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被动声测定位系统的研究

被动声测定位系统的研究

作者：何旋华中科技大学

学位级别：硕士

被动声测定位技术是现代战争中非常重要的一种侦察和定位的手段,它具有隐蔽、不受地形限制、定位精度较高、成本低等优点,随着科技的发展,它广泛地应用于军事和民用领域。在军事应用领域,被动声测定位系统的特点尤其适用于侦测低空目标... 详细信息

被动声测定位技术是现代战争中非常重要的一种侦察和定位的手段,它具有隐蔽、不受地形限制、定位精度较高、成本低等优点,随着科技的发展,它广泛地应用于军事和民用领域。在军事应用领域,被动声测定位系统的特点尤其适用于侦测低空目标,如直升机、战车等。很多国家很早就进行了被动声测定位技术的研究,而我国开展地较晚,技术还不成熟,需要加强这方面的研究工作。本论文就是围绕被动声测定位系统进行了一定的研究。首先介绍了被动声测定位技术的背景意义和国内外研究的现状。然后对近地声场和目标声源的声学特性进行了研究与分析。接着对被动声测定位系统的传声器阵列定位公式和自适应时延估计算法进行了推导并进行了仿真,仿真结果验证了算法公式的正确性。最后对被动声测定位系统进行了硬件和软件方面的设计。在具体工作上,本文在分析目标声源的声学特性的基础上,以直升机为例,建立了直升机噪声模型,并进行了滤波处理。在推导传声器阵列定位公式的过程中,结合近地声场声学特性分析中强风对声速的影响,对传声器阵列定位公式进行了一定的修正,提高了定位的精度。分别在无噪声、噪声相关和噪声不相关三种噪声环境下以直升机噪声源为输入信号,对自适应时延估计算法进行了仿真。估算本文的定位系统的运算量,以验证DSP系统的实时性,在PROTEL环境下对被动声测定位系统的前置放大滤波电路进行了原理图设计,并用软件实现了自适应滤波器。

关键词：被动声测直升机噪声传声器阵列声学特性自适应滤波器时延估计

OFDM基带自适应调制与编码算法的研究与实现

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OFDM基带自适应调制与编码算法的研究与实现

作者：赵明佳华中科技大学

学位级别：硕士

正交频分复用（OFDM, Orthogonal Frequency Division Multiplexing）技术以其抗多径干扰能力强、频谱利用率高等优点,已成为第四代移动通信系统（4G）中的核心技术之一。而自适应调制与编码技术（Adaptive Modulation and Coding）可... 详细信息

正交频分复用（OFDM, Orthogonal Frequency Division Multiplexing）技术以其抗多径干扰能力强、频谱利用率高等优点,已成为第四代移动通信系统（4G）中的核心技术之一。而自适应调制与编码技术（Adaptive Modulation and Coding）可以根据当前信道状态信息自适应地调整调制编码方式,能够最大限度地提高频谱利用率,保证目标误比特率。因此,为了保证数据传输质量,提高数据传输速率,将自适应调制与编码技术应用于OFDM系统是未来移动通信发展的必然趋势。本文对Hughes-Hartogs算法、Chow算法、Fischer算法以及简单分组比特算法（SBLA, Simple Block Loading Algorithm）等自适应分配算法进行了研究,分析得出SBLA算法最适合在OFDM系统中使用,并对其做了进一步改进以便于在OFDM基带硬件实现自适应调制与编码。自适应调制与编码技术中最为关键的是信噪比估计算法。传统的信噪比估计算法在AWGN信道环境下可以获得良好的性能,但在时变多径衰落信道环境下性能会显著下降。为解决这一问题,本文采用了一种基于OFDM系统子载波特性的信噪比估计算法。利用接收到的空子载波去估计噪声的功率,利用数据子载波去估计发送信号与噪声的功率之和。仿真结果表明,该算法对最大时延扩展以及多普勒频移等都不是很敏感。与传统算法相比,该算法复杂度较低,可用于多种无线信道环境。传统的自适应调制与编码算法主要是由MAC层完成的,目前很少有关于在OFDM基带实现自适应调制与编码算法的相关文献。本文则弥补这一不足,将采用的自适应调制与编码算法在OFDM基带进行了硬件设计实现。综合仿真结果表明,该自适应调制与编码系统占用整个OFDM基带硬件资源的9.9%;功率消耗的4.4%,具有面积小、功耗低等特点。

