变换域通信系统的关键技术研究与仿真分析

发布时间：2017-06-23 22:09

  本文关键词：变换域通信系统的关键技术研究与仿真分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来,通信技术不断发展和更新,对高速数据通信的需求也越来越紧迫,使得频谱资源的占用呈现很明显的增长趋势,而在无线通信系统中,除了需要占用一定比例的频谱资源外,通信系统的抗干扰性能也显得尤为重要。目前主流的抗干扰技术是扩频技术,此技术已经相当成熟并广泛应用与军事以及民用通信。然而扩频系统也有其相应的弊端,为了克服扩频系统只能利用连续频谱的这一特点以及军用飞机进入敌方领空执行任务时面临的极强电子干扰的问题,变换域通信系统(Transform Domain Communication System,TDCS)应需求而被提出。TDCS作为认知无线电(Cognitive Radio,CR)技术的收发机候选方案,收发两端联合进行波形设计,主动地感知频谱环境,构造在传输频带内与干扰相互正交的基本调制波形,达到在强干扰环境下充分利用频谱特征实现通信的目的。并且由于伪随机序列的引入,使得生成的基本调制波形具有类噪声的特性,在解决了无线通信业务中频谱资源紧缺的同时,保证了系统的低截获特性以及一定的抗干扰性能,在军事无线通信中,起到了至关重要的作用。本文研究的主要内容是变换域通信系统的关键技术研究与仿真分析,包括对变换域通信系统的基本原理和实现方式进行了详细的阐述,针对变换域通信系统分别研究了其与直接序列扩频系统、跳频系统以及OFDM在多个方面的异同,为变换域通信系统走向实用探讨了技术继承性的可能;在TDCS的调制技术循环码移键控(Cyclic Code Shift Keying,CCSK)的研究方面,定性定量的分析了不同阶次的CCSK调制在可用频点数量不同的情况下,误码率的变化范围以及变化趋势,并用MATLAB仿真验证了误码率的变化程度;在收发端电磁环境频谱一致的情况下,提出了一种在复杂电磁环境中提取可用频点集的自适应门限算法,该算法在保证系统传输速率的前提下,可以达到误码率最优,并用MATLAB仿真验证了该算法相比传统算法的误码率改善程度,验证了该算法的优势及其有效性;在收发端电磁环境频谱不一致并且不进行频谱交互时,建立了该情况下TDCS的误码率模型,并用MATLAB仿真验证了该情况下的误码率性能损失;在TDCS的信道估计方面,研究了最小二乘估计算法及其降噪算法以及两种最小均方误差估计算法在变换域通信系统中的应用,并用MATLAB仿真验证了五种方法相比无信道估计时的误码率改善程度及其均方误差随信噪比的变化趋势;与此同时,给出了TDCS的非均匀导频插入方法以及导频非均匀的情况下非导频点信道信息的恢复算法,用MATLAB仿真验证了该算法的有效性并从时域频域两个方面对比分析了TDCS的信道估计方法的有效性以及优势性。最后,作者对本文的工作进行了系统的归纳总结,并对未来的工作方向进行了展望。同时,对为本文做出过贡献的人们表示了感谢。
【关键词】：变换域通信系统 门限 循环码移键控 频谱失配 导频 信道估计
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN914
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第1章 绪论12-17
• 1.1 引言12
• 1.2 本文研究背景12-13
• 1.3 国内外研究现状13-15
• 1.3.1 国外研究现状13-14
• 1.3.2 国内研究现状14-15
• 1.4 本文研究意义及其主要内容15-17
• 1.4.1 研究意义15
• 1.4.2 主要研究工作与本文结构15-17
• 第2章 变换域通信系统的基本原理及其数学模型17-27
• 2.1 基本原理及其数学模型17-23
• 2.1.1 TDCS收发机模型17-19
• 2.1.2 频谱估计19
• 2.1.3 幅度谱成型19-20
• 2.1.4 伪随机相位20-21
• 2.1.5 基函数生成21-23
• 2.1.6 相关接收23
• 2.2 CCSK调制技术23-25
• 2.3 同步捕获与跟踪25-26
• 2.4 本章小结26-27
• 第3章 变换域通信系统的性能分析27-53
• 3.1 变换域通信与现有技术对比27-34
• 3.1.1 TDCS与直扩系统对比27-30
• 3.1.2 TDCS与跳频系统对比30-32
• 3.1.3 TDCS与OFDM对比32-34
• 3.2 CCSK调制的性能分析34-40
• 3.2.1 CCSK调制性能与可用频谱数量的关系34-37
• 3.2.2 可用频谱数量对CCSK调制阶数的影响37-40
• 3.3 收发端频谱环境不一致时的性能分析40-46
• 3.4 频谱感知中的干扰检测门限算法对系统性能的影响46-48
• 3.4.1 现有的频谱感知的干扰检测门限选取方法及其性能分析46-47
• 3.4.2 频谱感知的干扰检测门限高低对系统误码率的影响47-48
• 3.5 一种基于最优解的自适应门限选取方法及其性能分析48-52
• 3.5.1 算法概述48-51
• 3.5.2 仿真结果51-52
• 3.6 本章小结52-53
• 第4章 变换域通信系统基于导频辅助的信道估计技术53-66
• 4.1 传统多载波系统基于导频的信道估计技术53-55
• 4.1.1 OFDM导频图案53-55
• 4.1.2 导频的插入准则55
• 4.2 TDCS基于时域导频辅助的信道估计方法55-59
• 4.2.1 基于LS的信道估计算法55-56
• 4.2.2 基于降噪的LS估计算法56-57
• 4.2.3 已知信道自相关矩阵的MMSE估计算法57
• 4.2.4 未知信道自相关矩阵的MMSE估计算法57-59
• 4.3 时域估计方法仿真分析59-60
• 4.4 TDCS基于频域导频辅助信道估计的信道估计算法60-64
• 4.4.1 TDCS频域导频图案61-62
• 4.4.2 非导频点信道信息的恢复62-64
• 4.5 时域频域对比仿真分析64-65
• 4.6 本章小结65-66
• 总结66-67
• 参考文献67-71
• 攻读学位期间发表论文与研究成果清单71-72
• 致谢72-73

【参考文献】

中国硕士学位论文全文数据库 前8条

1 侯改利;基于导频的OFDM信道估计技术研究[D];西安电子科技大学;2013年

2 郑瑜;变换域通信系统的研究与仿真分析[D];重庆大学;2010年

3 胡静;远距离无线TDCS的衰落信道适应技术[D];哈尔滨工程大学;2010年

4 金艳玲;TDCS信道适应性能分析及峰均比抑制技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年

5 龙李军;变换域通信系统及其应用研究[D];重庆大学;2009年

6 韩川;认知无线电场景中的变换域通信系统研究[D];电子科技大学;2007年

7 徐俊峰;变换域通信与扩频通信抗干扰性能比较[D];南京理工大学;2007年

8 何智青;变换域通信系统设计、建模与仿真研究[D];西北工业大学;2003年

  本文关键词：变换域通信系统的关键技术研究与仿真分析，由笔耕文化传播整理发布。

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本文编号：476441