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系统仿真学报 2022年第9期34卷 2046-2055页

作者：刘高辉梁颖西安理工大学自动化与信息工程学院陕西西安710048

为了解决OFDM(orthogonal frequency division multiplexing)传输系统中接收端对微弱OFDM信号的检测问题,本文将双稳阱内随机共振系统与OFDM信号增强和解调过程相结合,推导了多载波信号激励下双稳阱内随机共振系统从零状态变化到势阱状... 详细信息

为了解决OFDM(orthogonal frequency division multiplexing)传输系统中接收端对微弱OFDM信号的检测问题,本文将双稳阱内随机共振系统与OFDM信号增强和解调过程相结合,推导了多载波信号激励下双稳阱内随机共振系统从零状态变化到势阱状态所需时间的解析表达式,分析了暂态响应导致的多载波信号在一个符号内的能量损失问题;推导了系统稳态输出方程,分析了稳态过程对子载波已调信号叠加直流偏置分量的问题;探讨了在不同系统参数和噪声强度下阱内随机共振对OFDM信号解调性能的影响。仿真结果表明:该方法可有效实现信号与噪声阱内协同作用,提高OFDM信号的检测性能。

关键词：阱内随机共振非线性检测暂态响应微弱OFDM信号

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三稳阱内随机共振在微弱OFDM信号检测中的应用研究

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计量学报 2023年第12期44卷 1872-1881页

作者：刘高辉彭磊西安理工大学自动化与信息工程学院陕西西安710048

提出了一种基于三稳阱内随机共振的微弱OFDM信号增强与解调方法,对OFDM基带复信号驱动下的三稳阱内随机共振系统的动力学特性和系统性能进行了深入分析。首先,分别给出了三稳阱内随机共振系统动态方程和OFDM基带复信号数学模型;然后,分... 详细信息

提出了一种基于三稳阱内随机共振的微弱OFDM信号增强与解调方法,对OFDM基带复信号驱动下的三稳阱内随机共振系统的动力学特性和系统性能进行了深入分析。首先,分别给出了三稳阱内随机共振系统动态方程和OFDM基带复信号数学模型;然后,分析了三稳阱内随机共振的暂态响应过程和稳态响应过程,推导了系统从零状态到共振平衡状态所需暂态时间的表达式,推导了阱内随机共振系统处于稳定状态时的系统输出信号表达式;最后,给出了基于双三稳阱内随机共振系统的OFDM基带复信号增强和解调处理过程,先将接收到的OFDM基带复信号按符号周期进行分段,对同相分量和正交分量两路信号同时进行阱内随机共振处理,并进行了仿真。仿真结果表明:三稳随机共振方法有效解决了低信噪比下微弱OFDM信号接收性能恶化的问题,提高了OFDM系统的抗噪性能。

关键词：无线电计量 OFDM信号阱内随机共振三稳系统

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基于双稳阱内随机共振的低信噪比OFDM信号增强处理方法研究

基于双稳阱内随机共振的低信噪比OFDM信号增强处理方法研究

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作者：梁颖西安理工大学

学位级别：硕士

正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM）作为一种高速数据传输技术,广泛应用于移动通信传输系统、无线局域网等领域。考虑到复杂电磁环境下大量背景噪声的影响,使得接收信号呈现低信噪比的特征,不利于数据的... 详细信息

