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基于分数傅立叶变换的Chirp信号多址方式与接收方法研究

作　者: 邱昕
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: 分数傅立叶变换 Chirp信号多址超宽带接收机
分类号: O174.22
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

分数傅立叶变换(FrFT, Fractional Fourier Transform)作为傅立叶变换的推广,可以理解为时频平面上的旋转算子。由于其具有很多传统傅立叶变换不具备的性质,目前已在信号处理等领域受到了较大的关注。本文研究了基于分数傅立叶变换的调制、多址及接收三方面的内容。作为一种对广义的调制方式的应用,本文利用分数傅立叶变换对信息进行加密处理,设计了基于分数傅立叶变换的保密通信系统。仿真结果表明本系统具有较好的保密性能。此外,当Chirp信号作为载波实现多进制调制时,其系统性能与采用正弦载波的传统系统相当。Chirp信号特定阶次的分数傅立叶变换为一个冲击函数,通过峰值检测时可以实现有效地分离。基于此,在多址方面,本文介绍了三种多址系统。首先分析了采用Chirp信号分数域峰值判决的多址系统的性能,通过对用户中心频率的安排可以基本避免用户间的干扰。其次本文介绍了一种不等功率谱密度的分数傅立叶变换域调制解调方法,通过对用户占用的带宽进行设置,实现用户的分配,该系统对抗单频干扰存在一定的优势。最后本文设计了一种超宽带多址系统。该系统中采用与时分多址相结合的方式,用户占用相同的带宽,满足功率谱密度的规范。用户间相互准正交,通过分数域滤波可以得到较好的系统误码性能。在接收机设计方面,本文对超宽带中的接收方式进行了研究。设计了两种基于分数傅立叶变换的超宽带接收机。基于相位信息的TR接收机,通过对信号相位信息的估计可以得到比传统的时域TR接收机更好的系统性能,并可以取得更高的传输速率。基于分数傅立叶变换的Rake接收机,在分数域上实现多径的分离与接收,避免了时域接收机难于实现信号多径分离的难题。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-16
  1.1 课题背景及意义  9-10
  1.2 分数傅立叶变换的研究现状  10-12
    1.2.1 离散算法  10-11
    1.2.2 信号的检测与参数估计  11
    1.2.3 信号的滤波  11-12
  1.3 基于Chirp 信号的调制、多址及接收方法  12-14
    1.3.1 调制解调及多址方法  12-13
    1.3.2 接收方法  13-14
  1.4 本文的主要研究内容和结构  14-16
第2章分数傅立叶变换理论基础  16-26
  2.1 分数傅立叶变换的定义及基本性质  16-19
    2.1.1 分数傅立叶变换的几种定义形式  16-18
    2.1.2 分数傅立叶变换的基本性质  18
    2.1.3 分数相关  18-19
  2.2 分数傅立叶变换的离散算法  19-22
    2.2.1 分解型离散算法  19-21
    2.2.2 分解型离散算法的量纲归一化  21-22
  2.3 Chirp 信号的分数傅立叶变换特性  22-24
  2.4 本章小结  24-26
第3章基于Chirp 信号的调制解调方法及其在保密通信中的应用  26-36
  3.1 Chirp 信号的一般性质及传统调制方法  26-28
  3.2 基于Chirp 信号线性调频率的调制方法  28-30
  3.3 FrFT 在保密通信中的应用  30-33
    3.3.1 系统介绍  30-31
    3.3.2 仿真结果及分析  31-33
  3.4 基于Chirp 信号的多进制调制  33-34
  3.5 本章小结  34-36
第4章基于Chirp 信号的多址接入方法  36-49
  4.1 基于峰值检测的多址方法  36-39
    4.1.1 截断Chirp 信号特性分析  36-37
    4.1.2 多址性能分析  37-39
  4.2 不等功率谱密度的分数傅立叶变换域多址方法  39-43
    4.2.1 系统介绍  40-41
    4.2.2 仿真结果及分析  41-43
  4.3 超宽带中基于 Chirp 信号的多址方法  43-48
    4.3.1 脉冲信号设计  44-45
    4.3.2 系统介绍  45-47
    4.3.3 仿真结果及分析  47-48
  4.4 本章小结  48-49
第5章基于分数傅立叶变换的超宽带接收机设计  49-60
  5.1 IEEE 802.15.3a 推荐的UWB 信道模型  49-51
  5.2 基于分数傅立叶变换的Chirp 超宽带TR 接收机设计  51-55
    5.2.1 传统的超宽带TR 接收机  51
    5.2.2 基于脉冲位置调制的TR 接收机  51-53
    5.2.3 基于相位信息的TR 接收机  53-55
  5.3 基于分数傅立叶变换的Chirp 超宽带Rake 接收机设计  55-59
    5.3.1 系统介绍  56-57
    5.3.2 仿真结果  57-59
  5.4 本章小结  59-60
结论  60-62
参考文献  62-68
攻读学位期间发表的学术论文  68-70
致谢  70

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