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恒包络信号数字接收机的关键技术研究

恒包络信号数字接收机的关键技术研究

作者：刘建新西安电子科技大学

学位级别：硕士

在当前带宽不足的问题日益突出和通信环境日益复杂的环境下，本文对恒包络数字接收机下的载波同步和数字AGC关键技术进行了研究。首先，对现有的两类恒包络调制技术及主要调制方式进行了介绍;其次，本文对基于MPSK信号的几种经典的数据... 详细信息

在当前带宽不足的问题日益突出和通信环境日益复杂的环境下，本文对恒包络数字接收机下的载波同步和数字AGC关键技术进行了研究。首先，对现有的两类恒包络调制技术及主要调制方式进行了介绍;其次，本文对基于MPSK信号的几种经典的数据辅助的频率估计算法进行了MATLAB仿真，并对其估计精度和估计频偏范围进行了对比和分析，发现它们存在频偏估计范围不够大或低信噪比下同步难等问题。基于此本文又对估计频偏范围较大的FFT频偏估计算法和一种基于差分自相关的频偏估计算法进行了研究和MATLAB仿真分析。然后，针对以上算法的不足，本文提出了三种低信噪比下的大频偏的高精度估计算法，并进行了仿真验证。结果表明，即使在低信噪比大频偏的条件下，算法的估计性能也很好。最后，本文对数字AGC技术进行了研究，给出了两种数字AGC结构算法并进行了MATLAB仿真，验证了两种算法的正确性，并对基于牛顿迭代算法的全数字AGC进行了DSP实现。

关键词：恒包络同步数字AGC MATLAB

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恒包络OFDM的关键技术研究

恒包络OFDM的关键技术研究

作者：韩元元南京理工大学

学位级别：硕士

对于未来宽带无线数字通信系统而言,正交频分复用(OFDM, Orthogonal Frequency Division Multiplexing)因为具有频带利用率高、有效克服多径干扰等优点,而成为最具竞争力的关键技术之一。但OFDM的固有缺陷就是信号存在大的峰均功率比(PA... 详细信息

对于未来宽带无线数字通信系统而言,正交频分复用(OFDM, Orthogonal Frequency Division Multiplexing)因为具有频带利用率高、有效克服多径干扰等优点,而成为最具竞争力的关键技术之一。但OFDM的固有缺陷就是信号存在大的峰均功率比(PAPR, Peak-to Average Power Ratio),此点使得OFDM系统对发射机功放引起的非线性扭曲异常敏感,需要大的输入功率补偿。本文重点研究恒包络OFDM(CE-OFDM, Constant Envelope OFDM)技术,它将OFDM信号通过调制到恒包络载波信号的相位中,有效地解决了OFDM的高PAPR问题。本文的主要研究工作如下： (一)着重研究了CE-OFDM在加性高斯白噪声信道和频率选择性多径衰落信道下的性能。通过仿真,获得如下结论：调制系数直接影响着CE-OFDM的频谱特性和误比特性能;非编码的CE-OFDM在多径衰落信道下具有频率分集特性。 (二)针对CE-OFDM系统特点,以循环位移的CHU序列作为时域训练序列,提出了一种柯西内插估计器,实现如下：首先利用最大似然准则估计出训练序列处的信道冲激响应(CIR, Channel Impulse Response),然后利用柯西内插方法获得数据符号处的CIR。在典型市区信道仿真表明：在慢时变信道,柯西内插的性能优于线性内插和二次内插,比最小均方误差差。 (三)全面比较和分析了三种分块传输技术OFDM、CE-OFDM和单载波频域均衡(SC-FDE, Single Carrier Frequency-Domain Equalization)的误比特率、谱效率以及功放效率。仿真结果表明：在中低信噪比下,OFDM系统的误比特性能最优,SC-FDE其次,CE-OFDM最差;在高信噪比下,CE-OFDM性能优于OFDM和SC-FDE。它们的PAPR大小关系如下：CE-OFDM

关键词：正交频分复用恒包络峰均比相位解调信道估计柯西内插单载波频域均衡

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基于谱线特征的恒包络数字调制方式识别方法

中国科学技术大学学报 2009年第9期39卷 936-943页

作者：杨琳许小东路友荣戴旭初徐佩霞中国科学技术大学电子工程与信息科学系安徽合肥230027 西南电子电信技术研究所四川成都610041

针对常见的恒包络数字通信信号,对其信号二次方与四次方形式的傅立叶谱线特征进行了理论分析,并在此基础上提出了一种针对恒包络数字通信信号的调制方式识别方法,其主要特点是不需要符号速率、载波初相、定时同步等先验信息,而且还能够... 详细信息

