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基于DSP的信号实时重构及上变频方法研究

作　者: 穆常青
导　师: 潘明海
学　校: 燕山大学
专　业: 电路与系统
关键词: 信号重构 功率谱对称化 零记忆非线性变换法 数字正交调制 多相滤波器
分类号: TN911.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要


本文根据确定性信号和非高斯幅度概率分布随机信号的不同特点,分别对它们的重构和上变频方法进行了理论分析、算法设计和仿真研究,并在以TMS320VC33为核心的DSP系统中实现了高信噪比、高频率分辨率的确定性信号实时重构。由已知功率谱特性实时重构时域信号的算法在雷达杂波信号、随机振动控制信号、噪声信号等常用信号的实验室半实物仿真分析中有重要的实用价值。为了保证重构精度,对算法信噪比的要求很高,本论文中以杂波信号重构的50~60 dB的信噪比要求作为典型值,在此之上实现信号重构。在确定性基带信号重构中,对初始功率谱采用特殊对称化处理,保证重构得到的时域信号具有实对称性,简单组合即可做到无频谱泄漏,从而达到了降低运算量、压缩下传数据的目的。在随机基带信号重构中,使用零记忆非线性变换法,由白噪声激励具有所需相关功率谱特性的数字滤波器,结合不同系统结构,可以实现多种非高斯分布随机基带信号的重构,且一定程度上克服了由于短序列搭接造成的伪随机性和周期性。基带信号的上变频过程在DSP系统中实现,采用数字正交调制方法,并且使用多相滤波器同时实现内插扩展和数字滤波。将调制后的信号通过数/模转换器和低通滤波器即可得到重构的时域信号。仿真及实验结果表明,本文中所提出的确定性信号重构算法重构信号信噪比可达50 dB,频率分辨率可达25 Hz;随机信号重构算法基带重构信号信噪比可达60 dB,频率分辨率可达100 Hz。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章 绪论  9-16
  1.1 实时数字信号处理系统  9-10
    1.1.1 数字信号处理实时性的概念  9-10
    1.1.2 实时信号处理系统的实现方法  10
  1.2 信号重构及上变频方法概述  10-12
    1.2.1 重构理论概述  10-12
    1.2.2 上变频方法  12
  1.3 本课题研究的目的和意义  12-13
  1.4 本课题研究现状及存在的问题  13-14
  1.5 本文的主要内容及安排  14-16
第2章 确定性基带信号的实时重构  16-24
  2.1 现有方法及所存在问题  16-17
  2.2 基带信号实时重构的快速算法  17-20
    2.2.1 傅立叶变换的共轭对称性  17
    2.2.2 功率谱对称化方法  17-18
    2.2.3 对称化的特殊性分析  18-20
  2.3 快速算法仿真分析  20-22
  2.4 快速算法对系统性能的改进  22-23
  2.5 本章小结  23-24
第3章 常见概率分布随机基带信号的重构  24-40
  3.1 随机信号概率分布特性概述  24
  3.2 常见随机信号的典型概率分布  24-25
  3.3 现有系统随机信号重构方法及存在的问题  25-26
  3.4 零记忆非线性变换法原理  26-28
  3.5 现代谱估计的模型系数法  28-32
    3.5.1 各种模型的特征及求解方法  28-30
    3.5.2 AR 模型定阶准则  30-32
  3.6 随机序列的AR 谱模型及参数估计  32-37
    3.6.1 模型的选择  32-33
    3.6.2 滤波器参数估计的实现过程  33-36
    3.6.3 参数估计过程的性能讨论  36-37
  3.7 产生标准高斯白噪声序列的方法  37-38
  3.8 非高斯分布基带随机序列的重构  38-39
  3.9 本章小结  39-40
第4章 基带信号的数字正交调制  40-52
  4.1 基带复随机信号的数字正交调制方法  40-41
  4.2 内插扩展方法的选择  41-45
    4.2.1 常用内插方法介绍  41-42
    4.2.2 插值方法仿真比较及选择  42-45
  4.3 内插滤波器的设计  45-47
    4.3.1 内插滤波器的多相结构  45-46
    4.3.2 多相滤波器系数设计  46-47
  4.4 确定性基带信号上变频的快速算法  47-49
  4.5 确定性基带信号上变频仿真分析  49-51
  4.6 本章小结  51-52
第5章 基于DSP 的信号重构系统实现  52-66
  5.1 重构系统的性能指标  52-55
    5.1.1 重构信号的信噪比  52
    5.1.2 信号带宽与重构信号的频率分辨率  52-55
  5.2 DSP 芯片概述  55-57
    5.2.1 DSP 芯片结构特点  55-56
    5.2.2 重构系统所用DSP 芯片的选择  56-57
  5.3 信号重构硬件系统的实现  57-61
    5.3.1 硬件框图及地址分配  57-59
    5.3.2 外围电路芯片选择及工作原理  59-61
  5.4 确定性信号重构的软件实现  61-63
  5.5 实验结果及分析  63-65
  5.6 本章小结  65-66
结论  66-68
参考文献  68-73
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果  73-74
致谢  74-75
作者简介  75

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 通信理论 > 信号处理
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