低信噪比下QPSK信号的解调技术研究

发布时间：2021-03-11 18:27

深空信道是一种典型功率受限信道,其频带利用率高,但是由于传输环境特殊性,较大的传输距离和时延导致信道的信噪比极低。除此之外,侦察通信中,由于传输距离较远也导致信道信噪比较低。如何将低信噪比条件下的信号准确的恢复出来是现在急需研究的难点。针对这些问题,在阅读了大量文献的基础上,本文对低信噪比下QPSK信号解调中的关键技术进行了研究。本文主要进行了三方面的研究工作：(1)介绍了数字QPSK通信系统模型,并详细阐述了Turbo码的原理和常用译码算法；(2)研究了基于软译码判决、EM以及基于最大能量的定时同步算法,在此基础上提出改进定时算法；(3)分析了常用的CA载波同步,结合DA同步算法给出了改进的载波同步算法。将本文的主要研究成果归纳如下：(1)结合梯度下降算法和群方差直接判决恢复算法,给出了改进的符号同步算法,并进行了计算机仿真,仿真结果表明该算法拥有收敛速度快、容易实现的特点。(2)在已有CA、DA同步的基础上,给出利用导频和编码共同辅助的改进载波同步算法,通过导频序列进行基于相位偏差算法的粗同步,再进行编码和软信息译码的迭代来补偿进行细同步,分别利用时频相关算法和最大似然估计算法完成对频偏和相偏的补偿,计算机仿真结果表明改进算法具有校正的载波频偏范围较大、收敛速度较快的特点。(3)给出低信噪比下QPSK通信系统的两种迭代同步译码接收机方案,通过计算机仿真结果对比两种方案的译码性能,仿真结果表明两种方案都有各自的优点,均可以达到低信噪比下的译码要求。本文设计的联合处理接收机系统同步精度高,误码率低,稳定性良好,实现复杂度低,在低信噪比的通信系统中具有较好的应用前景。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN911.3

文章目录

摘要

ABSTRACT

缩略词表

第一章绪论

1.1 研究背景

1.2 研究现状

1.2.1 编译码技术研究现状

1.2.2 定时同步算法研究现状

1.2.3 载波同步算法研究现状

1.3 论文的主要内容及结构安排

第二章全数字通信系统

2.1 QPSK系统调制基本原理

2.1.1 发射机模型

2.1.2 成型滤波器

2.2 QPSK系统解调基本原理

2.2.1 接收机模型

2.2.2 数字下变频

2.3 Turbo信道编译码原理

2.3.1 Turbo编码原理

2.3.2 Turbo译码原理

2.3.2.1 MAP译码

2.3.2.2 Log-MAP算法

2.3.2.3 SOVA算法

2.4 影响Turbo算法的性能分析

2.4.1 迭代次数

2.4.2 码长

2.4.3 码率

2.5 本章小结

第三章符号同步

3.1 符号定时同步算法

3.1.1 内插滤波器

3.1.2 奈奎斯特准则

3.1.3 符号定时同步环路

3.2 CA定时同步

3.2.1 软硬射与软解映射

3.2.1.1 软映射

3.2.1.2 软解映射

3.2.2 基于软译码判决的定时同步

3.2.3 基于EM算法的定时同步

3.3 梯度下降法与直接判决恢复联合的定时同步

3.3.1 算法描述

3.3.2 仿真结果

3.4 本章小结

第四章载波同步

4.1 基于EM算法的编码辅助载波同步

4.1.1 原EM算法

4.1.2 简化的EM编码辅助算法

4.1.2.1 SEM算法

4.1.2.2 SAEM算法

4.1.3 复杂度分析

4.2 基于相关的编码辅助载波同步

4.3 改进的导频与编码辅助联合的载波同步

4.3.1 系统模型

4.3.2 利用导频的载波粗同步

4.3.2.1 导频放置方式

4.3.2.2 基于相位偏差算法的粗同步算法

4.3.2.3 导频序列的选取

4.3.3 基于时频相关最大似然法与译码联合的精同步算法

4.3.3.1 频率精同步算法

4.3.3.2 相位精同步算法

4.3.4 仿真结果

4.4 本章小结

第五章定时同步联合载波同步系统

5.1 编码辅助定时联合载波迭代的系统模型

5.2 定时同步与载波同步独立的系统模型

5.3 仿真验证

5.4 本章小结

第六章全文总结与展望

6.1 全文总结

6.2 后续工作展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间取得的研究成果

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