海上无线信道多径测量与数据分析算法研究
发布时间：2022-12-05 02:32
近年来,随着海事活动日益增多,在相关海域建立安全、可靠的无线通信网络是必不可少的。在信道测量的基础上,实现海上无线信道状态的最优估计,对于提升海上无线通信服务质量和保障船舶航行安全有着重要意义。本课题以扩频相关检测方法为基础设计了一套海上无线信道的多径测量系统,并提出了基于Dempster-Shafer（D-S）证据理论的多径识别算法。根据海上无线信道多径测量的需求,本课题通过分析比较典型的海上无线信道测量方法的优缺点,确立了基于线性频率调制（Chirp）波形的多径测量方案。重点分析了基于信道冲激响应（Channel Impulse Response,CIR）和基于分数阶傅里叶变换（Fractional Fourier Transform,FRFT）的多径检测算法。通过仿真分析,验证了两种算法的有效性。在综合考虑多径识别精度与时间复杂度的基础上,确定了数据的分析处理算法。通过分析了信号带宽、采样频率、采样时长和相位差等因素对多径检测算法精度的影响,为测量系统中相应参数的设定提供了理论基础。本文依据理论研究的成果,提出了一种适用于海上无线通信的信道测量系统,该系统结合海上信号的传输特点及...
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外发展现状
1.3 论文结构安排
2 海上无线信道多径传播机理及测量方法研究
2.1 电磁波的传输机制
2.2 海上无线信道传播特性
2.2.1 衰落特性
2.2.2 多径效应
2.3 无线信道测量方法
2.4 本章总结
3 多径数据处理算法研究
3.1 线性调频信号
3.1.1 Chirp信号的数学模型
3.1.2 Chirp信号的自相关特性
3.2 基于Chirp测量信号的多径检测算法研究
3.2.1 基于CIR的多径检测算法
3.2.2 基于FRFT的多径检测算法
3.3 多径检测算法的性能比较
3.3.1 仿真条件
3.3.2 算法的有效性
3.3.3 算法的时间复杂度
3.4 本章总结
4 信道测量系统设计与外场实测
4.1 信道测量系统设计
4.2 参数配置对CIR的影响
4.3 载波相位差对CIR算法的影响
4.4 发射信号波形设计
4.5 接收端信号采集
4.6 外场实测
4.6.1 搭建平台
4.6.2 测试环境描述
4.6.3 测量数据分析处理
4.7 本章总结
5 基于证据论的多径识别算法
5.1 D-S证据理论
5.1.1 D-S证据理论的基本概念
5.1.2 Dempster合成规则
5.1.3 基于证据权重的证据融合
5.2 高斯分布
5.2.1 高斯分布的基本概念
5.2.2 高斯分布的最大似然估计
5.3 基于D-S证据理论的多径识别算法
5.3.1 CIR分析结果中数据的统计特性
5.3.2 信号和噪声的BPA函数模型
5.3.3 证据融合与决策
5.4 算法仿真结果
5.5 本章小结
6 总结与展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读硕士学位期间的科研成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]船舶通信信号传输质量优化检测算法及仿真[J]. 邓渭伟,马社祥,孟鑫. 计算机仿真. 2017(08)
[2]近海面电波传播试验与损耗模型分析[J]. 张利军,王红光,康士峰,赵振维. 微波学报. 2017(01)
[3]海上VHF无线通信传输损耗[J]. 陈亮,金永兴,胡勤友,汤可成,高万明. 中国航海. 2015(03)
[4]地铁隧道内多径信道的统计特性[J]. 陈晓,潘韵天,武艺鸣,郑国莘. 应用科学学报. 2015(04)
[5]海杂波FRFT谱的近似分形特性与目标检测[J]. 宋杰,刘宁波,王国庆,关键,何友. 宇航学报. 2013(10)
[6]分数阶Fourier变换在动目标检测和识别中的应用:回顾和展望[J]. 陈小龙,关键,黄勇,何友. 信号处理. 2013(01)
[7]大气颗粒物对平面电磁波的散射研究[J]. 雷前召. 长春理工大学学报(自然科学版). 2010(03)
博士论文
[1]基于决策级融合的无线传感器网络感知目标分类研究[D]. 张阳.北京交通大学 2019
[2]高铁无线通信系统中的隧道信道模型[D]. 刘玉.山东大学 2017
硕士论文
[1]Chirp无线信号信道测量与建模[D]. 冯亚丽.重庆邮电大学 2019
[2]基于实测数据的信道特性分析与特征挖掘研究[D]. 张伟特.北京邮电大学 2019