关键词：正交频分复用自适应调制与编码基带信噪比估计

一款应用于无线收发器的宽频带频率合成器的设计

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一款应用于无线收发器的宽频带频率合成器的设计

作者：陈义琦华中科技大学

学位级别：硕士

无线收发器是是射频系统中接收发射射频信号的部分,不同的应用模式要求无线收发器有不同的设计要求。频率合成器是无线收发器中最关键的模块之一,它为收发机的上下变频提供精确的本地振荡信号。目前随着对信号传输距离和速率的要求越来... 详细信息

无线收发器是是射频系统中接收发射射频信号的部分,不同的应用模式要求无线收发器有不同的设计要求。频率合成器是无线收发器中最关键的模块之一,它为收发机的上下变频提供精确的本地振荡信号。目前随着对信号传输距离和速率的要求越来越高,收发器中的频率合成器的输出频带也向宽带发展。本文设计的频率合成器采用广泛使用的锁相环结构。本文分析了收发系统的性能参数对频率合成器的要求,参考802.11a协议给出了频率合成器的设计指标。根据系统采用2/3滑动中频的变频模式设计了一种能最大限度地减小设计难度减少设计面积的频率合成器结构,并且采用中芯国际0.18umRF工艺设计了其中的核心锁相环的模拟部分。本文首先使用Verilog-A语言对该锁相环建立了带有噪声因素的行为级模型验证了系统参数设计的正确性。在电荷泵的设计中使用了运算放大器的反馈作用,控制充放电电流失配在2%。压控振荡器采用LC交叉耦合结构,并联合开关电容阵列使得在600M的中心频率下调谐频率达到420M。整个锁相环的相位噪声为-123dBc@10M,参考杂散为-60.4dBc,工作在最高频率810M时的锁定时间为39us。最后在提取了电路中的噪声因素加入到行为级模型中,提高了模型的准确度,为系统性能的进一步优化提供了准备。

关键词：频率合成器无线收发器宽频带 Verilog-A

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BOOST转换器系统建模及其稳定性的研究

BOOST转换器系统建模及其稳定性的研究

作者：田欢华中科技大学

学位级别：硕士

在许多便携式的电子设备中,都是采用锂电池对电路供电。单节锂电池的标准输入电压为3.6V,而往往很多便携式电子设备要求的电压值比这个高,比如手机的彩色LCD显示、PDA和数字照相机等的光源。为了不增加电池的数量,同时满足便携式电子产... 详细信息

在许多便携式的电子设备中,都是采用锂电池对电路供电。单节锂电池的标准输入电压为3.6V,而往往很多便携式电子设备要求的电压值比这个高,比如手机的彩色LCD显示、PDA和数字照相机等的光源。为了不增加电池的数量,同时满足便携式电子产品的高输入电压的要求,BOOST转换器是一个很好的选择。然而,国内对BOOST转换器系统及其稳定性的研究仅仅限于反向或者是SPEC级,很少从系统模型的角度去研究。本文的目的就是从模型的角度来研究来BOOST转换器系统及其稳定性,并对现有稳定技术进行改进,同时给出仿真验证。本文主体部分,首先介绍了建模方法及评价系统稳定的频域性能指标,然后利用建模方法给BOOST转换器的主电路建立模型,包括稳态和交流小信号。接下来对控制模式进行介绍,并对电压模式PWM控制环路给予建模,同时给出每个部分传递函数的详细推导过程。在此基础上,对采用电压模式PWM控制环路的BOOST转换器系统在频域中进行稳定性分析,并对现有稳定方法提出改进。最后,在设定好BOOST转换器系统参数的前提下,用matlab对改进方法进行仿真验证,仿真结果表明该方法对系统有很好的稳定效果。

关键词： BOOST转换器小信号模型电压模式PWM环路模型稳定性补偿网络

10位65MHzADC系统分析及MDAC设计

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10位65MHzADC系统分析及MDAC设计

作者：李博华中科技大学

学位级别：硕士

随着数字信号处理技术、计算机技术的发展及SDR思想的广泛使用，对模数转换器的要求也越来越高，在过去的几十年中数据转换器也得到了广泛的研究，时间交叉式并行流水线模数转换器由于能兼顾精度、速度及功耗的要求，因而成为高速高精... 详细信息

