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非协作通信中MPSK/MQAM信号盲解调技术研究

作　者: 杨焕珍
导　师: 朱立东
学　校: 电子科技大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 盲解调辅助符号同步捕获方法滚降系数不匹配载波恢复盲判决反馈均衡器
分类号: TN925
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

在非协作数字通信系统中,发送端所采用的调制方式对于接收端来说是不确定的,因此,完成信息接收所需要的调制参数,包括滚降系数、符号率和载波频率等信息对于接收机来说都是未知的。所以,在非协作通信中,接收机必须采用盲解调技术,从接收信号中提取必要的信号参数,来完成对接收信号的正确解调。盲解调技术的研究,是非协作通信系统中合理设计盲接收机和获得最佳解调性能的基础。本文以非协作数字通信系统为背景,以存在较大参数估计误差情况下的盲接收性能改善为目标,深入地研究了MPSK/MQAM通信模式下滚降系数不匹配对接收性能的影响、符号同步的辅助捕获方法以及载波同步和盲均衡的协同设计等技术。全文的主要内容如下:第二章研究了大符号率偏差情况下的辅助符号同步捕获方法。现有关于符号同步的研究工作大多基于简单的协作通信模型,很少涉及在复杂环境中如何校正大的符号率偏差。本章提出了一种新的适用于MPSK/MQAM的辅助符号同步捕获方法——调整环路带宽和搜捕相结合的方法,该方法可以快速捕获大的符号率偏差(≤5%),并且稳态性能较好。第三章研究了在接收端无处理和采用定时恢复两种情况下,收发端滤波器滚降系数不匹配和滤波器阶数不匹配对MPSK/MQAM信号接收性能的影响。仿真结果表明,在未知发送端滚降系数的情况下,将接收端滚降系数设为0.5～0.7对接收性能的影响最小。另外,接收机采用更高阶数的滤波器不会明显改善接收性能,反而会增加实现复杂度。第四章研究了载波同步和盲均衡的协同设计技术。多径衰落和多普勒频移等引起的信道失真给非协作通信条件下的正确解调带来了极大挑战。盲均衡是实现信号盲解调的关键技术之一,是补偿信道失真的重要手段。为了校正恶劣信道条件下大的载波频率偏差,提出了改进的载波恢复和盲判决反馈均衡器的混合接收机结构,该接收机结构适用于MPSK/MQAM信号,在实现信道均衡的同时可以校正大的载波频率偏差和相位偏差。载波恢复环路采用改进的通用载波恢复环算法。对于MPSK信号盲判决反馈均衡器采用SG-CMA+DD-LMS(Stop-and-Go Constant Modulus Algorithm + Decision-Direct Least-Mean-Square),对于MQAM信号盲判决反馈均衡器采用SG-MCMA+DD-LMS(Stop-and-Go Modified Constant ModulusAlgorithm + Decision-Direct Least-Mean-Square)算法。SIMULINIK仿真结果验证了上述算法在恶劣的莱斯和瑞利信道下的有效性。最后对全文进行了总结,指出了需要进一步研究的问题。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-14
第一章绪论  14-23
  1.1 本文的研究意义和课题来源  14-15
  1.2 盲解调器基本结构  15-17
  1.3 本课题研究历史与现状  17-20
    1.3.1 基于滚降系数不匹配的接收机设计准则  17
    1.3.2 同步技术  17-20
      1.3.2.1 符号同步技术（定时恢复）  17-18
      1.3.2.2 载波同步技术（载波恢复）  18-20
    1.3.3 盲均衡  20
      1.3.3.1 间接利用高阶统计量的梯度下降算法  20
      1.3.3.2 基于显性高阶统计量的盲均衡算法  20
      1.3.3.3 基于循环平稳统计量的盲均衡算法  20
  1.4 本文主要研究内容及创新  20-21
  1.5 本文的结构安排  21-23
第二章辅助符号同步捕获方法  23-36
  2.1 引言  23
  2.2 定时恢复环路  23-27
  2.3 辅助符号同步捕获方法  27-30
    2.3.1 调整环路带宽  28-29
      2.3.1.1 锁定检测  28-29
      2.3.1.2 失锁检测  29
    2.3.2 符号率偏差搜捕  29-30
  2.4 仿真场景及结果分析  30-35
  2.5 本章小结  35-36
第三章滚降系数不匹配对接收性能的影响  36-48
  3.1 引言  36
  3.2 脉冲成形滤波器  36-38
  3.3 定时恢复  38
  3.4 仿真模型  38-39
  3.5 仿真场景及结果分析  39-46
    3.5.1 收发端滤波器滚降系数不匹配对接收性能的影响  40-43
      3.5.1.1 接收端无处理  40-41
      3.5.1.2 接收端采用定时恢复  41-43
      3.5.1.3 接收端无处理与采用定时恢复的性能差异分析  43
    3.5.2 收发端滤波器阶数不匹配对接收性能的影响  43-46
  3.6 本章小结  46-48
第四章载波恢复和盲均衡的混合接收机结构  48-66
  4.1 引言  48-49
  4.2 载波恢复和判决反馈均衡器的混合接收机结构  49-54
    4.2.1 盲均衡算法  50-53
      4.2.1.1 CMA 算法  50-51
      4.2.1.2 MCMA  51-52
      4.2.1.3 基于Stop-and-go 的MCMA 算法（SG-MCMA）  52
      4.2.1.4 DD-LMS 算法  52
      4.2.1.5 多模算法（MMA）  52-53
      4.2.1.6 实虚部分离的多模算法（MMMA）  53
    4.2.2 载波恢复  53-54
  4.3 信道模型  54-55
    4.3.1 莱斯信道模型  54
    4.3.2 瑞利信道模型  54-55
  4.4 系统仿真模型  55
  4.5 仿真场景及结果分析  55-65
  4.6 小结  65-66
第五章全文总结与展望  66-68
  5.1 全文总结  66-67
  5.2 下一步的研究工作  67-68
致谢  68-69
参考文献  69-73
个人简历  73-74
硕士期间取得的研究成果  74-75

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