宽带微功率无线通信系统中Rake接收机的FPGA设计与实现
发布时间：2022-12-05 19:14
宽带微功率无线通信系统主要应用于智能电网,该通信技术相较于RS-485总线通信、电力线载波通信和微功率无线通信在通信速率和抗干扰能力上有很大的提升。由于该系统主要应用于人口聚集的居民区,致使多径衰落对接收机的影响非常严重。因此本文将利用宽带微功率无线通信系统中Chirp信号的强相关性和脉冲压缩特性,设计和实现一种适用于宽带微功率无线通信系统的Rake接收机抗多径衰落解决方案:1.通过对宽带微功率无线通信系统的整体框架、数学模型、帧结构和Chirp-BOK信号特性的研究,提出了一种在电网应用场景中符合宽带微功率系统的Rake接收机方案:（1）在多径搜索算法中,使用加窗机制设计多径搜索器。根据系统工作特性将该搜索器和搜索窗口的大小分别设置为57和10个样点数。其次,进行有效径判决时,要求搜索出来的多径分量需满足连续三个符号内位置相差不超过1个样点,提高了多径搜索的准确性。同时提出一种主径判决方法,用于进行粗时间同步和信号检测的阈值设定;（2）在时延估计算法中,采用移位寄存器的方法来进行数据缓存和模拟多径的时延,保证多径在时域上时间对齐;（3）在相位估计算法中,采用将接收信号与本地信号共轭相...
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
注释表
第1章 引言
1.1 研究目的与意义
1.2 国内外研究现状
1.3 论文组织结构
第2章 宽带微功率无线通信系统及Rake接收机关键技术
2.1 宽带微功率无线通信系统框架和重要参数设置
2.1.1 宽带微功率无线通信系统框架
2.1.2 宽带微功率无线通信系统的数学模型
2.1.3 帧结构及重要参数设置
2.2 多径Rake接收机的关键技术
2.2.1 分集合并技术
2.2.2 Rake接收机原理
2.2.3 多径搜索及检测算法
2.2.4 相位估计与补偿
2.2.5 Chirp同步方法研究
2.3 Rake接收机去噪预处理算法研究
2.3.1 基于EMD分解的去噪算法
2.3.2 CEEMD与小波阈值算法的联合去噪算法
2.4 本章小结
第3章 Rake接收机及去噪算法设计与仿真
3.1 联合去噪算法设计与仿真
3.1.1 CEEMD自适应阈值选取
3.1.2 小波基函数和分解层数的选取
3.1.3 去噪算法性能对比
3.2 多径Rake接收机设计与仿真
3.2.1 峰值检测
3.2.2 相位估计算法仿真
3.2.3 合并方式仿真
3.3 去噪预处理联合Rake接收机性能仿真
3.4 定点仿真
3.5 本章小结
第4章 Rake接收机关键模块的FPGA设计及仿真
4.1 FPGA设计与工具介绍
4.1.1 FPGA简介
4.1.2 Verilog HDL语言
4.1.3 Modelsim和 ISE软件
4.2 总体接收机设计说明
4.2.1 整体框图
4.2.2 关于测试相关说明
4.3 接收机关键模块设计及软件仿真
4.3.1 去噪模块设计
4.3.2 FFT峰值计算模块设计
4.3.3 多径搜索模块设计
4.3.4 Rake接收模块设计
4.3.5 资源占用率
4.4 软件无线电平台搭建及仿真
4.5 本章小结
第5章 总结与展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间从事的科研工作及取得的成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于小波变换的光电传感器信号去噪技术[J]. 方海荣. 电子设计工程. 2019(19)
[2]CEEMDAN自适应阈值去噪算法在地震方向的应用[J]. 刘霞,宋启航. 重庆大学学报. 2019(07)
[3]基于小波阈值去噪与EMD分解方法提取润扬大桥振动信息[J]. 余腾,胡伍生,吴杰,李海锋,乔燕. 振动与冲击. 2019(12)
[4]基于USRP-RIO平台多带Chirp通信系统同步算法[J]. 乔新宇,郑霖,杨超,姚伟伟. 桂林电子科技大学学报. 2019(01)
[5]抗多普勒频偏的多天线Chirp-BOK最佳随相检测方案[J]. 仇洪冰,乔新宇,郑霖,杨超,姚伟伟,张静. 通信学报. 2018(07)
[6]最优小波基的改进阈值函数在管道泄漏检测中的研究[J]. 王秀芳,宋欣敏,贾瑞成,李博健,毕洪波. 化工自动化及仪表. 2018(01)
[7]基于MATLAB的CDMA系统RAKE接收机仿真分析[J]. 董亚芬. 山西大同大学学报(自然科学版). 2017(01)
[8]470～510MHz频段无线抄表系统干扰共存[J]. 许瑞琛,房骥,杜昊,王小波. 电信科学. 2017(01)
[9]微功率无线通信方式在电力抄表系统中的应用[J]. 陈孝周. 黑龙江科技信息. 2016(24)
[10]小波分解层数及其组合分量对短期风速多步预测的影响分析[J]. 王东风,王富强,牛成林. 电力系统保护与控制. 2014(08)
硕士论文
[1]基于经验模态分解（EMD）的地震信号噪声抑制方法研究[D]. 赵玉莹.吉林大学 2019
