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水声通信是海洋资源勘探开发的重要组成部分,具有广阔的应用前景。对长时间水下工作的通信节点来说,信号到达检测与同步是实现可靠水声通信的关键技术。水声通信具有多径效应严重、多普勒效应难以忽略、接收端信噪比低、带宽严重受限等特点。因此,研究水声通信中可靠的信号到达检测与同步技术具有重要的研究意义与应用价值。针对水声通信节点计算能力受限的问题,论文首先提出一种基于多音(Multi-Tone,MT)信号的双滑动窗口能量商信号到达检测算法,该算法结合了能量检测算法实现简单与频率检测算法可靠性较高的优点,通过双滑动窗口能量商检测与频率检测确认两步,实现了较低计算复杂度下可靠的信号到达检测。针对中远距离通信条件下传统自相关检测算法多普勒适应性较差的问题,论文提出了一种改进的基于重复M序列的自相关信号检测算法,通过将传统自相关算法中的块重复结构优化为符号重复结构,改进的自相关检测算法在低信噪比环境下仍具有可靠的检测性能,且具有一定的多普勒容忍性。考虑节点移动导致的多普勒效应问题,针对现有多普勒因子与定时同步联合估计算法前导码偏长的不足,论文提出了一种基于双曲调频(Hyperbolic Frequency Modulation,HFM)信号的多普勒因子与定时同步联合估计算法。利用HFM信号的多普勒不变性与良好的互相关性,联合估计算法将具有相反调频斜率的HFM信号在时域进行叠加,根据升扫频与降扫频HFM信号匹配滤波峰值的差异,实现多普勒因子与定时同步位置的联合估计。理论分析和仿真结果表明,相比于传统多普勒估计与定时同步算法,联合估计算法的前导码更短,且在获得定时同步位置的同时即可估计出多普勒因子,具有支持实时处理的优点。最后,论文对所提出的基于MT信号的双滑动窗口能量商检测算法、改进的自相关检测算法与基于HFM信号的多普勒因子与定时同步联合估计算法开展了海试验证。实验结果表明论文所提出基于MT信号的双滑动窗口能量商检测算法在合适信噪比条件下具有较好的检测性能,但是在低信噪比条件下性能下降较大;改进自相关信号检测算法在低信噪比条件下可通过发送更长的唤醒信号实现可靠的信号到达检测。两种检测算法的计算开销都能满足值班电路实时检测的需求,且对脉冲噪声具有较好的抗干扰能力。基于HFM信号的联合估计实验结果表明在多普勒环境下,利用叠加HFM信号可以较为准确的估计出多普勒因子,同时修正后的定时同步位置可以降低解调误码率。

关键词：水声通信信号到达检测定时同步多普勒估计

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超短波高速跳频系统数字相位调制解调研究

超短波高速跳频系统数字相位调制解调研究

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作者：冯艳蓉浙江大学

学位级别：硕士

随着通信技术的发展,军事通信对无线电台的高速数据传输能力和综合抗干扰能力提出了越来越高的要求。近年来,跳频通信技术作为一种抗干扰、抗截获、抗检测的安全传输方式已广泛应用在各种军事无线通信领域。同时各军种之间相互通信和联... 详细信息

