基于EBPSK/MPPSK的模拟调幅广播数字化的研究

基于超窄带调制技术的模拟调幅广播数字化方案能够在不改变载波包络传输模拟音频的基础上利用载波相位实现数字信息的传输,具有无需进行频谱调整和新的频率规划实现模拟广播到数字广播平滑过渡的优点。介绍了基于EBPSK/MPPSK调制的模拟调幅广播数字化方案,并从应用的角度及结合仿真结果讨论了此方案在用于AM广播数字化时应考虑的问题。

基于相干解调的EBPSK/MPPSK性能的研究

在目前发表的文献中均提到超窄带调制技术是否可信、能否实现的关键就是接收滤波器的设计。国内的研究团队也在近几年提出了一种名为"冲击滤波器"的接收滤波器,能够在提高EBPSK/MPPSK性能的同时简化接收机的复杂度。文中采用传统的相干解调的方法对EBPSK调制信号进行恢复,研究了超窄带调制中不同参数的改变对解调性能的影响,对基于冲击滤波器解调和相干解调等两种解调性能进行了仿真对比,给出了仿真结果。

基于前馈神经网络的MPPSK接收机位同步方法研究

目前,在通信领域,深度学习(deep learning,DL)被认为是处理无线通信物理层的有效工具之一,有诸如自动调制识别、信道估计等方面应用。针对DL接收机设计中的同步问题,提出了一种在多元位置相移键控(m-ary position phase shift keying,MPPSK)调制方式下的滑窗式位同步方法。首先,训练一个前馈神经网络,作为码元的分类器;然后,使用滑动窗口在信号的采样点上滑动,每个窗口中的信号作为输入送入神经网络,得到的输出作为码元的判决准确度;最后,在滑动过程中,取置信度最高的采样点为同步点。通过仿真实验证明了同步的可靠性和精确性。

EBPSK调制信号功率谱分析

调制技术对数据传输效率有重要意义。提出EBPSK调制方法,推导了其功率谱解析表达式,给出EBPSK在不同调制指数时功率谱理论值与仿真结果,验证了理论分析的正确性。同时,揭示了EBPSK已调信号功率谱随调制角变化的规律;并对功率谱、频谱效率及其与抗干扰性能关系进行了分析。

EBPSK调制波的正交性及功率谱分析

波形正交性与功率分布特性直接关系到信号的解调与带宽.通过导出EBPSK调制相关解析式和功率谱表达式,并进行计算机仿真,给出EBPSK正交解与功率谱分布,得到占空比为1,相移π/2的正交功率谱最优解,指导EBPSK波形参数选择.符号相关性大,功率分布集中,但解调性能差;符号相关性小,解调性能好,但功率分布扩散.最优正交EBPSK波形的功率谱,减少了线谱分量,功率分布集中,频谱得到压缩,带宽效率得到改善;同时,符号正交,解调相对容易,符号的正交性和带宽的高效率得到较好的折衷.

一种新的MPPSK调制解调器实现结构

为了简化多元位置相移键控(MPPSK)接收机的结构并提升其解调性能,给出了一种MPPSK调制器的实现结构,并提出了一种全新的基于冲击滤波多路判决的MPPSK解调器实现结构.该解调器结构先对冲击滤波器的输出信号取绝对值并进行低通滤波处理,再将得到的冲击包络通过由不同位同步信息控制的抽样判决器,将判决结果叠加,即可得到最终的符号序列.仿真结果表明,与基于锁相环的解调器结构相比,该解调器的结构更简单,解调性能更好.随着进制数的增大,MPPSK调制信号功率谱的边带线谱逐渐降低甚至消失,从而紧缩了信号功率谱,降低了邻道干扰,提高了频谱利用率.因此,在加性高斯白噪声信道条件下,该实现结构具有较强的应用优势.

基于SVM判决的RS编码EBPSK调制解调器

冲击滤波器能将扩展的二元相移键控(extended binary phase shiftkeying,EBPSK)调制信号的相位跳变转化为幅度冲击,从而突出了"0"和"1"码元的波形差异.为了充分利用该特性,文中设计了基于支持向量机(support vectormachine,SVM)判决的RS编码EBPSK调制解调器.简述了EBPSK调制解调原理,并利用SVM的分类能力给出了EBPSK检测模型.对二元相移键控BPSK和EBPSK的性能进行对比,设计了基于SVM的RS编码EBPSK调制解调器.仿真结果表明:1)以比特每秒/赫兹/信噪比为综合指标,EBPSK系统性能优于BPSK;2)在AWGN信道下,当误码率为10^(-4)时与自适应门限判决的RS编码EBPSK调制解调器相比,基于SVM的调制解调器可获得约1 dB的编码增益.

