即通信双方存在着相对高速的移动。这样就会产生大多普勒(Doppler)频移,从而导致同步接收机无法正常工作,最终造成通信质量严重下降。针对这一问题,载波同步技术得到了广泛的应用。另外,为了提高通信系统的抗噪声能力,调制技术得以发展和应用,并成为了通信系统中不可或缺的部分。其中,相移键控(PSK)就是一种常用的调制技术,其调制和解调的方式简单,因而易于工程实现。那么,在大多普勒频移下,如何设计并利用好的算法(比如具备高精度和低复杂度等)实现短突发PSK通信中有效的载波同步是一个非常有意义的问题。本文研究了近些年国内外载波同步技术的发展及其应用。基于此,首先介绍了加性高斯白噪声(AWGN)信道下载波同步的一些基础概念(包括接收机模型、同步准则、同步模式和性能下界),讨论了PSK调制下接收信号的特性。其次,研究了几种常用数据帧结构(包括导频前置Pre、导频中置Mid和导频前/后置PP),针对它们的局限性提出了一种通用数据帧结构,该数据帧结构可以通过控制若干个参数(比如导频的块数及分配方式等)来较好地适应短突发通信。再次,基于该通用数据帧结构,推导了各同步模式(包括单纯数据辅助DA和非数据辅助NDA、联合DA-NDA)的载波参数估计克拉美罗界(CRB);理论分析并仿真了单纯DA及其联合同步模式的载波参数估计CRB性能,发现当数据长度与导频长度的比值较小时,应当选用单纯DA同步模式,否则,选用联合DA-NDA同步模式;同时讨论了载波参数估计CRB与数据帧结构的对称性关系,引入了对称数据帧结构的概念,当数据帧结构对称时,载波频偏估计CRB与相位估计CRB解耦合。然后,基于对称数据帧结构,研究了单纯同步模式的相位估计,提出了一种可消除(剩余)频偏影响的相位估计方法,并引入了前置/后置相位估计器的概念。最后,研究了载波同步中频偏估计算法的分类(包括快速傅里叶变换法、最小平方法、相位增量法和盲搜索法)及其原理,根据各类算法的特点,给出了各同步模式的算法选择;同时基于相位增量法,提出了两种新的频偏估计算法——两步频偏估计算法和解相位模糊的频偏估计算法;还深入研究了此类算法存在的相位模糊问题,提出了两种解决方法;另外以第一种算法为例讨论了其最佳实现和参数设置,仿真结果表明,与其他经典大频偏估计算法相比,该算法具有较高的估计精度和较低的复杂度,因而更加适合于短突发通信。
【关键词】：短突发通信 相移键控 帧结构 相位估计 频偏估计
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN919.34
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 符号对照表11-13
• 缩略语对照表13-17
• 第一章 绪论17-23
• 1.1 短突发通信17
• 1.2 PSK调制技术17-18
• 1.3 载波同步技术18-21
• 1.4 论文的主要内容及结构21-23
• 第二章 AWGN信道下载波同步技术的基础及拓展23-33
• 2.1 AWGN信道下载波同步的接收机模型23-26
• 2.2 载波同步的准则26-27
• 2.3 载波同步的模式27-30
• 2.3.1 传统同步模式27-29
• 2.3.2 传统同步模式的拓展——联合同步模式29-30
• 2.4 载波同步的性能下界（CRB）30-33
• 第三章 各同步模式下基于通用数据帧结构的载波参数估计CRB33-43
• 3.1 几种常用数据帧结构33
• 3.2 通用数据帧结构33-34
• 3.3 各同步模式下载波参数估计CRB的推导34-38
• 3.3.1 单纯DA同步模式下载波参数估计CRB36-37
• 3.3.2 单纯NDA同步模式下载波参数估计CRB37
• 3.3.3 联合DA-NDA同步模式下载波参数估计CRB37-38
• 3.4 单纯DA与联合DA-NDA同步模式下CRB性能比较38-41
• 3.5 载波参数估计CRB与数据帧结构对称性的关系41-43
• 第四章 单纯同步模式下基于对称帧结构的相位估计43-51
• 4.1 单纯DA同步模式下基于对称帧结构的相位估计43-45
• 4.2 单纯NDA同步模式下基于对称帧结构的相位估计45-47
• 4.3 性能仿真与比较47-51
• 第五章 各同步模式下载波频偏估计算法的原理及实现51-71
• 5.1 载波频偏估计算法的分类及原理51-52
• 5.2 各类同步模式下的算法选择52-53
• 5.3 两种基于相位增量的载波频偏估计算法53-62
• 5.3.1 两步载波频偏估计算法53-56
• 5.3.2 相位模糊问题的深入研究56-59
• 5.3.3 解相位模糊的载波频偏估计算法59-62
• 5.4 两步载波频偏估计算法的最佳实现62-64
• 5.5 性能仿真与复杂度比较64-71
• 5.5.1 第一步频偏估计之联合自相关算法64-65
• 5.5.2 第二步频偏估计之简化互相关算法65-66
• 5.5.3 两步载波频偏估计算法的参数设置66-67
• 5.5.4 两步载波频偏估计算法的性能仿真与复杂度比较67-71
• 第六章 总结与展望71-75
• 参考文献75-79
• 致谢79-81
• 作者简介81-83

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前7条

1 孙锦华;韩会梅;;低信噪比下时频联合的载波同步算法[J];西安交通大学学报;2015年02期

2 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

3 孙锦华;刘鹏;吴小钧;;联合旋转平均周期图和解调软信息的载波同步方法[J];电子与信息学报;2013年09期

4 史治平;唐发建;晏辉;龚万春;;极低信噪比下的导频联合编码辅助载波同步算法[J];电子与信息学报;2011年10期

5 赵旦峰;朱铁林;薛睿;;迭代系统中差分MSK软解调算法[J];计算机工程与应用;2011年27期

6 晏辉;唐发建;张忠培;;一种基于低码率LDPC码的编码与导频联合辅助载波同步算法[J];电子与信息学报;2011年02期

7 龚超;张邦宁;郭道省;;基于FFT的快速高精度载波参数联合估计算法[J];电子学报;2010年04期

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本文编号：494998