基于USRP的信号源参数估计方法研究与实现

发布时间：2017-06-23 13:14

  本文关键词：基于USRP的信号源参数估计方法研究与实现，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：信号参数估计是信号处理研究领域的重要内容,其不仅是军事信息化不可缺少的一环,也关乎到通信、定位、地震监测等民用科技的各个层面。在日益复杂的电磁环境中,要更有效的利用信号,如何准确获取信号源的特征参数就显得尤为重要。在广大学者对信号参数估计方法理论研究日渐成熟的同时,如何有效地实现信号参数估计亦成为一个值得研究的课题。本文对信号频率和波达方向(Direction of Arrival,DOA)的估计方法进行了研究分析,并在通用软件无线电设备(Universal Software Radio Peripheral,USRP)平台上进行了实现和验证,进而提供了一种有效可行的信号参数估计实现方案。本文主要工作包括以下几个方面:(1)对USRP软件无线电平台的硬件结构进行了研究,并且对基于该平台的低中频收发结构进行了分析,详细说明了信号在USRP上的具体处理流程。另外,介绍了本文实验平台另一个重要组成部分——GNU Radio软件工具包。对GNU Radio在计算机端的基带信号处理机制和重要模块进行了说明。(2)研究了信号参数估计基础理论,对信号源两个重要的参数,即频率和波达方向估计的原理和常用的估计方法进行了分析和对比。在信号频率估计方面,分析对比了经典功率谱估计方法、基于参数模型的估计方法、基于MVDR滤波的估计方法和基于信号子空间的估计方法。在信号方位角估计方面,对空间谱和DOA估计的概念进行了解释和说明,并对干涉仪测向原理进行了介绍和分析。(3)利用USRP平台和计算机完成了对信号频率估计的实现,并对不同的估计方法进行了验证和对比。另外,在平台上进行信号波达方向估计实验,并对估计结果进行了误差分析和校正。(4)通过对信号频率估计和信号波达方向估计的实现,探索了一种基于USRP平台的信号参数估计方案。
【关键词】：信号参数估计 信号频率 DOA USRP GNU Radio
【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】：TN911.7
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第一章 绪论9-13
• 1.1 研究目的及意义9-10
• 1.2 研究现状及背景10-11
• 1.3 本文主要工作及内容安排11-13
• 第二章 USRP和GNURadio软件无线电平台13-28
• 2.1 平台简介13-14
• 2.2 USRP硬件平台14-23
• 2.2.1 硬件构成14-18
• 2.2.1.1 ADC和DAC15-16
• 2.2.1.2 FPGA16-17
• 2.2.1.3 前端子板17-18
• 2.2.2 USRP的收发结构18-23
• 2.2.2.1 低中频接收机18-21
• 2.2.2.2 低中频发射机21-23
• 2.3 GNU Radio软件平台23-26
• 2.3.1 平台介绍23-25
• 2.3.2 常用的模块和包25-26
• 2.4 本章小结26-28
• 第三章 信号参数估计的基础理论28-48
• 3.1 信号源频率估计28-40
• 3.1.1 经典功率谱估计方法29-30
• 3.1.2 基于参数模型的估计方法30-33
• 3.1.3 基于MVDR滤波的估计方法33-35
• 3.1.4 基于信号子空间的估计方法35-37
• 3.1.5 仿真分析37-40
• 3.2 信号源波达方向估计40-46
• 3.2.1 阵列接收信号模型40-43
• 3.2.2 空间谱与DOA估计43-44
• 3.2.3 干涉仪测向44-45
• 3.2.4 仿真分析45-46
• 3.3 本章小结46-48
• 第四章 基于USRP的信号源频率估计48-64
• 4.1 硬件平台搭建48-50
• 4.2 基带数字信号处理50-56
• 4.2.1 发射端信号流图50-52
• 4.2.2 接收端信号流图52-54
• 4.2.3 实现算法模块54-56
• 4.3 估计效果及分析56-63
• 4.3.1 BT59
• 4.3.2 周期图59-60
• 4.3.3 AR60-61
• 4.3.4 MVDR61-62
• 4.3.5 MUSIC62-63
• 4.4 本章小结63-64
• 第五章 基于USRP的信号波达方向估计64-75
• 5.1 硬件平台搭建64-66
• 5.2 基带数字信号处理66-69
• 5.2.1 接收端信号流图66-67
• 5.2.2 相位差测量67-68
• 5.2.3 实现算法模块68-69
• 5.3 估计效果及分析69-74
• 5.3.1 估计效果69-71
• 5.3.2 误差分析及校正71-74
• 5.4 本章小结74-75
• 第六章 全文总结与展望75-77
• 6.1 本文工作总结75
• 6.2 进一步工作展望75-77
• 致谢77-78
• 参考文献78-81
• 攻硕期间取得的研究成果81-82

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