随着通信技术的发展,军事通信对无线电台的高速数据传输能力和综合抗干扰能力提出了越来越高的要求。近年来,跳频通信技术作为一种抗干扰、抗截获、抗检测的安全传输方式已广泛应用在各种军事无线通信领域。同时各军种之间相互通信和联合作战要求有一个开放式、可扩展、标准化的软、硬件平台结构,软件无线电的思想被广泛应用。本文将软件无线电的思想和跳频通信技术相结合,提出了基于软件无线电平台的跳频超短波电台调制解调物理层实现方案。结合跳频通信特点,选用8PSK和π/4-DQPSK两种相位调制方式进行分析,特别讨论了其中信号到达检测、位定时和载波同步和信道均衡三部分关键技术。最后基于MATLAB理论仿真的基础,在TI公司的TMS320C6416芯片上实现了整个系统。本文的章节内容安排如下: 第一章,主要介绍了军事无线通信的背景,软件无线电技术以及跳频抗干扰通信,特别介绍了超短波跳频通信在军事系统中的发展。第二章,论述了跳频传输模式下数字相位调制系统的设计。首先介绍了跳频系统的体系结构,分析了跳频传输对相位调制系统设计的影响。接着针对跳频通信的特点设计出跳频传输模式下的两种线性相位调制方式8PSK和π/4-DQPSK的系统结构。第三章,对跳频突发通信中的信号到达检测技术进行了讨论,分析了基于特殊导频的功率检测和相关检测两种检测方法,对其性能进行仿真,分析比较后提出了优化的方法。第四章,主要讨论位定时同步和载波同步的实现。提出了前向结构的同步方法,从初始参数估计、参数环路跟踪和解调参数校正三部分介绍了整个同步和校正过程。第五章,主要讨论信道均衡技术。基于对无线信道的分析,指出本文的信号经历的衰落类型为频率选择性慢衰落。提出了一种利用训练序列的判决反馈均衡快速信道估计算法,并给出了算法的仿真和性能分析。第六章,给出系统的MATLAB仿真结果;结合实际项目经验,给出了硬件平台结构和软件程序框图,以及在DSP上实现系统的软件处理流程和代码优化经验;最后结合实测结果,说明系统性能。

关键词：跳频数字相位调制系统信号到达检测位定时同步载波同步信道均衡

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单天线及多天线条件下QAM同步技术的研究

单天线及多天线条件下QAM同步技术的研究

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作者：夏淑婷浙江大学

学位级别：硕士

QAM(正交幅度调制)是一种频谱利用率很高的调制方式,已经得到广泛研究;MIMO(Multiple-Input-Multiple-Output)技术具有频带利用率高的特点,该技术不仅能在有限的频带上实现高速率的信息传输,而且还能够改善无线通信系统的性能。可以说M... 详细信息

QAM(正交幅度调制)是一种频谱利用率很高的调制方式,已经得到广泛研究;MIMO(Multiple-Input-Multiple-Output)技术具有频带利用率高的特点,该技术不仅能在有限的频带上实现高速率的信息传输,而且还能够改善无线通信系统的性能。可以说MIMO技术非常符合下一代宽带无线通信系统对高速率通信能力的要求。本文对QAM调制方式和MIMO技术的关键技术作了深入的研究,并对突发模式下的SISO-QAM系统和MIMO-QAM系统中的同步技术进行算法的研究分析和仿真实现。对SISO-QAM同步技术的研究和仿真重点放在信号到达检测、参数估计、位定时同步、相位跟踪等;对MIMO-QAM同步技术的研究和仿真重点放在训练序列的构造、帧同步、载波频偏估计、符号定时同步等。本文各章节内容安排如下: 第一章介绍了QAM调制方式、MIMO技术发展概况以及MIMO技术与OFDM技术、CPM调制方式、QAM调制方式等结合的优缺点,最后总结了本文的主要工作。第二章详细分析了QAM调制方式及其功率谱密度、误码率等性能;详细分析了MIMO系统的平均信噪比、信道容量等性能以及空时编码、同步、载波频偏恢复、相关信道、信道估计、单载波频域均衡、训练序列设计基本准则等关键技术。第三章给出了突发模式下SISO-QAM系统的仿真实现。仿真的重点放在信号到达检测、参数估计、位定时同步、相位跟踪构成的同步系统,并给出了详细的仿真分析。第四章给出了MIMO-QAM系统中同步系统的仿真实现。仿真的重点放在训练序列的构造、帧同步、载波频偏估计、符号定时同步,给出了详细的仿真分析。最后在回顾本文主要工作的基础之上,针对现有方案中存在的不足之处,结合实际系统中可能遇到的问题,探讨今后的研究和改进方向。

关键词：突发模式 SISO MIMO QAM 信号到达检测参数估计位定时同步相位跟踪帧同步载波频偏估计符号同步训练序列

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