本文關(guān)鍵詞：極低信噪比幀同步中極大二次相關(guān)檢測方案及實現(xiàn)，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：在深空通信、擴頻通信等極弱信號或強干擾場景下,通信系統(tǒng)的信噪比會非常低(-10d B以下)。本文研究該極低信噪比條件下的幀同步問題,設(shè)計新的幀標(biāo)識碼以及幀同步檢測算法,并完成幀同步方案的物理實現(xiàn)。通過分析常用幀同步方法可看出,幀標(biāo)識碼很大程度上決定了基于相關(guān)檢測的幀同步性能。針對幀標(biāo)識碼的優(yōu)化,本文分析了常用的巴克碼序列和優(yōu)選同步序列,設(shè)計幀標(biāo)識碼為13比特巴克碼序列和48比特優(yōu)選同步序列的復(fù)合序列,并對這一復(fù)合序列的自相關(guān)特性做了簡要分析。在已有幀標(biāo)識碼的基礎(chǔ)上,設(shè)計“極大二次相關(guān)檢測”算法,使用極大值檢測替代傳統(tǒng)的最大相關(guān)值檢測,提出“相關(guān)陣列”的概念,設(shè)計“二次相關(guān)檢測”法,解決了工程上超長相關(guān)復(fù)雜度高和門限選擇難度大等問題,優(yōu)化了幀同步性能。建立基于樣值點的幀同步檢測數(shù)學(xué)模型,分析了幀同步檢測算法的性能。根據(jù)接收數(shù)據(jù)與本地標(biāo)識碼的偏移量的不同,得到相關(guān)計算結(jié)果的概率分布函數(shù),極大值判決的概率分布函數(shù)和二次相關(guān)檢測的概率分布函數(shù),最后得到傳統(tǒng)相關(guān)法和“極大二次相關(guān)檢測法”的正確檢測概率公式。在高斯白噪聲信道下,仿真分析了傳統(tǒng)相關(guān)法和“極大二次相關(guān)檢測法”的幀同步性能,結(jié)果表明當(dāng)門限值固定時,假同步概率隨著信噪比的增加而降低;在相同信噪比條件下,假同步概率隨門限的增加而降低。對于“極大二次相關(guān)檢測”法,當(dāng)門限值為600,信噪比為-21d B時,假同步概率為10%;當(dāng)信噪比為-15d B時,假同步概率為0.2%;相比于傳統(tǒng)幀同步算法,該算法性能提高至少10d B的信噪比增益,同時其幀同步性能隨門限變化的靈敏度低,降低門限選擇難度。為兼顧漏同步和假同步性能,本文提出兩種基于多狀態(tài)機制的幀同步檢測模式:方案1-“連續(xù)檢測N幀同步”和方案2-“固定N幀累加同步”。在方案1中,N幀中至少有K幀同步檢測成功系統(tǒng)進(jìn)入同步態(tài),針對N?K?3的案例,相比于幀同步首次捕獲,在假同步概率為310?時獲得5d B的信噪比增益;但當(dāng)信噪比小于-20d B時,系統(tǒng)漏同步概率大于4.2%。設(shè)計N?7,K?4的案例,有效的改善了漏同步問題。隨著N的增加,兩種方案的假同步性能都不斷提升,并趨于飽和。相比于方案1,方案2在假同步概率為410?時獲得1d B信噪比增益,也實現(xiàn)對同步態(tài)的保護(hù)。采用“射頻FMC卡(FMC30RF)+基帶FPGA卡(ML605)+PC”架構(gòu)方式的硬件驗證平臺,發(fā)送端隨機產(chǎn)生16幀數(shù)據(jù)周期循環(huán)發(fā)送,接收端獲得8倍帶寬A/D樣值數(shù)據(jù)流,完成幀同步算法的物理實現(xiàn),驗證了其可實現(xiàn)性。
【關(guān)鍵詞】：幀同步 極低信噪比 極大值檢測 二次相關(guān) 非周期相關(guān)
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN919.34
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-12
• 第一章 緒論12-18
• 1.1 極低信噪比概念12
• 1.2 論文研究背景12-13
• 1.3 幀同步研究概述13-17
• 1.4 論文主要內(nèi)容及框架17-18
• 第二章 全數(shù)字接收機的幀同步理論基礎(chǔ)18-22
• 2.1 通信中的同步技術(shù)18