正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM）作为一种高速数据传输技术,广泛应用于移动通信传输系统、无线局域网等领域。考虑到复杂电磁环境下大量背景噪声的影响,使得接收信号呈现低信噪比的特征,不利于数据的正确解调。本文将随机共振（Stochastic Resonance,SR）方法应用到低信噪比OFDM信号增强处理中,以提高OFDM系统的解调性能。论文主要内容有:（1）介绍了 OFDM基本原理以及非线性随机共振的基础理论。阐述了 OFDM调制原理并搭建了 OFDM系统模型;利用非线性理论分析方法,推导了双稳随机共振数学模型,分析了改变系统参数或噪声强度产生随机共振的本质。（2）介绍了双稳态随机共振信号增强机制。推导了随机共振的数值迭代求解算法,对阱间随机共振和阱内随机共振进行了深入地对比;探讨了随机共振增强信号的本质,结合仿真实验,分别验证了在输入为单载波信号和多载波信号下随机共振系统可以增强输出的可行性;引出了将随机共振应用于OFDM信号增强处理的意义,并提出了一种基于双稳阱内随机共振的OFDM信号增强和解调方法。（3）研究了随机共振增强低信噪比OFDM信号的内在机理。主要推导了多载波信号激励下阱内随机共振系统所需暂态响应时间的解析表达式,分析了暂态响应导致一个OFDM符号内能量损失问题;推导了非线性系统稳态输出的解析表达式,分析了稳态过程对子载波己调信号叠加直流偏置分量的问题。在此基础上通过仿真,先对OFDM基带复信号进行增强处理,再利用FFT和星座图逆映射完成OFDM信号的解调。本文将随机共振方法与OFDM通信信号增强解调过程相结合,分析了在不同参数设置中,信号发生不同类型的随机共振现象进而产生对系统输出状态的影响,证明了在适当的参数选择下,实现了信号与噪声的阱内协同作用,降低了 OFDM信号解调误码率,为OFDM通信系统性能的提升提供了方法。

关键词：正交频分复用双稳系统阱内随机共振非线性检测

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三稳随机共振在微弱OFDM信号检测中的应用研究

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作者：彭磊西安理工大学

学位级别：硕士

正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)技术作为一种多载波调制的高速传输方式,被广泛应用于移动通信、无线局域网等领域。随机共振(Stochastic Resonance,SR)是一种新型的非线性检测方法,能够将噪声能量转化... 详细信息

正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)技术作为一种多载波调制的高速传输方式,被广泛应用于移动通信、无线局域网等领域。随机共振(Stochastic Resonance,SR)是一种新型的非线性检测方法,能够将噪声能量转化为信号能量,增强微弱输入信号。为了解决低信噪比条件下传统OFDM信号解调方法存在的性能恶化问题,本文将随机共振理论与微弱OFDM信号增强和解调过程相结合,提出了一种基于三稳随机共振的微弱OFDM信号检测方法,提高了 OFDM系统的解调性能。论文主要内容有:(1)介绍了三稳随机共振与OFDM技术的研究现状与基本原理,阐述了将三稳随机共振应用到微弱OFDM信号检测上的重要意义,提出了基于三稳随机共振的微弱OFDM信号增强检测方法。(2)详细的推导了三稳态随机共振的郎之万方程和福克普朗克方程,建立了三稳态随机共振的系统模型,研究了三稳态随机共振系统在不同稳态间的切换规律。建立了一个完整的OFDM系统发射和接收模型,对OFDM系统从发射端到接收端的所有变化过程进行了详细的分析。(3)分别研究了噪声强度和系统参数对三稳随机共振系统输出效应的影响,推导了三稳阱间随机共振系统和三稳阱内随机共振系统的数值求解算法,研究分析了不同噪声环境(高斯噪声,α稳定噪声)下的三稳态随机共振系统。并探究了当输入信号分别为单载波信号和多载波信号时,阱内随机共振系统对微弱信号的检测增强效果。(4)提出了基于三稳阱内随机共振的OFDM信号增强和解调方法,给出了 OFDM信号驱动下的三稳阱内随机共振的系统模型和数学方程。推导了多载波信号激励下三稳阱内随机共振系统所需暂态响应时间的表达式和非线性系统稳态输出的解析表达式,对暂态响应导致的能量损失问题和稳态响应导致的直流分量问题做了详细的分析。并结合仿真实验,探究了在不同噪声强度和不同系统参数下,三稳阱内随机共振系统对微弱OFDM信号解调性能的影响。研究结果表明,本文提出的基于三稳阱内随机共振的OFDM信号增强和解调方法确实能增强微弱OFDM信号,有效的解决了低信噪比下微弱OFDM信号接收性能恶化的问题,提高了 OFDM系统的抗噪性能。

关键词： OFDM信号检测三稳系统阱内随机共振暂态响应稳态响应

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双稳随机共振在微弱OFDM信号检测中的应用研究

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作者：姚杰西安理工大学

学位级别：硕士

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... 详细信息

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。

关键词：双稳系统阱间随机共振阱内随机共振 OFDM信号检测星座图

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