针对常见的恒包络数字通信信号,对其信号二次方与四次方形式的傅立叶谱线特征进行了理论分析,并在此基础上提出了一种针对恒包络数字通信信号的调制方式识别方法,其主要特点是不需要符号速率、载波初相、定时同步等先验信息,而且还能够区分线性调制和非线性调制.仿真实验表明该方法在较低信噪比条件下仍可以获得较高的正确识别率,具有很强的实用性.

关键词：调制识别恒包络二次方谱四次方谱

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窄带恒包络信号存在相差的时延估计新方法

信号处理 2010年第1期26卷 137-140页

作者：王江李春生熊秋犇解放军电子工程学院合肥230037

在时差定位应用中,两部侦收天线传输给接收机的是射频信号,频率较高,接收机需要将其下变频到某一中频,在中频采样后,送给时延估计器进行时延估计,以确定辐射源位置。在研究中发现,应用同一本振信号对两路存在相对时差的窄带恒包络信号... 详细信息

在时差定位应用中,两部侦收天线传输给接收机的是射频信号,频率较高,接收机需要将其下变频到某一中频,在中频采样后,送给时延估计器进行时延估计,以确定辐射源位置。在研究中发现,应用同一本振信号对两路存在相对时差的窄带恒包络信号进行下变频时,会引入新的相差,这个新的相差会导致时延估计值错误。针对此问题,提出了一种新的补偿此相差的时延估计方法,计算机仿真验证了新方法的有效性和正确性。

关键词：窄带恒包络相差时延估计

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主动声纳恒包络波形设计及其性能分析

应用声学 2016年第6期35卷 553-558页

作者：刘大利张剑波颜恒平龙帮强赵旭琛天津工业大学电气工程与自动化学院天津300387 中国科学院声学研究所声场声信息国家重点实验室北京100190 海鹰企业集团有限责任公司无锡214061

为了解决伪随机编码调相信号峰均比过高问题,为主动声纳设计恒包络的伪随机编码MSK调制波形。通过分析MSK信号表达式,得到波形的复包络信号。使用遗传算法优化伪随机序列,降低波形的自相关旁瓣,可减小声纳的虚警概率。通过优化复包络信... 详细信息

为了解决伪随机编码调相信号峰均比过高问题,为主动声纳设计恒包络的伪随机编码MSK调制波形。通过分析MSK信号表达式,得到波形的复包络信号。使用遗传算法优化伪随机序列,降低波形的自相关旁瓣,可减小声纳的虚警概率。通过优化复包络信号的自相关函数旁瓣值和互相关函数值,得到自相关性能和正交性能优良的恒包络波形,可以缓解多部声纳间的同频干扰。通过仿真分析波形的模糊度图可知,波形具有良好的频率分辨率和距离分辨率。该波形设计可以取代峰均比过高的编码调相信号,满足主动声纳对运动目标的探测需求。

关键词：主动声纳恒包络 MSK 遗传算法正交波形

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W频段卫星通信中的恒包络OFDM技术

计算机测量与控制 2014年第8期22卷 2660-2662页

作者：赵乐宋爱民刘剑马彦博空军工程大学信息与导航学院西安710077

随着传统的C频段，Ku频段，Ka频段的逐渐饱和，人们开始研究特高频段（EHF）的卫星通信频段，w频段（75～110GHz）卫星通信凭借更高的传输速率和天线增益等优势受到了人们的关注；总结了w频段卫星通信的优缺点，结合卫星通信频谱效率问... 详细信息

随着传统的C频段，Ku频段，Ka频段的逐渐饱和，人们开始研究特高频段（EHF）的卫星通信频段，w频段（75～110GHz）卫星通信凭借更高的传输速率和天线增益等优势受到了人们的关注；总结了w频段卫星通信的优缺点，结合卫星通信频谱效率问题介绍了在卫星信道中采用正交频分复用（OFDM）传输方式，针对OFDM高峰均比的问题研究了恒包络OFDM，对恒包络OFDM的性能进行了分析；分析表明恒包络OFDM解决了OFDM带来的高峰均比问题，但性能受调制方式严重影响，最后结合其发展现状展望了恒包络OFDM发展的趋势。‘