转换精度有限时EBPSK-MODEM的性能仿真

针对当前频率资源紧缺的现状,提高频谱利用率已成为通信技术研究的重要目标,而EBPSK调制可提高频谱利用率。讨论了如何利用Simulink进行EBPSK-MODEM系统仿真与研究,给出了具体的仿真模型,并利用该模型得到了系统在不同DAC和ADC采样率及量化位数时的解调性能。仿真结果表明,在DAC和ADC的有限数据转换精度对于EBPSK-MODEM解调性能的影响中,采样率要比量化位数明显得多。这对于硬件实现很有参考价值。

EBPSK及其优化调制信号的二阶循环平稳特性分析

在分析扩展二元相位键控调制(Extended BPSK调制,以下简称EBPSK调制)及其优化调制信号模型的基础上,证明其具有循环平稳特性。进而建立了EB-PSK及其优化调制信号的二阶循环平稳模型,推导了相应的理论计算公式,并通过仿真详细分析了调制参数对其循环平稳特性的影响。理论及仿真表明,循环平稳特性分析不仅为EBPSK及其优化调制信号的信息传输和接收提供了参考,而且为该类调制信号提供了一种新的通信信号处理方案。

一种随机极性MCP-EBPSK调制解调器

为改善随机极性的连续相应的扩展二元相移键控(CP-EBPSK)调制信号的频谱结构,该文提出一种带功率谱形状调节系数的随机极性修正CP-EBPSK(Modified CP-EBPSK,MCP-EBPSK)调制解调器。阐述了随机极性MCP-EBPSK调制的基本原理,给出了无随机极性的MCP-EBPSK调制理论功率谱表达式。同时,设计了合适的数字冲击滤波器用于解调,给出了无编码的随机极性MCP-EBPSK通信系统框图,分析和验证了该类调制信号的功率谱特性和解调性能,并对多径信道上的解调性能进行了仿真。仿真结果表明:新的调制方式通过对功率谱形状的调节,不仅频谱利用率更高,解调性能也更好;现阶段,该系统不适合在无线信道传输,有望在有线信道上率先获得应用。

基于SVM分类的EBPSK信号解调判决

为了改善扩展的二元相移键控(EBPSK)系统在低信噪比下的误码率性能,针对解调端冲击滤波器输出信号的特点,引入支持向量机(SVM)分类方法.在滤波器输出的中频信号中选取少量采样点进行判决,仿真显示,可以得到较高的信噪比增益.误码率在10-4时,比积分判决方法获得1.8 dB的信噪比增益.不同核函数产生不同的支持向量机算法,进而对线性和径向基核函数作了分析,同时,对不同的特征点提取以及不同的训练码元个数对判决结果的影响作了较为详细的分析.通过仿真发现,用少量特征点和训练码元便可以获得较好的性能,因此,在EBPSK系统中采用SVM分类判决法降低误码率是一种较有效的方式.

混合蛙跳算法优化的支持向量机EBPSK检测器

为了充分利用"0","1"码元经过冲击滤波器后的波形差异和有效改善基本支持向量机经典训练方法容易陷入局部最优的缺陷,设计了混合蛙跳算法优化的支持向量机EBPSK检测器.首先,从经过冲击滤波器的"0","1"码元原始数据中提取训练集和测试集,并进行归一化处理;然后,利用混合蛙跳算法的全局寻优能力在训练集空间搜索支持向量机的支持向量和分类阈值,并用训练过的支持向量机对测试集分类.将混合蛙跳算法优化的支持向量机的检测效果与基本支持向量机以及幅度积分判决进行了对比,结果表明:基本支持向量机检测效果要好于幅度积分判决,混合蛙跳算法优化的支持向量机具有更好的检测精度,检测效果优于前两者.

RS编码的EBPSK调制解调器性能仿真

EBPSK是一类不对称的二元相移键控调制技术,即在码元周期T内的键控调制时段τ<T,对其引入信道编码后的系统性能尚未揭示。首次在EBPSK系统中引入RS信道编码以及分组交织、卷积交织等技术,考察了RS编码的EBPSK在AWGN信道及Rayleigh衰落信道下的传输性能。此外,为满足短数据突发通信场合,还考虑了RS码的短码优选问题。至此一个基于Matlab/Simulink的带有纠错编译码及交织技术的EBPSK-MODEM的软件仿真系统基本搭建完毕,为进一步的深入研究、硬件实现和实际应用奠定了基础。

压缩感知在多载波EBPSK雷达中的应用

将压缩感知(CS)技术应用于多载波相位编码脉冲雷达中,分析了该雷达的目标时延和多普勒频率估计以及不同频点散射系数估计的性能.对比了在不同目标数条件下采用BCoSaMP重构算法时EBPSK与BPSK的目标时延和多普勒频率估计性能,并估计了雷达的目标散射系数.仿真结果表明:基于CS的密集多载波雷达的目标检测性能优于正交多载波雷达,而且在正交与密集多载波条件下,EBPSK调制的目标检测性能优于BPSK调制;目标散射系数估计精度与信噪比呈对数关系,在低信噪比时EBPSK调制的目标散射系数估计性能优于BPSK调制.理论分析与仿真结果表明了CS技术在降低信号的采样频率方面的有效性和可行性.