[3]数据缺失时窄带调频信号的DOA估计[D]. 王锦.西安电子科技大学 2017
[4]基于大规模多天线信道测量平台的控制软件开发与测试[D]. 肖湘.北京交通大学 2017
[5]基于分数阶傅里叶变换的线性调频信号估计与分离研究[D]. 段皓楠.南京理工大学 2017
[6]基于测量的宽带无线信道传播特性建模[D]. 郑航.北京邮电大学 2016
[7]低信噪比下的信道测量及参数提取算法研究[D]. 任秋洁.西安电子科技大学 2014
本文编号：3709490
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外发展现状
1.3 论文结构安排
2 海上无线信道多径传播机理及测量方法研究
2.1 电磁波的传输机制
2.2 海上无线信道传播特性
2.2.1 衰落特性
2.2.2 多径效应
2.3 无线信道测量方法
2.4 本章总结
3 多径数据处理算法研究
3.1 线性调频信号
3.1.1 Chirp信号的数学模型
3.1.2 Chirp信号的自相关特性
3.2 基于Chirp测量信号的多径检测算法研究
3.2.1 基于CIR的多径检测算法
3.2.2 基于FRFT的多径检测算法
3.3 多径检测算法的性能比较
3.3.1 仿真条件
3.3.2 算法的有效性
3.3.3 算法的时间复杂度
3.4 本章总结
4 信道测量系统设计与外场实测
4.1 信道测量系统设计
4.2 参数配置对CIR的影响
4.3 载波相位差对CIR算法的影响
4.4 发射信号波形设计
4.5 接收端信号采集
4.6 外场实测
4.6.1 搭建平台
4.6.2 测试环境描述
4.6.3 测量数据分析处理
4.7 本章总结
5 基于证据论的多径识别算法
5.1 D-S证据理论
5.1.1 D-S证据理论的基本概念
5.1.2 Dempster合成规则
5.1.3 基于证据权重的证据融合
5.2 高斯分布
5.2.1 高斯分布的基本概念
5.2.2 高斯分布的最大似然估计
5.3 基于D-S证据理论的多径识别算法
5.3.1 CIR分析结果中数据的统计特性
5.3.2 信号和噪声的BPA函数模型
5.3.3 证据融合与决策
5.4 算法仿真结果
5.5 本章小结
6 总结与展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读硕士学位期间的科研成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]船舶通信信号传输质量优化检测算法及仿真[J]. 邓渭伟,马社祥,孟鑫. 计算机仿真. 2017(08)
[2]近海面电波传播试验与损耗模型分析[J]. 张利军,王红光,康士峰,赵振维. 微波学报. 2017(01)
[3]海上VHF无线通信传输损耗[J]. 陈亮,金永兴,胡勤友,汤可成,高万明. 中国航海. 2015(03)
[4]地铁隧道内多径信道的统计特性[J]. 陈晓,潘韵天,武艺鸣,郑国莘. 应用科学学报. 2015(04)
[5]海杂波FRFT谱的近似分形特性与目标检测[J]. 宋杰,刘宁波,王国庆,关键,何友. 宇航学报. 2013(10)
[6]分数阶Fourier变换在动目标检测和识别中的应用:回顾和展望[J]. 陈小龙,关键,黄勇,何友. 信号处理. 2013(01)
[7]大气颗粒物对平面电磁波的散射研究[J]. 雷前召. 长春理工大学学报(自然科学版). 2010(03)
博士论文
[1]基于决策级融合的无线传感器网络感知目标分类研究[D]. 张阳.北京交通大学 2019
[2]高铁无线通信系统中的隧道信道模型[D]. 刘玉.山东大学 2017
硕士论文
[1]Chirp无线信号信道测量与建模[D]. 冯亚丽.重庆邮电大学 2019
[2]基于实测数据的信道特性分析与特征挖掘研究[D]. 张伟特.北京邮电大学 2019
[3]数据缺失时窄带调频信号的DOA估计[D]. 王锦.西安电子科技大学 2017
[4]基于大规模多天线信道测量平台的控制软件开发与测试[D]. 肖湘.北京交通大学 2017
[5]基于分数阶傅里叶变换的线性调频信号估计与分离研究[D]. 段皓楠.南京理工大学 2017
[6]基于测量的宽带无线信道传播特性建模[D]. 郑航.北京邮电大学 2016
[7]低信噪比下的信道测量及参数提取算法研究[D]. 任秋洁.西安电子科技大学 2014
本文编号：3709490
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