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高速多调制指数CPM解调算法的研究和实现

高速多调制指数CPM解调算法的研究和实现

作者：吴胥岑北方工业大学

学位级别：硕士

随着无线通信技术发展的日益迅速,我们对于高速率信息传输的需求也越来越迫切。由于连续相位调制(Continuous Phase Modulation,CPM)的频谱利用率以及功率利用率较高,所以它目前在深空通信、卫星通信和移动通信等方面被广泛应用,而多调... 详细信息

随着无线通信技术发展的日益迅速,我们对于高速率信息传输的需求也越来越迫切。由于连续相位调制(Continuous Phase Modulation,CPM)的频谱利用率以及功率利用率较高,所以它目前在深空通信、卫星通信和移动通信等方面被广泛应用,而多调制指数连续相位调制(Multi-h Continuous Phase Modulation,Multi-h CPM)拥有多个调制指数且随着符号周期交替变化,所以它具有更复杂的相位变化模式。相比较于单调制指数连续相位调制(Single-h CPM),它可以利用其更多的相位状态来编码所需的信息,进一步的提高频谱利用率,但随之带来的问题是接收机的复杂度会极大的提高。本文主要研究的内容是:1.提高数据的传输速率,实现信息的高速传输。2.降低多调制指数连续相位调制信号解调算法的复杂度。为了实现信息的高速传输,对比传统的Multi-h CPM信号调制方式,本文首先在调制解调过程中降低了符号的采样个数,在一定的采样频率下提高了数据传输的速率。其次,在最大似然序列检测(Maximum Likelihood Sequence Detection,MLSD)中使用了非反馈式的相位状态网格算法,消除了信号由于反馈补偿对高速数据序列检测实现产生的影响。最后通过线性相位近似(Linear Phase Approximation,LPA)的同步算法改进了误差信号模型,简化了系统同步环的结构,提高了数据传输的速率。本文提出的解调算法研究内容主要分为以下三个部分,空间状态网格简化、基于最大似然序列检测的维特比算法(Viterbi Algorithm,VA)实现和基于线性相位近似的同步算法的研究。针对Multi-h CPM信号复杂的空间状态网格,本文采用了频率脉冲截断(Frequency Pulse Truncation,FPT)技术和倾斜相位截断(Tilted Phase,TP)技术相结合,在保证系统性能的前提下,信号的相位状态数减少至原来的1/8,极大的减少了匹配滤波器的数量,降低了系统的复杂度,并实现了基于最大似然序列检测的维特比算法。为了简化同步算法,本文采用了基于线性相位近似的同步算法。和传统的早迟环(Early-Late,EL)算法相比,该算法在实现过程中所需的匹配滤波器数量仅为原来的1/3,而且通过对比不同信噪比下系统的误码率曲线,证明基于线性相位近似的同步算法能够保证良好的系统性能。根据上述研究内容,本文使用Verilog语言搭建了基于FPGA的软硬件平台,针对多调制指数CPM在平台上实现了全局时钟200MHz中频信号的调制与解调,数据速率100Mbps。通过软件仿真与硬件在线测试,以目前遥测标准中最常用的ARTM CPM信号为例,在信噪比为12.5d B以上时,系统误码率不超过,证明了系统性能良好以及该算法的可实现性。

关键词： Multi-h CPM 低复杂度解调高码率同步算法 FPGA实现

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低速率窄带物联网远距离通信同步捕获算法

计算机仿真 2022年第2期39卷 161-164,356页

作者：刘耕昕胡曼青张燕袁媛电子科技大学成都学院四川成都610000

利用当前算法同步捕获远距离通信时没有构建信号模型对原始信号进行初步识别,存在均方误差高、捕获信号性能差和定时抖动长的问题。于是提出低速率窄带物联网远距离通信同步捕获算法。算法首先构建低消耗、高效率的可控制延时信号模型,... 详细信息

