低信噪比突发通信中信号捕获的研究与实现

发布时间：2017-09-28 20:17

  本文关键词：低信噪比突发通信中信号捕获的研究与实现

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【摘要】：突发通信通过缩短信号在空间的停留时间,有效的提高通信系统的抗截获和抗干扰能力。在突发通信中,信道常常呈现出复杂的高动态变化特性,通信信号被淹没在强噪声中,这对突发通信系统在低信噪比条件的性能提出更高的要求。突发通信的首要任务就是准确的检测出信号并且将其捕获。本论文研究实现了一种低信噪比突发通信信号捕获的算法。本论文参考国内外信号检测方法,结合高阶累积量对高斯噪声抑制的特性,采用了基于高阶累积量的信号检测算法。Matlab仿真结果表明,在低信噪比条件下,基于高阶累积量算法的信号漏检概率满足指标要求,但此算法的参数估计误差太大,无法精确估计信号的起点及信噪比。因此提出了使用联合帧同步和频偏估计算法对该算法进行优化的方案,提高了信号参数估计的精度。仿真表明,帧同步成功率在信噪比为3dB的条件下可达到指标要求。本文使用quartus ii软件完成了信号检测与估计模块HDL实现,综合后的结果表明,模块大约占用Altera Cyclone IV EP4CE115芯片10%的逻辑资源。最后在DE2-115开发板上测试了信号检测与估计模块的性能,测试结果表明信号检测模块在各种信噪比条件下都可以正常工作,模块性能达到指标要求。本文设计的信号检测与估计算法属于盲检测算法,不仅可以应用到低信噪比突发通信中,还可以应用到其他非合作通信系统中。在突发事件应急通信系统以及军事通信系统中都有很大的应用价值。
【关键词】：突发通信 频偏估计 高阶累积量 帧同步
【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】：TN911.23
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-13
• 第一章 绪论13-19
• 1.1 研究背景13-14
• 1.2 国内外研究现状14-17
• 1.2.1 低信噪比信号检测的研究现状14-16
• 1.2.2 频偏纠正与帧同步16-17
• 1.3 论文的主要内容与结构17-19
• 第二章 突发通信信号捕获与帧同步分析与设计19-40
• 2.1 低信噪比突发通信数字接收机总体架构19-21
• 2.1.1 低信噪比突发通信数字接收机技术指标19
• 2.1.2 突发通信接收机主要功能模块分析19-21
• 2.2 突发通信系统模型21-22
• 2.2.1 突发帧结构21-22
• 2.2.2 信号模型22
• 2.3 基于优化的双滑动窗能量比值算法的信号检测与参数估计算法22-25
• 2.3.1 能量比值法算法原理22-24
• 2.3.2 基于广义互相关理论的改进的能量比值算法24-25
• 2.3.2.1 广义互相关理论24
• 2.3.2.2 基于广义互相关理论的改进的能量比值检测法24-25
• 2.4 基于高阶累积量的信号检测与参数估计算法25-33
• 2.4.1 高阶累积量基本概念25-30
• 2.4.1.1 随机变量的特征函数与累积量25-26
• 2.4.1.2 随机向量的特征函数与累积量26-27
• 2.4.1.3 随机过程的高阶累积量27-28
• 2.4.1.4 高斯过程的矩和累积量28-29
• 2.4.1.5 高阶累积量的几个重要性质29-30
• 2.4.2 基于四阶累积量对角切片的信号检测算法30-32
• 2.4.2.1 信号检测算法分析30-31
• 2.4.2.2 信号检测过程31-32
• 2.4.3 基于四阶累积量对角切片的信号参数估计算法32-33
• 2.4.3.1 信号功率及信噪比估计算法32-33
• 2.5 基于帧同步和载波频率联合估计的信号检测算法33-37
• 2.5.1 引言33-34
• 2.5.2 基于帧同步与载波频率联合算法的信号检测算法34-37
• 2.5.2.1 帧同步与频偏估计算法原理35-37
• 2.6 突发信号捕获与帧同步模块的总体结构37-39
• 2.6.1 突发信号捕获与帧同步模块的结构分析37-38
• 2.6.2 突发信号捕获模块的技术指标38-39
• 2.7 本章小结39-40
• 第三章 突发信号检测与参数估计算法仿真40-54
• 3.1 突发信号检测与参数估计仿真模型40-44
• 3.1.1 发射机模型40
• 3.1.2 噪声及信道模型40-41
• 3.1.3 接收机模型41-43
• 3.1.4 性能指标计算方法43-44
• 3.1.4.1 信号检测成功率43-44
• 3.1.4.2 功率及信噪比估计精度44
• 3.2 基于高阶累积量的信号检测算法仿真44-51
• 3.2.1 高阶累积量的估计44-45
• 3.2.2 信号检测算法的仿真及结果分析45-48
• 3.2.2.1 不同信噪比条件下两种信号检测算法仿真45-46
• 3.2.2.2 不同频偏条件下信号检测仿真46-47
• 3.2.2.3 不同平滑窗窗长条件下信号检测仿真47-48
• 3.2.2.4 不同信号间隔条件下信号检测仿真48
• 3.2.3 信号参数估计算法的仿真及结果分析48-51
• 3.2.3.1 信号起始点与结束点估计仿真48-49
• 3.2.3.2 信号功率及信噪比估计仿真49-51
• 3.3 基于帧同步和载波频率联合估计的信号检测与参数估计算法仿真51-53
• 3.3.1 信号帧同步仿真51-52
• 3.3.2 信号频偏估计仿真52-53
• 3.4 本章小结53-54
• 第四章 突发通信信号检测与参数估计算法实现与测试54-68
• 4.1 Quartus ii/Matlab/Modelsim联合仿真技术54-55
• 4.2 信号检测与参数估计模块总体架构55-60
• 4.2.1 基于高阶累积量信号检测算法的硬件实现55-59
• 4.2.1.1 主要模块设计55
• 4.2.1.2 四阶累积量对角切片计算模块55-56
• 4.2.1.3 判决量平滑及信号起点粗估计模块56-57
• 4.2.1.4 信噪比及功率估计模块57-58
• 4.2.1.5 信号缓存及捕获输出模块58-59
• 4.2.2 时序仿真59-60
• 4.3 基于帧同步与载波频率联合估计算法的硬件实现60-63
• 4.3.1 主要模块设计61-62
• 4.3.1.1 帧同步及频偏估计模块61
• 4.3.1.2 初步频偏纠正模块61-62
• 4.3.1.3 控制模块62
• 4.3.2 时序仿真62-63
• 4.4 系统测试63-67
• 4.4.1 测试平台63-65
• 4.4.2 测试方案65
• 4.4.3 不同信噪比条件下信号系统性能测试65-67
• 4.5 小结67-68
• 第五章 全文总结与展望68-70
• 致谢70-71
• 参考文献71-74

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 马启明;王宣银;杜栓平;;基于频谱幅度起伏特性的微弱信号检测方法研究[J];电子与信息学报;2008年11期

2 吴迪;葛临东;王彬;;短波突发信号盲检测算法的对比研究[J];通信学报;2010年S1期

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本文编号：937840