• 2.2 全數(shù)字接收機18-19
• 2.3 幀同步的基本方法19-20
• 2.4 幀同步的基本性能20-21
• 2.5 本章小結(jié)21-22
• 第三章 極低信噪比下的幀同步算法22-59
• 3.1 數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)22-26
• 3.1.1 兩種幀同步序列的介紹22-25
• 3.1.2 數(shù)據(jù)幀格式25-26
• 3.2 采樣與預(yù)處理過程26-29
• 3.2.1 采樣過程26-27
• 3.2.2 預(yù)處理過程27-29
• 3.3 幀同步“極大二次相關(guān)”檢測算法29-33
• 3.3.1 幀同步檢測的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)30-31
• 3.3.2 非周期相關(guān)計算31
• 3.3.3 周期相關(guān)計算31-32
• 3.3.4 “極大值檢測法”算法32
• 3.3.5 “二次相關(guān)檢測法”算法32-33
• 3.4 幀同步檢測算法性能分析33-53
• 3.4.1 相關(guān)計算的三種情況33-34
• 3.4.2 幀同步檢測數(shù)學(xué)模型34-35
• 3.4.3 “相關(guān)值計算法”分析35-46
• 3.4.4 “極大值檢測法”分析46-50
• 3.4.5 “二次相關(guān)檢測法”分析50-53
• 3.5 幀同步算法性能仿真實驗53-58
• 3.5.1 傳統(tǒng)的相關(guān)判決法54
• 3.5.2 幀同步“極大二次相關(guān)”檢測算法54-55
• 3.5.3 傳統(tǒng)法與“極大二次相關(guān)法”仿真實驗55-57
• 3.5.4 傳統(tǒng)法與“極大二次相關(guān)法”的仿真結(jié)果分析57-58
• 3.6 本章小結(jié)58-59
• 第四章 幀同步方案與狀態(tài)機分析59-65
• 4.1 方案 1 -“連續(xù)檢測N幀同步”59-60
• 4.1.1 狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖59-60
• 4.1.2 逐幀檢測與隔幀檢測60
• 4.2 方案 2 -“固定N幀累加同步”60-61
• 4.3 幀同步方案仿真實驗61-64
• 4.3.1 方案1仿真實驗61-63
• 4.3.2 方案2仿真實驗63
• 4.3.3 兩種方案的對比分析63-64
• 4.4 本章小結(jié)64-65
• 第五章 幀同步方案2的物理實現(xiàn)65-79
• 5.1 物理實現(xiàn)與測試平臺65-74
• 5.1.1 測試平臺架構(gòu)概述65-66
• 5.1.2 射頻板FMC30RF66-70
• 5.1.3 基帶板ML60570-73
• 5.1.4 計算機73-74
• 5.2 數(shù)字通信系統(tǒng)實現(xiàn)架構(gòu)74-77
• 5.2.1 數(shù)字通信系統(tǒng)框圖74
• 5.2.2 數(shù)字通信系統(tǒng)發(fā)射端物理實現(xiàn)74-76
• 5.2.3 數(shù)字通信系統(tǒng)接收端物理實現(xiàn)76-77
• 5.3 幀同步實驗77-78
• 5.4 本章小結(jié)78-79
• 第六章 結(jié)束語79-83
• 6.1 工作總結(jié)79-82
• 6.2 工作展望82-83
• 致謝83-84
• 參考文獻(xiàn)84-86
• 碩士研究生期間的研究成果86-87
• 個人簡歷87-88
• 附件88-89

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 郇宇;趙偉光;張紅梅;劉家忠;;基于距離加權(quán)平均的雷達(dá)內(nèi)插去噪算法[J];計算機工程與應(yīng)用;2012年33期

  本文關(guān)鍵詞：極低信噪比幀同步中極大二次相關(guān)檢測方案及實現(xiàn)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：478342