寬帶頻譜檢測技術(shù)研究以及FPGA實現(xiàn)
發(fā)布時間:2021-10-16 19:32
非協(xié)作通信中,接收端對接收信號是全盲的,由于缺乏準確地先驗信息,接收端很難設(shè)計出可靠的接收結(jié)構(gòu)以及解調(diào)算法。再加上各種調(diào)制方式的產(chǎn)生與應用,以及調(diào)制參數(shù)的可變性,使得非協(xié)作通信面臨巨大挑戰(zhàn)。于是對非協(xié)作通信中信號檢測、調(diào)制參數(shù)估計以及調(diào)制方式識別技術(shù)的研究具有十分重要的意義。本文以非協(xié)作通信為背景,研究寬帶頻譜檢測技術(shù),頻譜檢測過程包括寬帶信號檢測、參數(shù)估計以及調(diào)制方式識別,待估計參數(shù)為帶寬、載頻與符號率。在實際工程應用中,基于文中頻譜檢測原理,采用FPGA對帶寬為1.2GHz的寬帶信號做頻譜檢測,并配合上位機完成整個寬帶檢測系統(tǒng)的設(shè)計與驗證。寬帶信號檢測方法基于功率譜檢測,本文采用Welch法估計信號功率譜,仿真結(jié)果表明,與直接周期圖法相比,Welch法估計得到的功率譜方差更小并且更加光滑。同樣,調(diào)制信號載頻與帶寬的粗估計也是基于信號功率譜,粗估計結(jié)果給后續(xù)信號處理提供了方向與依據(jù)。為了得到更加精確的載頻,在粗估計的基礎(chǔ)上,利用常規(guī)調(diào)制信號MPSK的M次方譜、MSK與GMSK的平方譜對載頻做精估計,并結(jié)合CZT算法對頻譜細化,將估計誤差進一步降低。根據(jù)文中常規(guī)調(diào)制信號M次方譜特征,結(jié)...
【文章來源】:電子科技大學四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:83 頁
【學位級別】:碩士
【部分圖文】:
CZT算法實現(xiàn)框圖
電子科技大學碩士學位論文40圖5-4AD9689內(nèi)部功能框圖表5-3FMC105采集卡關(guān)鍵技術(shù)指標參數(shù)指標說明采樣率2Gsps量化位數(shù)14bit通道數(shù)23dB模擬信號帶寬9GHzSNR78dBFS@900MHz-2dBFSSFDR62.7dBFS@900MHz-2dBFS滿幅輸入電壓1.1Vpp輸出數(shù)據(jù)接口8LanesJESD204B集成DDC1~24倍下抽取功耗1.55W5.1寬帶數(shù)字信號處理架構(gòu)寬帶信號的數(shù)字處理部分從ADC采樣之后開始,過程包括信道化、功率譜估計、信號檢測、下變頻以及特征提齲本文數(shù)字信號處理采用基于XC7VX690T的大容量信號處理卡U7,圖5-5所示為U7板卡的實物圖。
電子科技大學碩士學位論文46圖5-10PSD實現(xiàn)架構(gòu)圖在上述PSD實現(xiàn)架構(gòu)中,F(xiàn)FT與乘法器均采用Xilinx的IP核,信號的處理流程如下:1)數(shù)據(jù)流開始進入模塊,從第1點數(shù)據(jù)開始,奇數(shù)段數(shù)據(jù)經(jīng)雙端口RAM延遲4096個時鐘周期,待偶數(shù)段數(shù)據(jù)開始進入時,讀取RAM,保證奇偶兩段數(shù)據(jù)對齊;2)奇偶段數(shù)據(jù)分別經(jīng)過加窗處理與FFT運算,并對FFT結(jié)果求模的平方,由此得到信號功率;3)使用雙端口RAM對功率譜做遞歸累加,當累加次數(shù)達到所設(shè)重疊次數(shù)(k_factor)時,結(jié)束PSD流程,并輸出功率譜估計值。5.2.2模塊測試與驗證在Vivado2018.2開發(fā)環(huán)境下,對PSD模塊進行資源評估與時序分析,此時模塊輸入處理時鐘62.5MHz,數(shù)據(jù)吞吐率62.5Msps?傻肞SD模塊的資源占用如圖5-11所示,時序如圖5-12所示。圖5-11PSD模塊資源消耗data_inwin_rom8192spec_out[1-inf]delay4096FFT18192FFT28192DUALRAM28192[4097-inf]RAM1
【參考文獻】:
期刊論文
[1]基于特征參數(shù)提取的信號調(diào)制識別算法研究[J]. 楊婧,王霞,程乃平. 軟件. 2018(04)
[2]采用Weltch譜估計法的寬帶頻譜監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計[J]. 慈國輝,李慧勛,張紅濤. 無線電工程. 2018(01)
[3]一種MPSK信號調(diào)制方式識別方法研究[J]. 王曉東. 航天電子對抗. 2013(02)
[4]基于信號二次方譜相關(guān)特征的MPSK調(diào)制識別[J]. 袁本義,于宏毅,田鵬武. 信號處理. 2011(04)
[5]MSK信號的參數(shù)估計[J]. 鄭文秀. 電路與系統(tǒng)學報. 2011(02)
[6]基于有限長序列分析的Welch法譜估計研究[J]. 沈志遠,王黎明,陳方林. 計算機仿真. 2010(12)
[7]基于高階累積量的MPSK信號的類內(nèi)識別[J]. 楊薇,張曉寧,安洪海. 通信技術(shù). 2010(10)
