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分数傅里叶变换域的频谱资源复用方法

作　者: 蒋子天
导　师: 沙学军
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 信息与通信工程
关键词: 分数傅里叶变换 离散算法 Chirp信号 多路复用传输
分类号: TN911.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 120次
引　用: 3次
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内容摘要


分数傅里叶变换(FrFT Fractional Fourier Transform)是傅里叶变换的一种广义形式,信号在分数阶傅里叶域上同时包含了信号在时域与频域的信息,使FrFT具有许多传统傅里叶变换不具备的性质,可用来处理非平稳信号。首先,本文利用经典分数傅里叶变换的基函数为Chirp信号的性质,即Chirp信号在某阶分数域产生能量聚集的特性。提出了基于FrFT的Chirp信号与单频载波e指数信号多路复用传输的方法。基于分数傅里叶变换的理论和分数域信号处理的特点,在保证利用分数傅里叶变换能够可靠分离Chirp信号和单频载波e指数信号的前提下,在固定频段内BPSK信号中的各单载波信号频谱之间插入并传输尽可能多的Chirp信号。达到提高频谱利用率的目的。通过仿真证明上述多路复用传输系统的性能优于传统BPSK系统的性能。其次,本文基于分数傅里叶变换分解型离散算法二提出了分数傅里叶变换离散算法硬件实现方案。文中先介绍了离散算法的实现步骤,即先对离散值进行两倍内插和量纲归一化;然后对归一化后的数据进行乘积-卷积-乘积形式的运算;最后对运算完的数据进行截取、两倍抽取和幅度补偿以得到最终的变换数据。然后介绍了硬件平台的硬件配置与软件设计,给出了系统框图和程序流程图。最后还给出了硬件平台的实测结果,并将实测结果与仿真结果进行比较和分析,证明了离散算法硬件平台的正确性。最后,本文根据前面提出的基于FrFT的Chirp信号与单频载波e指数信号多路复用传输系统,并利用分数傅里叶变换离散算法的硬件平台,提出了基于FrFT的Chirp信号与单频载波e指数信号多路复用传输系统的硬件实现方案。文中先介绍了系统的总体设计方案,给出了系统发射端和接收端的框图。然后介绍了系统的硬件和软件设计,给出了关键模块的功能参数描述和程序设计流程图。最后,给出了硬件平台的实测结果,将实测结果与仿真结果进行比较和分析,从硬件的角度证明了前面的结论,即多路复用传输系统的性能优于传统BPSK系统的性能。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章 绪论  9-13
  1.1 研究背景与意义  9-10
  1.2 分数傅里叶变换的提出与发展及国内外研究现状  10-12
  1.3 本文的主要工作和章节安排  12-13
第2章 分数傅里叶变换理论基础  13-23
  2.1 分数傅里叶变换定义与基本性质  13-15
    2.1.1 分数傅里叶变换的几种定义形式  13-15
    2.1.2 分数傅里叶变换的基本性质  15
  2.2 几种常见信号的分数傅里叶变换  15-17
    2.2.1 矩形函数  15-16
    2.2.2 正弦函数  16-17
    2.2.3 高斯函数  17
  2.3 分数傅里叶变换的离散算法  17-21
    2.3.1 量纲归一化  18-20
    2.3.2 分解型离散算法  20-21
  2.4 本章小结  21-23
第3章 基于FRFT 的多路复用传输  23-34
  3.1 Chirp 信号在分数傅里叶变换域的特性  23-26
  3.2 Chirp 信号与单频载波信号的多路复用传输  26-32
    3.2.1 基于FrFT 的多路复用传输的原理  26-28
    3.2.2 多路复用传输系统的模型及其分析  28-30
    3.2.3 多路复用传输系统的仿真结果及分析  30-32
  3.3 本章小结  32-34
第4章 FrFT 离散算法的硬件实现  34-44
  4.1 FrFT 离散算法  34-39
    4.1.1 离散数据的量纲归一化  34-35
    4.1.2 离散数据的分数傅里叶变换  35-39
  4.2 离散算法的硬件实现  39-43
    4.2.1 离散算法硬件平台的配置及算法实现流程  39-41
    4.2.2 硬件平台的实测结果  41-43
  4.3 本章小结  43-44
第5章 基于FrFT 的多路复用传输系统的硬件实现  44-64
  5.1 多路复用传输系统的总体设计方案  44-48
    5.1.1 多路复用系统的发射部分  45-46
    5.1.2 多路复用系统的接收  46-48
  5.2 多路复用传输系统的硬件设计与模块功能  48-54
    5.2.1 多路复用传输系统硬件设计  49-51
    5.2.2 多路复用传输系统同步和滤波模块的设计  51-54
  5.3 多路复用传输系统的实测结果分析  54-62
  5.4 本章小结  62-64
结论  64-66
参考文献  66-69
攻读学位期间发表的学术论文  69-71
致谢  71

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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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