利用当前算法同步捕获远距离通信时没有构建信号模型对原始信号进行初步识别,存在均方误差高、捕获信号性能差和定时抖动长的问题。于是提出低速率窄带物联网远距离通信同步捕获算法。算法首先构建低消耗、高效率的可控制延时信号模型,提前对原始信号进行识别,利用ML准则设计通信专属符号,对信号进行谱分析,并根据序列相关数值之间的相位偏移,预测精频偏,进而得出精确的同步捕获算法,实现远距离通信同步捕获。实验结果表明,所提算法具有均方误差低、捕获信号性能优和定时抖动短的特点,提升了同步捕获性能。

关键词：低速率物联网同步算法远距离通信信号模型

基于影响因子的时分数据调制信号模糊抑制同步算法

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宇航学报 2014年第4期35卷 459-466页

作者：刘芳冯永新沈阳理工大学信息科学与工程学院沈阳110159

为解决时分数据调制(TDDM)方式而引发的信息码位符号翻转模糊问题,提出了一种基于影响因子的模糊抑制同步算法。首先通过搜索引导处理快速地解决伪码搜索范围大的问题;进一步,通过建立影响因子及分段处理,解决信息码符号翻转位置模糊问... 详细信息

为解决时分数据调制(TDDM)方式而引发的信息码位符号翻转模糊问题,提出了一种基于影响因子的模糊抑制同步算法。首先通过搜索引导处理快速地解决伪码搜索范围大的问题;进一步,通过建立影响因子及分段处理,解决信息码符号翻转位置模糊问题。通过理论推导及仿真分析表明,新算法的翻转位置估计精度可以达到>98.8%;新算法与传统的PN算法比较,不但提高了估计精度,而且能够适应更低信噪比环境,同时降低了处理复杂度。

关键词：时分数据调制信息码符号翻转调制模糊同步算法

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时变复杂动态网络非脆弱同步算法

西安电子科技大学学报 2012年第5期39卷 119-125,185页

作者：李俊民曹梦涛沈思西安电子科技大学理学院陕西西安710071

对一类时变复杂动态网络问题,通过引入反馈控制策略来实现非脆弱同步.考虑到网络同步轨迹、拓扑信息等时变不确定因素,假设网络的耦合配置矩阵有界,内部耦合矩阵在范数有界扰动,分别设计加性和乘性非脆弱反馈控制算法,利用Lyapunov方法... 详细信息

对一类时变复杂动态网络问题,通过引入反馈控制策略来实现非脆弱同步.考虑到网络同步轨迹、拓扑信息等时变不确定因素,假设网络的耦合配置矩阵有界,内部耦合矩阵在范数有界扰动,分别设计加性和乘性非脆弱反馈控制算法,利用Lyapunov方法分析其稳定性,得出实现时变复杂动态网络非脆弱同步的线性矩阵不等式条件,利用此条件求出反馈增益矩阵。

关键词：复杂动态网络同步算法非脆弱控制线性矩阵不等式李雅普诺夫函数

U-OFDM可见光通信系统的高性能符号同步算法

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北京邮电大学学报 2016年第6期39卷 62-66页

作者：霍佳皓周娴皇甫伟涂佳静杜志远北京科技大学先进网络技术与新业务研究所北京100083

为了提高可见光通信系统的传输效率和抵抗自由空间的多径效应,对单极性正交频分复用技术(U-OFDM)进行了研究.由于U-OFDM信号具有单极性特点,现有的同步算法中还没有针对U-OFDM系统结构的同步算法.鉴于此,提出了一种新的基于负镜像训练... 详细信息

为了提高可见光通信系统的传输效率和抵抗自由空间的多径效应,对单极性正交频分复用技术(U-OFDM)进行了研究.由于U-OFDM信号具有单极性特点,现有的同步算法中还没有针对U-OFDM系统结构的同步算法.鉴于此,提出了一种新的基于负镜像训练序列的符号同步算法,该算法在很低信噪比的情况下也能取得良好的同步效果.

