發(fā)布時間：2020-04-29 03:07

【摘要】：近年來,通信技術取得了突飛猛進的發(fā)展,解調(diào)作為通信系統(tǒng)中的一個重要環(huán)節(jié)得到了廣泛的應用。調(diào)制信號在傳輸、接收的過程中會引入很多的非理想因素,例如頻偏、時偏和多徑效應等,這些因素的存在對解調(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,對頻偏、時偏等特殊條件的適應性較差。卷積神經(jīng)網(wǎng)絡是人工神經(jīng)網(wǎng)絡的一種,它對輸入信息的預處理要求低,特征提取準確率高,且具有自主學習能力。其中一維卷積神經(jīng)網(wǎng)絡因其獨特的一維結構特征,特別適合離散時間序列的處理。本文提出利用一維卷積神經(jīng)網(wǎng)絡來實現(xiàn)QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)解調(diào)功能。通過構建適合的網(wǎng)絡結構,可以提高解調(diào)系統(tǒng)的魯棒性,通過適當?shù)挠柧?可以提高解調(diào)器對頻偏、時偏等特殊條件的適應性。本文對QPSK調(diào)制信號的特征進行了分析,在明確QPSK調(diào)制信號所攜帶的信息是包含在相對相位突變中的基礎上,將相對相位突變作為一種特征,利用一維卷積神經(jīng)網(wǎng)絡對其進行特征檢測,進而實現(xiàn)解調(diào)。在重復實驗的基礎上給出了最優(yōu)的網(wǎng)絡結構,并對網(wǎng)絡的訓練過程進行了說明。本文提出了基于一維卷積神經(jīng)網(wǎng)絡的QPSK解調(diào)算法的FPGA(Field Programmable Gate Array)實現(xiàn)方案,主要對FPGA實現(xiàn)整體架構和其中最核心的相對相位突變檢測模塊進行了詳細說明,在實現(xiàn)過程中采用了基于時間延遲網(wǎng)的一維same卷積核實現(xiàn)方法、基于分段擬合的sigmoid激活函數(shù)實現(xiàn)方法、網(wǎng)絡的分時復用方法,并介紹了數(shù)據(jù)精度和量化方法的選擇以及系統(tǒng)的流水線和并行結構。通過上述方法和結構,減小了FPGA實現(xiàn)過程中的計算量,提高了硬件資源的使用效率。本文對算法的FPGA實現(xiàn)結果進行了測試。首先對測試平臺的搭建進行了說明,接下來詳細介紹了訓練數(shù)據(jù)的產(chǎn)生過程,然后對實現(xiàn)結果進行了測試,主要包括三個方面:輸入向量的長度和隱層神經(jīng)元個數(shù)對解調(diào)性能的影響測試,采樣功能的測試,AWGN(Additive White Gaussian Noise)條件下的BER(Bit Error Ratio)測試。最后,本文在同一硬件條件下將所實現(xiàn)的解調(diào)算法與一個常用的相干解調(diào)算法在資源占用、功耗、延遲和對頻偏適應性四個方面進行了對比。結果顯示,在AWGN信道條件下,神經(jīng)網(wǎng)絡解調(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)絡解調(diào)算法具有較小的延遲和更好的對頻偏的適應性。
【圖文】：

第一章 緒論究背景及意義來，，通信技術取得了突飛猛進的發(fā)展，其應用范圍已經(jīng)擴展到了各星通訊[1-4]、導航[5-6]、移動通訊[7-9]和水下通訊[10-11]等等。通信技術經(jīng)濟發(fā)展的重要推動力，通信技術的影響已經(jīng)滲透到人們?nèi)粘Ｉ钔ㄐ偶夹g是在通信技術、數(shù)字信號處理技術、微電子技術和計算機而來的[12]。與傳統(tǒng)的基于模擬電路的通信技術相比，數(shù)字通信技擾性能好，易于實現(xiàn)錯誤控制，方便與計算機系統(tǒng)進行交互。數(shù)字加智能化，設備集成度更高，能效更高、更便攜、更易于安裝，能信業(yè)務的要求[13]，以上眾多優(yōu)勢使得數(shù)字通信技術和設備成為了通注的熱點。圖 1.1 是數(shù)字通信系統(tǒng)的基本結構框圖。

西安電子科技大學碩士學位論文性與無線電信號相匹配；射頻前端模塊用于對射頻信號進行整形、自動增益、濾波；寬帶 A/D 和 D/A 轉(zhuǎn)換器用于實現(xiàn)數(shù)字信號和模擬信號的相互轉(zhuǎn)化號處理模塊的作用一般是對采樣信號或者用戶數(shù)據(jù)進行分析處理變換，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，其功能是完全通過實現(xiàn)的。
【學位授予單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TP183;TN791

【參考文獻】

相關期刊論文 前4條

1 劉明;韓小岑;;基于單心拍心房活動特征與卷積神經(jīng)網(wǎng)絡的房顫檢測[J];激光雜志;2015年12期

2 劉洋;李燕南;蘭關軍;;調(diào)制解調(diào)技術的應用及其進展[J];信息系統(tǒng)工程;2013年04期

3 姚培;楊曉峰;項海濤;夏景;;用FPGA實現(xiàn)QPSK可變速率調(diào)制解調(diào)器[J];中國新通信;2006年19期

4 徐貴賢,易潤堂;遙測中載波同步的實現(xiàn)[J];電訊技術;2003年02期

相關碩士學位論文 前3條

1 梅俊杰;基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡的語音識別研究[D];北京交通大學;2017年

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

3 朱錫祥;基于一維卷積神經(jīng)網(wǎng)絡的車載語音識別技術研究[D];安徽大學;2017年

本文編號：2644157