关键词：卫星通信特高频段正交频分复用恒包络

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基于互复用技术的低轨通信卫星恒包络调制

电子技术应用 2013年第4期39卷 87-90,95页

作者：陈毅君漆庄平姜泉江梁旭文中科院上海微系统与信息技术研究所上海200050 上海微小卫星工程中心上海201203

针对低轨卫星扩频通信系统,在下行同一信道中信号路数可变情况下,采用Interplex互复用技术进行恒包络调制研究。以3,4路信号互复用调制为例,得到调制效率、峰均比与功率比之间的关系,给出功率分配合适的选择范围。这对低轨卫星扩频通信... 详细信息

针对低轨卫星扩频通信系统,在下行同一信道中信号路数可变情况下,采用Interplex互复用技术进行恒包络调制研究。以3,4路信号互复用调制为例,得到调制效率、峰均比与功率比之间的关系,给出功率分配合适的选择范围。这对低轨卫星扩频通信系统中多路信号复用的恒包络调制应用有重要的指导意义。

关键词：恒包络互复用调制效率峰均比功率比

导航信号传输通道失真对恒/非恒包络信号质量影响研究

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导航信号传输通道失真对恒/非恒包络信号质量影响研究

作者：杨倩倩中国科学院大学(中国科学院国家授时中心)

学位级别：硕士

为满足多领域应用需求,各卫星导航系统纷纷致力于升级换代和技术革新,新一代卫星导航系统多采用多路复用信号,对信号设计以及信号质量评估技术提出了更高的要求。在现代导航信号设计中,传输通道失真影响分析和信号包络研究是提升导航性... 详细信息

为满足多领域应用需求,各卫星导航系统纷纷致力于升级换代和技术革新,新一代卫星导航系统多采用多路复用信号,对信号设计以及信号质量评估技术提出了更高的要求。在现代导航信号设计中,传输通道失真影响分析和信号包络研究是提升导航性能的关键问题之一,信号质量评估技术是导航系统正常提供应用服务的重要保障。本文围绕传输通道失真对恒包络和非恒包络信号质量影响以及基于信号质量评估结果的信号异常原因分析方法展开研究,取得的主要成果如下:(1)深入研究恒包络和非恒包络信号产生机理及特点,实现北斗B1恒包络与非恒包络信号仿真生成与分析,提出将多路复用信号作为通道失真研究对象,改进了传统分析方法中仅对单一体制信号进行传输通道失真影响分析的不足从恒包络和非恒包络信号定义及特征出发,研究并给出了基于相位优化恒包络发射(Phase Optimized Constant Envelope Transmission,POCET)、非对称恒定包络二进制偏移载波(Asymmetric Constant Envelope Binary Offset Carrier,ACEBOC)和双正交相移键控(Dual Quadrature Phase Shift Keying,Dual QPSK)技术的恒包络复用方式以及基于三码六相调制(Tricode Hexaphase Modulation,THM)的非恒包络复用方式的具体实现方法。分别采用POCET和THM技术实现了北斗卫星导航系统(Bei Dou Navigation Satellite System,BDS)B1恒包络和非恒包络信号复用合成,为后续研究提供重要基础。(2)研究卫星导航信号传输通道特点,基于全链路传输通道建立线性和非线性失真模型,并实现仿真模型软件的设计与开发基于全链路传输通道,提炼非线性失真因素,建立功放前滤波器和高功率放大器组合模型;提炼线性失真因素,建立带限失真、幅度波纹失真、幅度不对称失真、相位波纹失真、二次相位失真和三次相位失真模型。设计开发传输通道失真对信号质量影响分析软件,该软件能够实现单一失真以及组合失真对信号质量影响的仿真分析,可为传输通道失真研究提供重要技术支持。(3)研究了常见通道非理想特性的单一和组合失真对恒/非恒包络信号质量影响,明确了各种失真对信号质量影响的程度及其变化规律。通过对实测数据进行分析,实现了全球定位系统(Global Positioning System,GPS)新星与旧星L1C/A信号性能对比以及BDS B1Cd与GPS L1Cd互操作信号性能对比分别对非线性失真和线性失真影响下的恒/非恒包络信号进行性能比较,并对GPS和BDS实测数据进行评估分析。非线性失真下,研究结果表明:功放前滤波作用会破坏信号的恒包络特性;本文参数设置下,建议恒包络信号功放前滤波器最佳带宽设置为50MHz,非恒包络信号最佳带宽设置为40MHz。线性失真下,研究结果表明:幅度失真影响下,恒包络信号具有更小的测距偏差;相位失真影响下,非恒包络信号具有更小的测距偏差。实测数据分析结果表明:GPS系统中,新星L1C/A信号可达到较优的测距性能;GPS L1Cd与BDS B1Cd信号测距性能相当。(4)建立了传输通道组合失真对信号质量影响的畸变模型库,提出了一种信号质量评估结果与畸变模型库数据匹配实现信号异常原因分析的方法,并通过仿真和实测数据,验证了所提方法的有效性和可行性针对目前信号质量评估结果仅能判断信号质量优劣程度,无法直接反映信号异常原因的问题,本文提出一种有效的信号异常原因分析方法,并对B1信号六个月实测数据进行质量评估,采取本文提出的方法对异常信号进行了失真原因分析并初步判断了失真大小范围,经过反复仿真分析与论证,验证了该方法的有效性和可行性。