EBPSK调制的波形优化

为使调制波形适应不同信道条件,利用扩展的二元相移键控(EBPSK)功率谱结构及特性对其基本波形进行优化,得到带宽更窄、边带抑制水平更好的EBPSK调制波形.通过修改基本调制波形表达式,控制已调信号功率谱中线谱的分布.在波形结构表达式中引入波控参数α,通过调节该参数,可以自由控制边带抑制水平及载波强度,以适应不同信道干扰条件,实现自适应调制.选择合适的调制指数及波控参数α,可以使边带低于-60dB,因而,可利用现有的频谱间隙实现混合调制,共享频谱,提高频谱效率.

一种基于时分的EBPSK多载波实现方式

为了实现扩展的二元相移键控(EBPSK)调制的多载波传输,提出了一种基于时分的EBPSK多载波实现方式.首先,利用叠加原理,通过观察冲击滤波器的输出波形,分析了多路EBPSK信号间干扰的原因;然后,给出了消除信号间干扰的具体思路,即将临道信号相对延迟,使各路载波的判决区域在时间上区分开,避免判决区域的碰撞;最后,通过仿真,对比了不同时间保护间隔下基于时分的EBPSK多载波与单载波的误码率性能.仿真结果表明,时间保护间隔为0时干扰较大,多载波的误码率性能较差.在合适的时间保护间隔下,多载波的误码率性能几乎与单载波一致.基于时分的EBPSK多载波实现方式能够有效消除各路EBPSK信号间的干扰,使得多路EBPSK信号同时传输且误码率性能损失不明显.

EBPSK信号混沌振子检测原理与性能分析

针对扩展二元相移键控(Extended BPSK,EBPSK)信号应用中一直存在的"接收滤波器设计"之技术瓶颈的问题,从数字通信系统对解调的基本要求出发,不追求利用"特殊机理的滤波器"对EBPSK信号进行精确的恢复,而是寻求利用混沌振荡器来判断发射端发射的是哪一个波形,从而完成EBPSK信号的解调。据EBPSK调制信号的特点和Duffing振子微弱信号检测原理,研究了EBPSK信号的混沌振子检测原理,设计了EBPSK信号的Duffing解调器,并通过仿真实验验证了该解调器的抗噪声性能。并且提出了Duffing振子利用内置驱动力的能量抗衡噪声概念,从能量的角度解释了Duffing振子的抗噪声机理。

二阶锁相环的EBPSK信号解调分析

高效的调制和解调技术对数据传输具有重要的意义。该文在已有的EBPSK传输系统基础上,详细讨论了EBPSK信号采用二阶锁相环解调时鉴相器的输出信号结构。首先通过建立锁相环的线性化模型,对比分析了不同阻尼系数的相位阶跃误差响应和矩形相位误差响应,推导了理想状态下鉴相器输出的波形表达式。其次在包含窄带高斯噪声的条件下研究了EBPSK信号解调的最佳积分限取值,给出了相应的仿真结果。分析表明,在一定的信噪比条件下,只要锁相环能由捕获状态恢复到跟踪状态,就能保证EBPSK信号的有效解调。

基于模式的自制小波在EBPSK信号检测中的应用

为了改善基于小波的超窄带信号的检测率,提出了根据信号的模式构建小波的方法.以扩展二元相位键控的"1"信号为例,采用常数正交函数空间投影法构建了对应的unb1小波,并与经典的Haar,db系列、Symlet系列、Coiflet系列、Biorspline系列、逆Biorspline系列、离散美尔、高斯系列、墨西哥帽和Morlet小波进行比较.分析结果发现,所提出的unb1小波性能较好,能够检测出信号的位置和尺度,且在噪声强度大于信号强度的情况下亦可工作.因此,基于模式的自制小波用于超窄带信号检测是可行的.

EBPSK载波同步中的相位误差分析

载波同步是通信中的重要环节。该文分析了EBPSK载波同步中的相位误差。首先在包含窄带高斯噪声的条件下,通过建立锁相环线性化模型,推导了EBPSK载波恢复中的输出相位噪声方差;其次在相同的参数条件下,与BPSK的平方环和Costas环输出相位噪声方差进行对比,给出了不同输入信噪比和环路带宽下的仿真结果。研究表明,在EBPSK占空比1:9,相位跳变π/4,输入信噪比小于6 dB时,恢复出的载波要比BPSK更加精确。