【摘 要】
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在无线通信系统中,接收端需要利用同步参数完成对接收信号的解调以及对有用信息的提取,同步算法是获取同步参数的关键,算法的性能直接决定了通信质量。特别是在非协作通信场景下,接收端需要利用盲同步算法,在没有任何先验信息的情况下完成同步参数的估计,这对于截获信号的情报分析具有十分重要的意义。本文针对现有的盲帧同步算法误码容错性较低的问题和现有的盲符号同步算法抗噪性较低的问题,分别提出了基于一阶累积量和误码
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在无线通信系统中,接收端需要利用同步参数完成对接收信号的解调以及对有用信息的提取,同步算法是获取同步参数的关键,算法的性能直接决定了通信质量。特别是在非协作通信场景下,接收端需要利用盲同步算法,在没有任何先验信息的情况下完成同步参数的估计,这对于截获信号的情报分析具有十分重要的意义。本文针对现有的盲帧同步算法误码容错性较低的问题和现有的盲符号同步算法抗噪性较低的问题,分别提出了基于一阶累积量和误码消除的盲帧同步算法和基于二次小波变换的盲符号同步算法,并将算法部署到现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)上对算法的可行性和性能进行验证。本文的主要研究内容如下:一、对盲帧同步算法进行了研究,提出了一种基于一阶累积量和误码消除的盲帧同步算法,并将算法部署到FPGA上进行实际测试。该算法首先将接收序列排列成矩阵形式,计算并分析矩阵的帧长存在概率从而得到帧长估计值,然后利用该估计值对帧起始点和帧同步码进行估计,最后利用帧同步码的自相关特性得到帧同步码的精确估计值。仿真显示,该算法在误码率为0.2以内时保持较高的识别准确率,相比基于小区域检测和一阶累积量的盲帧同步算法具有较高误码容错性。另外,利用Verilog硬件语言完成FPGA的设计输入,并利用Vivado 2019.1软件对设计进行行为级仿真、综合实现,最后将生成的比特文件下载到ZC706开发板上进行调试,实际测试结果表明,将该算法部署到FPGA上具有可行性和优越的硬件加速效果。二、对盲符号同步算法进行了研究,提出了一种基于二次小波变换的盲符号同步算法,并将算法部署到FPGA上进行实际测试。该算法首先对接收信号进行二阶Haar小波变换,然后利用快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)对变换结果进行频谱分析,最后通过比较不同尺度小波变换的频谱得到最终的码元速率估计值。仿真显示,信噪比为3dB以上时,该算法对于多进制幅移键控(Multiple Amplitude Shift Keying,MASK)、多进制移相键控(Multiple Phase Shift Keying,MPSK)、多进制频移键控(Multiple Frequency Shift Keying,MFSK)和多进制正交幅度调制(Multiple Quadrature Amplitude Modulation,MQAM)调制信号的码元速率识别率均能达到95%以上,相比于己有算法整体上具有较好的抗噪性。另外,将该算法部署到FPGA上,实际测试结果表明该算法具有良好的实用性和FPGA硬件加速效果。
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