脉冲噪声下MSK信号调制解调算法FPGA实现研究

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长波通信是指利用频率范围为 3~30kHz 的甚低频段的电磁波进行信号传输，其在航海通信中的应用十分广泛，主要应用于各种形式的对潜通信和导航系统中。目前长波通信系统的的主要调制方式为 MSK（Minimum Shift Keying）和GMSK（Gaussian Filtered Minimum Shift Keying）。本文采用MSK作为长波通信试验系统的调制方式。同时，长波通信信道中存在的天电噪声会对通信过程产生强烈干扰，严重影响通信质量，因此，在天电噪声环境下长波通信系统的抗干扰能力就变得十分关键。本文所研究的主要内容就是在FPGA（Field Programmable Gate Array）硬件平台中模拟在海洋信道和天电噪声环境下长波通信系统的通信性能以及使用天电噪声非线性预处理算法来获得通信性能的提升。理论分析和实验测试结果表明，本系统具有良好的通信性能和抗干扰性能。论文的主要内容包括以下部分： 1) 对天电噪声环境下的MSK调制技术作了介绍和分析，指出了在天电噪声环境下长波通信系统性能提升的途径和方法； 2) 由于实现中需要模拟天电噪声和海洋衰落信道，本文对天电噪声的产生和抑制机理以及海洋信道的原理和建模作了介绍和分析； 3) 在XILINX Vertex-5系列的FPGA平台上实现了MSK正交调制解调以及对信号流的射频滤波、海洋衰落补偿、下变频、基带低通滤波、下采样等环节的设计和处理； 4) 由于天电噪声和海洋信道对通信性能的显著影响，本文将重点介绍在XILINX Vertex-5 系列的FPGA平台中介绍对天电噪声的非线性预处理技术和同步系统的关键技术原理及实现方案，其中非线性预处理技术采用性能相对较好的Clipper方法，同步系统包括频偏补偿和频率同步、定时同步、相位同步和帧同步； 5) 测试整个硬件系统在模拟通信信道环境中的通信误码性能，包括高斯性能、海洋信道高斯性能和脉冲噪声信道性能，测试结果表明，本系统在高斯和海洋信道下的通信性能接近仿真性能，在脉冲噪声信道下，本文所使用的的非线性预处理技术也使通信性能有了显著的提升，并分析了原因以及给出了后续工作的改进方向和建议。

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作者
刘宝城;
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作者单位

电子科技大学;

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授予单位电子科技大学;
学科通信与信息系统
授予学位硕士
导师姓名王军;
年度 2018
页码
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原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类计算技术、计算机技术;自动化技术及设备;
关键词
脉冲噪声; MSK信号调制; 解调算法;

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