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非协作通信信号数字解调关键技术研究

徐毅  
【摘要】: 在非协作通信中,我们无法知道来波信号的某些参数,甚至对接收信号的先验知识一无所知,这时我们无法对信号进行准确同步而实现相干接收。但是,我们又确实需要检测信号并提取出能够解调信号的参数以恢复出有用信息。因此,研究非协作通信信号数字解调技术是非常有必要的。 非协作通信信号数字解调技术包括以下几个关键模块:一是对接收信号的预处理,以消除由于无线通信信道多径效应以及环境噪声对信号带来的负面影响;二是载波的恢复,一方面补偿信号在传输过程中所造成的频偏损害,另一方面跟踪相位;三是对数据的调制模式进行识别,以便于后面解调出所期望的有用信息。 本文首先研究了LMS类自适应滤波器的原理,由于LMS类自适应滤波器的结构简单,便于硬件实现,因此本文中采用它来完成对信号的预处理工作。随后采用数字载波恢复的方法,对信号在传输过程中的频率误差以及相位误差进行估计。针对频率误差估计,主要研究了非判决数据辅助算法、频偏观测器算法以及MM算法。在相位误差估计时,研究了最大似然估计算法(ML),面向判决估计算法(DD),N阶功率谱估计算法(PL),高阶统计量算法(HOS)以及直方图算法(HA),分析其性能及硬件实现可能。此外,本文还研究了时频域特征参数法和高阶累积量方法,对几类数字调制信号进行了调制模式的识别,能成功的对几类数字调制信号样本进行分类。最后利用FPGA对上面的NLMS自适应滤波器以及DD算法估计相位误差进行了功能仿真上的实现,仿真结果与理论仿真结果完全相同。 结果表明,采用FPGA结构,结构简单,硬件成本低,在数字接收机中实现非协作通信信号数字解调技术具有很好的应用前景。


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