[2]变速率扩频通信系统的多径接收技术研究[D]. 杨静帆.电子科技大学 2018
[3]经验模态分解FPGA实现中的若干问题研究[D]. 奚彦彪.辽宁科技大学 2017
[4]WCDMA系统中抗多径干扰技术的研究[D]. 胡承铭.哈尔滨工业大学 2016
[5]多LEO卫星RAKE接收机关键技术研究与FPGA实现[D]. 张爽.北京邮电大学 2015
[6]拓展距离线性调频超宽带的检测和调制技术研究[D]. 陈金玉.解放军信息工程大学 2011
本文编号：3710200
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
注释表
第1章 引言
1.1 研究目的与意义
1.2 国内外研究现状
1.3 论文组织结构
第2章 宽带微功率无线通信系统及Rake接收机关键技术
2.1 宽带微功率无线通信系统框架和重要参数设置
2.1.1 宽带微功率无线通信系统框架
2.1.2 宽带微功率无线通信系统的数学模型
2.1.3 帧结构及重要参数设置
2.2 多径Rake接收机的关键技术
2.2.1 分集合并技术
2.2.2 Rake接收机原理
2.2.3 多径搜索及检测算法
2.2.4 相位估计与补偿
2.2.5 Chirp同步方法研究
2.3 Rake接收机去噪预处理算法研究
2.3.1 基于EMD分解的去噪算法
2.3.2 CEEMD与小波阈值算法的联合去噪算法
2.4 本章小结
第3章 Rake接收机及去噪算法设计与仿真
3.1 联合去噪算法设计与仿真
3.1.1 CEEMD自适应阈值选取
3.1.2 小波基函数和分解层数的选取
3.1.3 去噪算法性能对比
3.2 多径Rake接收机设计与仿真
3.2.1 峰值检测
3.2.2 相位估计算法仿真
3.2.3 合并方式仿真
3.3 去噪预处理联合Rake接收机性能仿真
3.4 定点仿真
3.5 本章小结
第4章 Rake接收机关键模块的FPGA设计及仿真
4.1 FPGA设计与工具介绍
4.1.1 FPGA简介
4.1.2 Verilog HDL语言
4.1.3 Modelsim和 ISE软件
4.2 总体接收机设计说明
4.2.1 整体框图
4.2.2 关于测试相关说明
4.3 接收机关键模块设计及软件仿真
4.3.1 去噪模块设计
4.3.2 FFT峰值计算模块设计
4.3.3 多径搜索模块设计
4.3.4 Rake接收模块设计
4.3.5 资源占用率
4.4 软件无线电平台搭建及仿真
4.5 本章小结
第5章 总结与展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间从事的科研工作及取得的成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于小波变换的光电传感器信号去噪技术[J]. 方海荣. 电子设计工程. 2019(19)
[2]CEEMDAN自适应阈值去噪算法在地震方向的应用[J]. 刘霞,宋启航. 重庆大学学报. 2019(07)
[3]基于小波阈值去噪与EMD分解方法提取润扬大桥振动信息[J]. 余腾,胡伍生,吴杰,李海锋,乔燕. 振动与冲击. 2019(12)
[4]基于USRP-RIO平台多带Chirp通信系统同步算法[J]. 乔新宇,郑霖,杨超,姚伟伟. 桂林电子科技大学学报. 2019(01)
[5]抗多普勒频偏的多天线Chirp-BOK最佳随相检测方案[J]. 仇洪冰,乔新宇,郑霖,杨超,姚伟伟,张静. 通信学报. 2018(07)
[6]最优小波基的改进阈值函数在管道泄漏检测中的研究[J]. 王秀芳,宋欣敏,贾瑞成,李博健,毕洪波. 化工自动化及仪表. 2018(01)
[7]基于MATLAB的CDMA系统RAKE接收机仿真分析[J]. 董亚芬. 山西大同大学学报(自然科学版). 2017(01)
[8]470～510MHz频段无线抄表系统干扰共存[J]. 许瑞琛,房骥,杜昊,王小波. 电信科学. 2017(01)
[9]微功率无线通信方式在电力抄表系统中的应用[J]. 陈孝周. 黑龙江科技信息. 2016(24)
[10]小波分解层数及其组合分量对短期风速多步预测的影响分析[J]. 王东风,王富强,牛成林. 电力系统保护与控制. 2014(08)
硕士论文
[1]基于经验模态分解（EMD）的地震信号噪声抑制方法研究[D]. 赵玉莹.吉林大学 2019
[2]变速率扩频通信系统的多径接收技术研究[D]. 杨静帆.电子科技大学 2018
[3]经验模态分解FPGA实现中的若干问题研究[D]. 奚彦彪.辽宁科技大学 2017
[4]WCDMA系统中抗多径干扰技术的研究[D]. 胡承铭.哈尔滨工业大学 2016
[5]多LEO卫星RAKE接收机关键技术研究与FPGA实现[D]. 张爽.北京邮电大学 2015
[6]拓展距离线性调频超宽带的检测和调制技术研究[D]. 陈金玉.解放军信息工程大学 2011
本文编号：3710200
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