随着数字信号处理技术、计算机技术的发展及SDR思想的广泛使用，对模数转换器的要求也越来越高，在过去的几十年中数据转换器也得到了广泛的研究，时间交叉式并行流水线模数转换器由于能兼顾精度、速度及功耗的要求，因而成为高速高精度低功耗ADC设计实现方案的首选。本论文基于0.13μm CMOS工艺，设计了一款用于基带采样，电源电压为2.5V，采样速率为65MHz，分辨率为10位的时间交叉式流水线模数转换器。采用无前端采样保持（S/H）电路结构，使用1.5位MDAC兼顾采样保持功能。本文主要对流水线工作原理做了详细分析，对第一级精度要求做了定量计算，介绍了MDAC传输曲线的演变，特别介绍了dc传输曲线右移的原因，利用ADC传输函数阐述了整个演变过程的本质。电路设计方面本文着重于MDAC的设计论述,该模数转换器流水线采用1.5位MDAC，采用二阶系统响应对MDAC的保持过程建模，将MDAC的信号建立过程分为大信号建立和小信号建立过程，推算MDAC内部运放性能需求。内部运放采用混合型共源共栅补偿两级运算放大器结构，并对各电路进行设计仿真，在tt工艺角下测得运放增益为81.26dB，单位增益带宽为430MHz，相位裕度为67.2°，分别在tt，ff，ss工艺角下对运放和MDAC进行了仿真，并对不同工艺角下的仿真结果做了分析对比，得出了小信号建立在整个信号建立的时间中只占有很小的比例，虽然我们在设计的时候留下了3/4个保持周期的裕度，但是实际比这要小的多的结论。

关键词：流水线模数转换器乘法数模转换器 dc传输曲线混合型补偿

应用于802.11收发器的锁相环频率合成器的技术研究

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应用于802.11收发器的锁相环频率合成器的技术研究

作者：夏虎华中科技大学

学位级别：硕士

无线局域网(WLAN)作为低功耗、低成本、短距离的无线通信和接入技术正在快速发展,而频率合成器是无线收发器中的一个非常重要的部分。本文针对无线收发系统应用要求,对锁相环频率合成器进行了详细的分析和研究,并采用自上而下的设计方... 详细信息

无线局域网(WLAN)作为低功耗、低成本、短距离的无线通信和接入技术正在快速发展,而频率合成器是无线收发器中的一个非常重要的部分。本文针对无线收发系统应用要求,对锁相环频率合成器进行了详细的分析和研究,并采用自上而下的设计方法对频率合成器进行了系统设计及电路设计。本文从锁相环频率合成器的工作原理分析出发,对其体系结构及各个模块都进行了数学建模分析,并研究了系统稳定性,噪声等性能。在详细分析和研究的基础上,设计了应用于无线局域网收发器的频率合成器体系结构,其结构包括三个锁相环频率合成器,该频率合成器的特点是输出频率范围为5.8 GHz～6.7 GHz,频率分辨率为0.05MHz,输出信号相位噪声小。然后,采用电荷泵数字鉴频鉴相器和无源滤波器结构的频率合成器结构对其中的一个锁相环频率合成器,即分数分频锁相环频率合成器进行了系统设计,包括定义了各模块功能,计算了各模块参数,并运用matlab工具进行了系统特性仿真验证。通过分析鉴频鉴相器特性,改进设计了高速鉴频鉴相器电路,缩小了鉴相死区对鉴相特性的影响。在对电荷泵中非理想因素分析和对电路优缺点比较的基础上设计了电流控制模式的电荷泵电路,可以有效降低因为电荷泵电路中的非理想因素对频率合成器输出频率引入的相位噪声。通过matlab中的simulink工具,对分数分频锁相环频率合成器进行系统模型建立及特性仿真,系统能够稳定工作并快速进入锁定,锁定时间达到300 us。

关键词：频率合成锁相环电荷泵压控振荡器环路滤波器

用于802.11收发器中Viterbi解码器的研究

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用于802.11收发器中Viterbi解码器的研究

作者：舒骏华中科技大学

学位级别：硕士

灵活、机动、高效的信息交流方式一直是人们理想的通信方式。尤其是近几年来,随着现代数字通信技术的迅猛发展,人们对信息传输的可靠性和有效性的要求也越来越高。满足这些要求,一般有两种方法:一是增加信噪比;另外一个方法是采用信道编... 详细信息

