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文檔簡介
1、非平穩(wěn)信號是現(xiàn)實生活中普遍存在的一種信號形式,但在相當長一段時間內(nèi),人們對信號的分析僅局限于平穩(wěn)情況。隨著對各種信號處理要求的提高、研究的深入,非平穩(wěn)信號的處理逐漸成為現(xiàn)代信號處理研究的熱點之一。于是研究人員提出了一系列新的時頻分析理論和方法,分數(shù)傅里葉變換就是其中一種。它是在時頻平面內(nèi),坐標軸繞原點逆時針旋轉任意角度后到達的分數(shù)傅里葉變換域上信號的表示方法,是一種廣義的傅里葉變換。Chirp信號(線性調(diào)頻信號)是一種典型的非平穩(wěn)信號,
2、同時,它也是分數(shù)傅里葉變換的基函數(shù),這使得分數(shù)傅里葉變換在處理Chirp信號方面占有很大優(yōu)勢。
目前,基于Chirp信號的通信體制受到了一定的關注,主要是將其作為一種寬帶信號應用于雷達、聲納和地震勘探等工程技術領域。但在日常通信系統(tǒng)中的應用研究才剛剛起步,因此本文以分數(shù)傅里葉變換對 Chirp信號的處理為主要技術路線,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 Chirp信號在同步捕獲、資源復用技術等通信方面的應
3、用潛力展開深入研究,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。主要工作和貢獻有以下幾個方面:
第一,對分數(shù)傅里葉變換處理 Chirp信號的研究。首先研究了分數(shù)傅里葉變換的定義方式和性質,指出其在信號處理,尤其是 Chirp信號處理方面的潛力。然后為使其能夠在信號處理中得到實際應用,研究了分數(shù)傅里葉變換的離散算法。最后對 Chirp信號的分數(shù)傅里葉變換進行了理論推導,研究了實際截斷信號的處理結果,為后面章節(jié)Chirp信號
4、處理奠定了基礎。
第二,對分數(shù)傅里葉變換處理 Chirp同步信號的研究。首先研究了分別以余弦信號和Chirp信號為載波的相關滑動窗同步捕獲方法的性能,指出由于Chirp信號良好的自相關特性,其可以在低信噪比時具有很好的捕獲精度。為了在不增大同步信號的采樣率、能量、帶寬的前提下進一步提高同步捕獲性能,根據(jù)Chirp信號在分數(shù)傅里葉域的能量聚集特性,提出一種將Chirp信號變換到分數(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 Chirp信號代替由余弦信號調(diào)制的多比特巴克碼序列作為同步信號。并且,對這幾種同步方法的捕獲概率進行了理論推導和比較。研究結果表明隨著同步碼片數(shù)的增加,Chirp信號分數(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信號在分數(shù)域易于與余弦載波信息信號相分離,因而對傳輸信息的干擾小。該方法只需一次計算節(jié)省了捕獲時間和計算量。
第三,對Chirp信號資源復用方面的研究。為
6、了將Chirp信號作為載波應用于通信系統(tǒng),首先研究了 Chirp信號分數(shù)域峰值判決法的性能,該方法以 Chirp信號為載波,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信號的傳輸系統(tǒng)中引入分數(shù)域濾波,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?,提出了一種基于頻譜檢測的Chirp、余弦信號混合調(diào)制解調(diào)方法。該方法基于Chirp信號和
7、余弦信號在不同分數(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,實現(xiàn)了對頻譜資源的復用,引入頻域濾波器和分數(shù)域濾波器,以消除信號間相互干擾。并通過計算機仿真和硬件實測對所提方法進行了驗證。
第四,對 Chirp信號在擴頻通信中應用的研究。為了克服碼分多址(CDMA)系統(tǒng)中存在著多用戶干擾這一問題,提出了一種擴頻序列調(diào)制余弦信號和Chirp信號混合載波的擴頻方式。研究表明隨著系統(tǒng)擴頻碼長度和用
8、戶數(shù)的增加,該方法可以獲得更低的誤碼率,并且當系統(tǒng)同步狀況惡化時,對系統(tǒng)性能的改善更為明顯。該方法在自組網(wǎng)、CDMA上行鏈路這類無法實現(xiàn)網(wǎng)絡嚴格同步的系統(tǒng)中有很好的應用前景。最后,為了提高系統(tǒng)抗干擾性能,提出一種基于分數(shù)傅里葉變換的不等功率譜密度Chirp信號多址方式,用不同調(diào)頻率的Chirp信號來區(qū)分用戶,并在接收端引入分數(shù)傅里葉變換域濾波。研究結果表明存在單頻干擾時,與直擴系統(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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