关键词：卫星导航信号传输通道失真恒包络非恒包络信号质量评估

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协作通信系统中恒包络OFDM性能研究

协作通信系统中恒包络OFDM性能研究

作者：锁光辉杭州电子科技大学

学位级别：硕士

恒包络正交频分复用(Constant Envelope-Orthogonal Frequency-Division Multiplexing, CE-OFDM)用归一化的OFDM信号对载波进行相位调制,不仅解决了OFDM信号高峰均功率比的问题,还最大化了功率放大器的效率,而且保留OFDM高传输速率和抗... 详细信息

恒包络正交频分复用(Constant Envelope-Orthogonal Frequency-Division Multiplexing, CE-OFDM)用归一化的OFDM信号对载波进行相位调制,不仅解决了OFDM信号高峰均功率比的问题,还最大化了功率放大器的效率,而且保留OFDM高传输速率和抗多径干扰等优点。天线分集技术能有效抑制衰落信道引起的误码性能恶化。常用的分集方式有最大比合并(Maximal-Ratio Combining, MRC)、等增益合并(Equal-Gain Combining, EGC)、选择合并(Selection Combining, SC)和组合发送SC/接收MRC(SC/MRC)等。放大前传(Amplify-and-Forward, AF)协作通信能有效对抗衰落影响提高传输的可靠性。Nakagami分布因其灵活性和实用性常用来建模衰落信道。本文分别研究Nakagami-m信道上采用EGC、组合SC/MRC的CE-OFDM系统以及采用MRC、SC、组合SC/MRC的AF协作CE-OFDM系统的误码性能。第一章介绍CE-OFDM、天线分集、AF协作通信的研究现状。第二章研究采用天线分集的CE-OFDM系统误码性能,推导了任意衰落参数的平坦Nakagami-m衰落信道上采用组合SC/MRC分集的M进制相移键控(M-ary Phase-Shift Keying, MPSK)和矩形M进制正交幅度调制(M-ary Quadrature Amplitude Modulation, MQAM)的CE-OFDM系统平均误符号率(Symbol Error Rate, SER)和误码率(Bit Error Rate, BER)下界的闭合表达式,数值计算和仿真结果验证了理论推导的准确性。然后研究频率选择性Nakagami-m信道上采用EGC接收分集的CE-OFDM系统误码性能,并给出仿真结果。第三章研究平坦Nakagami-m信道上采用天线分集的AF协作CE-OFDM系统的误码性能。首先推导采用MRC接收分集的MPSK和矩形MQAM调制可变增益多中继AF协作CE-OFDM系统的误码率下界表达式,其次推导采用SC接收分集的二进制相移键控(Binary Phase-Shift Keying, BPSK)和矩形MQAM调制可变增益单中继AF协作CE-OFDM系统的平均SER和BER下界闭合表达式,再次推导了采用MRC接收分集的MPSK和矩形MQAM调制固定增益多中继AF协作CE-OFDM系统的误码率下界表达式,然后推导了采用SC接收分集的BPSK和矩形MQAM调制固定增益单中继AF协作CE-OFDM系统的平均SER和BER下界闭合表达式,最后推导采用组合SC/MRC的MPSK和矩形MQAM调制AF协作CE-OFDM系统的误码率下界表达式。数值计算和仿真结果验证了理论推导的准确性。第四章为本文结论。

关键词：正交频分复用恒包络天线分集放大前传协作通信 Nakagami衰落信道正交幅度调制相移键控