[8]一種有效的寬帶數(shù)字偵察接收機信號檢測方法[J]. 王永明,張爾揚,程巧金. 信號處理. 2010(02)
[9]基于平方譜的符號率估計方法研究[J]. 沈永健,王鵬,肖軍鵬. 遙測遙控. 2010(01)
[10]基于譜圖預處理的衛(wèi)星通信信號盲檢測[J]. 彭耿,黃知濤,王豐華,姜文利. 電子與信息學報. 2009(12)
碩士論文
[1]寬帶跳頻信號調(diào)制識別和參數(shù)估計[D]. 張君易.電子科技大學 2018
[2]常用數(shù)字調(diào)制信號的識別研究[D]. 孟祥雅.河北大學 2015
[3]雙通道窄帶信號中心頻率及帶寬估計[D]. 姜瑾.電子科技大學 2008
[4]GMSK跳頻信號參數(shù)盲估計和盲檢測算法的研究[D]. 趙俊.浙江大學 2003
本文編號:3440378
【文章來源】:電子科技大學四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:83 頁
【學位級別】:碩士
【部分圖文】:
CZT算法實現(xiàn)框圖
電子科技大學碩士學位論文40圖5-4AD9689內(nèi)部功能框圖表5-3FMC105采集卡關(guān)鍵技術(shù)指標參數(shù)指標說明采樣率2Gsps量化位數(shù)14bit通道數(shù)23dB模擬信號帶寬9GHzSNR78dBFS@900MHz-2dBFSSFDR62.7dBFS@900MHz-2dBFS滿幅輸入電壓1.1Vpp輸出數(shù)據(jù)接口8LanesJESD204B集成DDC1~24倍下抽取功耗1.55W5.1寬帶數(shù)字信號處理架構(gòu)寬帶信號的數(shù)字處理部分從ADC采樣之后開始,過程包括信道化、功率譜估計、信號檢測、下變頻以及特征提齲本文數(shù)字信號處理采用基于XC7VX690T的大容量信號處理卡U7,圖5-5所示為U7板卡的實物圖。
電子科技大學碩士學位論文46圖5-10PSD實現(xiàn)架構(gòu)圖在上述PSD實現(xiàn)架構(gòu)中,F(xiàn)FT與乘法器均采用Xilinx的IP核,信號的處理流程如下:1)數(shù)據(jù)流開始進入模塊,從第1點數(shù)據(jù)開始,奇數(shù)段數(shù)據(jù)經(jīng)雙端口RAM延遲4096個時鐘周期,待偶數(shù)段數(shù)據(jù)開始進入時,讀取RAM,保證奇偶兩段數(shù)據(jù)對齊;2)奇偶段數(shù)據(jù)分別經(jīng)過加窗處理與FFT運算,并對FFT結(jié)果求模的平方,由此得到信號功率;3)使用雙端口RAM對功率譜做遞歸累加,當累加次數(shù)達到所設(shè)重疊次數(shù)(k_factor)時,結(jié)束PSD流程,并輸出功率譜估計值。5.2.2模塊測試與驗證在Vivado2018.2開發(fā)環(huán)境下,對PSD模塊進行資源評估與時序分析,此時模塊輸入處理時鐘62.5MHz,數(shù)據(jù)吞吐率62.5Msps?傻肞SD模塊的資源占用如圖5-11所示,時序如圖5-12所示。圖5-11PSD模塊資源消耗data_inwin_rom8192spec_out[1-inf]delay4096FFT18192FFT28192DUALRAM28192[4097-inf]RAM1
【參考文獻】:
期刊論文
[1]基于特征參數(shù)提取的信號調(diào)制識別算法研究[J]. 楊婧,王霞,程乃平. 軟件. 2018(04)
[2]采用Weltch譜估計法的寬帶頻譜監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計[J]. 慈國輝,李慧勛,張紅濤. 無線電工程. 2018(01)
[3]一種MPSK信號調(diào)制方式識別方法研究[J]. 王曉東. 航天電子對抗. 2013(02)
[4]基于信號二次方譜相關(guān)特征的MPSK調(diào)制識別[J]. 袁本義,于宏毅,田鵬武. 信號處理. 2011(04)
[5]MSK信號的參數(shù)估計[J]. 鄭文秀. 電路與系統(tǒng)學報. 2011(02)
[6]基于有限長序列分析的Welch法譜估計研究[J]. 沈志遠,王黎明,陳方林. 計算機仿真. 2010(12)
[7]基于高階累積量的MPSK信號的類內(nèi)識別[J]. 楊薇,張曉寧,安洪海. 通信技術(shù). 2010(10)
[8]一種有效的寬帶數(shù)字偵察接收機信號檢測方法[J]. 王永明,張爾揚,程巧金. 信號處理. 2010(02)
[9]基于平方譜的符號率估計方法研究[J]. 沈永健,王鵬,肖軍鵬. 遙測遙控. 2010(01)
[10]基于譜圖預處理的衛(wèi)星通信信號盲檢測[J]. 彭耿,黃知濤,王豐華,姜文利. 電子與信息學報. 2009(12)
碩士論文
[1]寬帶跳頻信號調(diào)制識別和參數(shù)估計[D]. 張君易.電子科技大學 2018
[2]常用數(shù)字調(diào)制信號的識別研究[D]. 孟祥雅.河北大學 2015
[3]雙通道窄帶信號中心頻率及帶寬估計[D]. 姜瑾.電子科技大學 2008
[4]GMSK跳頻信號參數(shù)盲估計和盲檢測算法的研究[D]. 趙俊.浙江大學 2003
本文編號:3440378
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