灵活、机动、高效的信息交流方式一直是人们理想的通信方式。尤其是近几年来,随着现代数字通信技术的迅猛发展,人们对信息传输的可靠性和有效性的要求也越来越高。满足这些要求,一般有两种方法:一是增加信噪比;另外一个方法是采用信道编码,即增加差错控制功能。随着编码理论和VLSI技术的发展,编解码设备做得越来越简单、成本越来越低,因而纠错技术在实际的数字通信中逐渐得到更广泛应用。卷积编码和Viterbi解码是一种有效的前向纠错方法,广泛应用在深空通信、卫星通信和移动通信中。本文主要是研究适用于802.11收发器中Viterbi解码器。该Viterbi解码器的设计关键是根据802.11收发器的应用环境,找到比较合适的结构:既能保证低误码率和解码速率,还能降低功耗和硬件开销。基于这些考虑,该Viterbi解码器的采用软判决方式降低误码率;采用基2蝶形模块降低复杂度;采用回溯方式降低功耗。基于以上的基本结构,结合802.11协议的特殊要求,本文提出一种优化方案——根据编码率动态配置解码深度。这样在低编码率情况下,可以进一步的降低功耗、保证编码速率。最后,建立了相应的matlab仿真环境,通过matlab仿真验证了上述优化方案是可行的;同时对整个无线收发器系统也做了仿真,证明系统参数的设定可以保证系统误码率满足协议的要求。

关键词：维特比解码卷积码回溯无线局域网

Ad Hoc网络802.11 MAC层低功耗算法研究

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Ad Hoc网络802.11 MAC层低功耗算法研究

作者：任红强华中科技大学

学位级别：硕士

由于Ad Hoc网络中的节点都采用电池供电,因此,节能非常重要。本文主要对MAC层的功率管理进行了研究。它假设所有节点同步工作;把时间轴分成一个个信标帧间隔（Beacon Interval,BI）;所有节点在Ad Hoc通信指示信息（Ad Hoc Traffic Indic... 详细信息

由于Ad Hoc网络中的节点都采用电池供电,因此,节能非常重要。本文主要对MAC层的功率管理进行了研究。它假设所有节点同步工作;把时间轴分成一个个信标帧间隔（Beacon Interval,BI）;所有节点在Ad Hoc通信指示信息（Ad Hoc Traffic Indication Message, ATIM）窗口期间处于活跃状态。 Power Saving Mode （PSM）是IEEE 802.11标准的节能算法,它使用固定大小的ATIM窗口。它的基本思想是有数据分组发送的节点在ATIM窗口期间和目标节点进行握手。握手成功的节点对保持活跃状态并在ATIM窗口结束后发送数据分组,否则进入睡眠状态。该算法简单,比较容易实现。但是其固定大小的ATIM窗口在网络负载较轻时增加了不必要的能耗。动态节能模式（Dynamic PSM, DPSM）根据网络负载在一个ATIM窗口集中动态地选择ATIM窗口,从而改善了PSM出现的问题。但为每一个ATIM窗口分配一个缓冲队列且节点的ATIM窗口不同使设计变得复杂。本文在分析了PSM和DPSM的基础上,提出了一种改进的MAC算法:自适应节能模式（Adaptive PSM, APSM）。该算法使用一个预测定时器用来动态改变ATIM窗口,而使用PSM的ATIM窗口定时器限定ATIM窗口的最大值,从而不至于影响网络的性能。由于只增加了一个预测定时器,因此,没有显著地增加其他方面的开销。最后,用NS-2对提出的APSM进行了仿真验证。APSM在不显著改变网络吞吐量的前提下,最佳情况（50个节点,8 pkts/s,不移动,链路数为1）下,节点平均功耗比PSM降低52.6%,比DPSM降低10%;最坏情况（50个节点,8 pkts/s,最大移动速度2 m/s,链路数为25,停顿时间为0 s）下,节点平均功耗比PSM降低13.6%,比DPSM降低5%。

关键词： Ad Hoc网络 MAC层功率管理睡眠状态 ATIM窗口预测定时器