双稳随机共振在微弱OFDM信号检测中的应用研究

作     者：姚杰 

作者单位：西安理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘高辉;柏山民

授予年度：2019年

学科分类：080904[工学-电磁场与微波技术] 0810[工学-信息与通信工程] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 080402[工学-测试计量技术及仪器] 0804[工学-仪器科学与技术] 081001[工学-通信与信息系统] 

主      题：双稳系统 阱间随机共振 阱内随机共振 OFDM信号检测 星座图 

摘      要：考虑到双稳随机共振系统可以增强微弱输入信号,本文将双稳随机共振应用到微弱OFDM信号的预处理中,提高系统检测性能。在高斯白噪声背景下,建立了微弱OFDM信号作为输入信号的双稳随机共振系统模型,研究了OFDM阱间随机共振系统和OFDM阱内随机共振系统,并对系统的信号检测过程进行了仿真。论文的主要研究内容有:1、阐述了双稳随机共振和OFDM的基本原理,介绍了双稳随机共振的系统模型,将随机共振经典理论中的绝热近似随机共振理论和线性响应随机共振理论作详细推导和分析,说明了随机共振理论在微弱信号检测中的作用。2、在高斯白噪声背景下,以微弱周期正弦信号作为外界驱动信号,建立双稳随机共振信号检测系统模型,分析了双稳随机共振理论作为信号检测方法的机理。利用仿真实验,验证了双稳随机共振方法进行微弱信号检测的可行性,并且给出了系统的动力学方程Langevin方程的具体数值求解算法。3、将双稳随机共振引入微弱OFDM信号的检测中,建立了OFDM信号的双稳阱间随机共振系统模型。研究了在噪声和系统参数两种调节方法下,双稳阱间随机共振系统对于微弱OFDM信号的检测性能,并且做了仿真实验。通过接收端OFDM信号星座图的聚集程度说明了双稳阱间随机共振系统对微弱OFDM信号的检测效果。4、推导了双稳态系统的单阱近似模型,建立了OFDM信号的阱内随机共振系统。研究了在噪声调节和参数调节情况下,阱内随机共振系统对于微弱OFDM信号的检测性能。在仿真中,通过OFDM信号星座图的聚集程度反映阱内随机共振系统对微弱OFDM信号的检测效果。研究结果表明:(1)随机共振理论可以用于微弱OFDM信号的检测中;(2)在高斯白噪声背景下,双稳阱间随机共振系统和阱内随机共振系统都可以增强微弱OFDM信号的传输,提高接收端微弱OFDM信号的检测性能;(3)噪声调节和参数调节都能使OFDM信号的双稳随机共振系统达到共振状态,并且都存在着最优的取值范田,使得共振效应最强,即系统对微弱OFDM信号的处理效果最佳。