【摘要】：近年來(lái),通信技術(shù)取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展,解調(diào)作為通信系統(tǒng)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)得到了廣泛的應(yīng)用。調(diào)制信號(hào)在傳輸、接收的過(guò)程中會(huì)引入很多的非理想因素,例如頻偏、時(shí)偏和多徑效應(yīng)等,這些因素的存在對(duì)解調(diào)的性能提出了更高的要求。在傳統(tǒng)解調(diào)系統(tǒng)中,邏輯較為復(fù)雜,存在大量的可配置參數(shù),造成解調(diào)系統(tǒng)的魯棒性較差,而且傳統(tǒng)解調(diào)方法大都是通用型為主,對(duì)頻偏、時(shí)偏等特殊條件的適應(yīng)性較差。卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的一種,它對(duì)輸入信息的預(yù)處理要求低,特征提取準(zhǔn)確率高,且具有自主學(xué)習(xí)能力。其中一維卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)因其獨(dú)特的一維結(jié)構(gòu)特征,特別適合離散時(shí)間序列的處理。本文提出利用一維卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)解調(diào)功能。通過(guò)構(gòu)建適合的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),可以提高解調(diào)系統(tǒng)的魯棒性,通過(guò)適當(dāng)?shù)挠?xùn)練,可以提高解調(diào)器對(duì)頻偏、時(shí)偏等特殊條件的適應(yīng)性。本文對(duì)QPSK調(diào)制信號(hào)的特征進(jìn)行了分析,在明確QPSK調(diào)制信號(hào)所攜帶的信息是包含在相對(duì)相位突變中的基礎(chǔ)上,將相對(duì)相位突變作為一種特征,利用一維卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)其進(jìn)行特征檢測(cè),進(jìn)而實(shí)現(xiàn)解調(diào)。在重復(fù)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上給出了最優(yōu)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),并對(duì)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練過(guò)程進(jìn)行了說(shuō)明。本文提出了基于一維卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的QPSK解調(diào)算法的FPGA(Field Programmable Gate Array)實(shí)現(xiàn)方案,主要對(duì)FPGA實(shí)現(xiàn)整體架構(gòu)和其中最核心的相對(duì)相位突變檢測(cè)模塊進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明,在實(shí)現(xiàn)過(guò)程中采用了基于時(shí)間延遲網(wǎng)的一維same卷積核實(shí)現(xiàn)方法、基于分段擬合的sigmoid激活函數(shù)實(shí)現(xiàn)方法、網(wǎng)絡(luò)的分時(shí)復(fù)用方法,并介紹了數(shù)據(jù)精度和量化方法的選擇以及系統(tǒng)的流水線和并行結(jié)構(gòu)。通過(guò)上述方法和結(jié)構(gòu),減小了FPGA實(shí)現(xiàn)過(guò)程中的計(jì)算量,提高了硬件資源的使用效率。本文對(duì)算法的FPGA實(shí)現(xiàn)結(jié)果進(jìn)行了測(cè)試。首先對(duì)測(cè)試平臺(tái)的搭建進(jìn)行了說(shuō)明,接下來(lái)詳細(xì)介紹了訓(xùn)練數(shù)據(jù)的產(chǎn)生過(guò)程,然后對(duì)實(shí)現(xiàn)結(jié)果進(jìn)行了測(cè)試,主要包括三個(gè)方面:輸入向量的長(zhǎng)度和隱層神經(jīng)元個(gè)數(shù)對(duì)解調(diào)性能的影響測(cè)試,采樣功能的測(cè)試,AWGN(Additive White Gaussian Noise)條件下的BER(Bit Error Ratio)測(cè)試。最后,本文在同一硬件條件下將所實(shí)現(xiàn)的解調(diào)算法與一個(gè)常用的相干解調(diào)算法在資源占用、功耗、延遲和對(duì)頻偏適應(yīng)性四個(gè)方面進(jìn)行了對(duì)比。結(jié)果顯示,在AWGN信道條件下,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)解調(diào)損失幾乎可以保持在2dB以內(nèi),而相比于相干解調(diào)算法,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)解調(diào)算法具有較小的延遲和更好的對(duì)頻偏的適應(yīng)性。
【圖文】：

第一章 緒論究背景及意義來(lái)，，通信技術(shù)取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，其應(yīng)用范圍已經(jīng)擴(kuò)展到了各星通訊[1-4]、導(dǎo)航[5-6]、移動(dòng)通訊[7-9]和水下通訊[10-11]等等。通信技術(shù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要推動(dòng)力，通信技術(shù)的影響已經(jīng)滲透到人們?nèi)粘Ｉ钔ㄐ偶夹g(shù)是在通信技術(shù)、數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)、微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)而來(lái)的[12]。與傳統(tǒng)的基于模擬電路的通信技術(shù)相比，數(shù)字通信技擾性能好，易于實(shí)現(xiàn)錯(cuò)誤控制，方便與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行交互。數(shù)字加智能化，設(shè)備集成度更高，能效更高、更便攜、更易于安裝，能信業(yè)務(wù)的要求[13]，以上眾多優(yōu)勢(shì)使得數(shù)字通信技術(shù)和設(shè)備成為了通注的熱點(diǎn)。圖 1.1 是數(shù)字通信系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)框圖。

西安電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文性與無(wú)線電信號(hào)相匹配；射頻前端模塊用于對(duì)射頻信號(hào)進(jìn)行整形、自動(dòng)增益、濾波；寬帶 A/D 和 D/A 轉(zhuǎn)換器用于實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)的相互轉(zhuǎn)化號(hào)處理模塊的作用一般是對(duì)采樣信號(hào)或者用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理變換，常包制解調(diào)、信道信源編碼譯碼等，是系統(tǒng)中最重要的模塊，其功能是完全通過(guò)實(shí)現(xiàn)的。
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TP183;TN791

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前4條

1 劉明;韓小岑;;基于單心拍心房活動(dòng)特征與卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的房顫?rùn)z測(cè)[J];激光雜志;2015年12期

2 劉洋;李燕南;蘭關(guān)軍;;調(diào)制解調(diào)技術(shù)的應(yīng)用及其進(jìn)展[J];信息系統(tǒng)工程;2013年04期

3 姚培;楊曉峰;項(xiàng)海濤;夏景;;用FPGA實(shí)現(xiàn)QPSK可變速率調(diào)制解調(diào)器[J];中國(guó)新通信;2006年19期

4 徐貴賢,易潤(rùn)堂;遙測(cè)中載波同步的實(shí)現(xiàn)[J];電訊技術(shù);2003年02期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前3條

1 梅俊杰;基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的語(yǔ)音識(shí)別研究[D];北京交通大學(xué);2017年

2 周旺;基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的人臉年齡估計(jì)算法[D];南京大學(xué);2017年

3 朱錫祥;基于一維卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的車載語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)研究[D];安徽大學(xué);2017年

本文編號(hào)：2644157