关键词：可见光通信单极性正交频分复用技术同步算法负镜像算法

一种矿震监测的WSNs按需分层时间同步算法

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中国矿业大学学报 2014年第6期43卷 1046-1050页

作者：张然李菲菲张申胡青松中国矿业大学信息与电气工程学院江苏徐州221116 中国矿业大学物联网感知矿山研究中心江苏徐州221008

针对无线传感器网络矿震监测系统对时间同步的需求,提出了一种新型按需分层时间同步算法(ODLP).通过分析无线传感器网络矿震监测系统的网络结构特点,建立了系统拓扑模型,在此基础上进行经典时间同步算法的分层融合,采用极大似然估计的... 详细信息

针对无线传感器网络矿震监测系统对时间同步的需求,提出了一种新型按需分层时间同步算法(ODLP).通过分析无线传感器网络矿震监测系统的网络结构特点,建立了系统拓扑模型,在此基础上进行经典时间同步算法的分层融合,采用极大似然估计的方法提高同步精度,并对其同步过程进行详细阐述.仿真结果表明:与TPSN和RBS相比,ODLP灵活性较高,可以在全网范围内取得更小的同步误差和更低的能量消耗.

关键词：无线传感器网络同步算法矿震监测极大似然估计

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同步算法自动设计的研究

计算机工程与应用 2002年第19期38卷 71-72,188页

作者：成汝震于化龙刘宏忠河北师范大学计算机系石家庄050016 河北师范大学科技处石家庄050016 河北师范大学网络中心石家庄050016

该文针对复杂的算法分析和程序设计能够给予严格的理论证明这一理论界研究的热点问题,利用前趋图这一工具,把网络中或计算机中复杂信息传递的同步操作简单化和自动化,并从理论上保证其算法分析和程序设计的正确性。

关键词：同步算法自动设计前趋图算法分析计算机程序设计

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基于操作日志的云存储服务多终端同步算法

计算机工程与设计 2013年第11期34卷 3894-3899页

作者：张晓杰刘杰马志柔叶丹高洪涛中国科学院软件研究所软件工程技术研究开发中心北京100190 中国科学院研究生院北京100049 郑州新益华医学科技有限公司河南郑州450008

传统的基于状态的数据同步算法具有数据传输量大、每次都需要重新开始等缺点,不能满足实际应用需求,提出了一种基于操作日志的云存储数据同步算法。通过在服务器端记录用户的操作日志,对比操作日志生成同步操作序列,回放操作序列的方法... 详细信息

传统的基于状态的数据同步算法具有数据传输量大、每次都需要重新开始等缺点,不能满足实际应用需求,提出了一种基于操作日志的云存储数据同步算法。通过在服务器端记录用户的操作日志,对比操作日志生成同步操作序列,回放操作序列的方法实现了高效的数据同步。与传统算法相比,该算法具有数据传输量小,快速高效,对云端服务器负载小,支持双向和增量同步等优点。算法支持同步过程中的失效恢复,适用于带宽有限和网络不稳定等极端场景。

关键词：同步算法云存储服务操作日志多终端增量同步

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进程同步算法的硬件支持

小型微型计算机系统 1995年第9期16卷 7-13页

作者：廖恒柳瑞恒清华大学计算机系

进程的同步算法是影响多进程系统性能的一个重要因素。旋转锁，信号量等同步算法都需要硬件提供对原子性“读－改－写”访存周期的支持。此外，多机系统的互连网络、总线仲裁、数据高速缓冲等也影响着同步算法的性能。本文正是从硬件结... 详细信息

进程的同步算法是影响多进程系统性能的一个重要因素。旋转锁，信号量等同步算法都需要硬件提供对原子性“读－改－写”访存周期的支持。此外，多机系统的互连网络、总线仲裁、数据高速缓冲等也影响着同步算法的性能。本文正是从硬件结构入手，以ｉ８６０ｘｐ多机系统为例，探讨了进程同步算法的实现方法。

关键词：同步算法硬件多机系统进程同步