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文檔簡(jiǎn)介
1、非平穩(wěn)信號(hào)是現(xiàn)實(shí)生活中普遍存在的一種信號(hào)形式,但在相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi),人們對(duì)信號(hào)的分析僅局限于平穩(wěn)情況。隨著對(duì)各種信號(hào)處理要求的提高、研究的深入,非平穩(wěn)信號(hào)的處理逐漸成為現(xiàn)代信號(hào)處理研究的熱點(diǎn)之一。于是研究人員提出了一系列新的時(shí)頻分析理論和方法,分?jǐn)?shù)傅里葉變換就是其中一種。它是在時(shí)頻平面內(nèi),坐標(biāo)軸繞原點(diǎn)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)任意角度后到達(dá)的分?jǐn)?shù)傅里葉變換域上信號(hào)的表示方法,是一種廣義的傅里葉變換。Chirp信號(hào)(線性調(diào)頻信號(hào))是一種典型的非平穩(wěn)信號(hào),
2、同時(shí),它也是分?jǐn)?shù)傅里葉變換的基函數(shù),這使得分?jǐn)?shù)傅里葉變換在處理Chirp信號(hào)方面占有很大優(yōu)勢(shì)。
目前,基于Chirp信號(hào)的通信體制受到了一定的關(guān)注,主要是將其作為一種寬帶信號(hào)應(yīng)用于雷達(dá)、聲納和地震勘探等工程技術(shù)領(lǐng)域。但在日常通信系統(tǒng)中的應(yīng)用研究才剛剛起步,因此本文以分?jǐn)?shù)傅里葉變換對(duì) Chirp信號(hào)的處理為主要技術(shù)路線,在現(xiàn)有通信系統(tǒng)資源框架內(nèi),以不增加系統(tǒng)頻譜資源為前提,對(duì) Chirp信號(hào)在同步捕獲、資源復(fù)用技術(shù)等通信方面的應(yīng)
3、用潛力展開(kāi)深入研究,旨在能夠更好地提升系統(tǒng)性能、更充分的利用系統(tǒng)資源。主要工作和貢獻(xiàn)有以下幾個(gè)方面:
第一,對(duì)分?jǐn)?shù)傅里葉變換處理 Chirp信號(hào)的研究。首先研究了分?jǐn)?shù)傅里葉變換的定義方式和性質(zhì),指出其在信號(hào)處理,尤其是 Chirp信號(hào)處理方面的潛力。然后為使其能夠在信號(hào)處理中得到實(shí)際應(yīng)用,研究了分?jǐn)?shù)傅里葉變換的離散算法。最后對(duì) Chirp信號(hào)的分?jǐn)?shù)傅里葉變換進(jìn)行了理論推導(dǎo),研究了實(shí)際截?cái)嘈盘?hào)的處理結(jié)果,為后面章節(jié)Chirp信號(hào)
4、處理奠定了基礎(chǔ)。
第二,對(duì)分?jǐn)?shù)傅里葉變換處理 Chirp同步信號(hào)的研究。首先研究了分別以余弦信號(hào)和Chirp信號(hào)為載波的相關(guān)滑動(dòng)窗同步捕獲方法的性能,指出由于Chirp信號(hào)良好的自相關(guān)特性,其可以在低信噪比時(shí)具有很好的捕獲精度。為了在不增大同步信號(hào)的采樣率、能量、帶寬的前提下進(jìn)一步提高同步捕獲性能,根據(jù)Chirp信號(hào)在分?jǐn)?shù)傅里葉域的能量聚集特性,提出一種將Chirp信號(hào)變換到分?jǐn)?shù)傅里葉變換域的同步捕獲方法,在帶寬不變條件下用一
5、個(gè) Chirp信號(hào)代替由余弦信號(hào)調(diào)制的多比特巴克碼序列作為同步信號(hào)。并且,對(duì)這幾種同步方法的捕獲概率進(jìn)行了理論推導(dǎo)和比較。研究結(jié)果表明隨著同步碼片數(shù)的增加,Chirp信號(hào)分?jǐn)?shù)域峰值判決法具有更好的捕獲性能,在有多徑干擾、相位誤差的環(huán)境中同樣可以得到很好的效果。并且 Chirp信號(hào)在分?jǐn)?shù)域易于與余弦載波信息信號(hào)相分離,因而對(duì)傳輸信息的干擾小。該方法只需一次計(jì)算節(jié)省了捕獲時(shí)間和計(jì)算量。
第三,對(duì)Chirp信號(hào)資源復(fù)用方面的研究。為
6、了將Chirp信號(hào)作為載波應(yīng)用于通信系統(tǒng),首先研究了 Chirp信號(hào)分?jǐn)?shù)域峰值判決法的性能,該方法以 Chirp信號(hào)為載波,調(diào)頻率攜帶信息,是一種具有很好的抗干擾能力的傳輸系統(tǒng)。而后為了提高系統(tǒng)在白噪聲信道下的性能,在 BPSK調(diào)制 Chirp信號(hào)的傳輸系統(tǒng)中引入分?jǐn)?shù)域?yàn)V波,獲得與傳統(tǒng)余弦載波相同的效果。最后,以保持現(xiàn)有通信系統(tǒng)資源和性能不變?yōu)榍疤幔岢隽艘环N基于頻譜檢測(cè)的Chirp、余弦信號(hào)混合調(diào)制解調(diào)方法。該方法基于Chirp信號(hào)和
7、余弦信號(hào)在不同分?jǐn)?shù)傅里葉變換域的聚集特性,在現(xiàn)有的余弦載波通信體制的頻譜空隙內(nèi)疊加 Chirp信號(hào),實(shí)現(xiàn)了對(duì)頻譜資源的復(fù)用,引入頻域?yàn)V波器和分?jǐn)?shù)域?yàn)V波器,以消除信號(hào)間相互干擾。并通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真和硬件實(shí)測(cè)對(duì)所提方法進(jìn)行了驗(yàn)證。
第四,對(duì) Chirp信號(hào)在擴(kuò)頻通信中應(yīng)用的研究。為了克服碼分多址(CDMA)系統(tǒng)中存在著多用戶干擾這一問(wèn)題,提出了一種擴(kuò)頻序列調(diào)制余弦信號(hào)和Chirp信號(hào)混合載波的擴(kuò)頻方式。研究表明隨著系統(tǒng)擴(kuò)頻碼長(zhǎng)度和用
8、戶數(shù)的增加,該方法可以獲得更低的誤碼率,并且當(dāng)系統(tǒng)同步狀況惡化時(shí),對(duì)系統(tǒng)性能的改善更為明顯。該方法在自組網(wǎng)、CDMA上行鏈路這類無(wú)法實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)嚴(yán)格同步的系統(tǒng)中有很好的應(yīng)用前景。最后,為了提高系統(tǒng)抗干擾性能,提出一種基于分?jǐn)?shù)傅里葉變換的不等功率譜密度Chirp信號(hào)多址方式,用不同調(diào)頻率的Chirp信號(hào)來(lái)區(qū)分用戶,并在接收端引入分?jǐn)?shù)傅里葉變換域?yàn)V波。研究結(jié)果表明存在單頻干擾時(shí),與直擴(kuò)系統(tǒng)相比該方法可以獲得更低的誤碼率,該方法適合在存在干擾的環(huán)
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