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- 支持航空通信信号波形设计的频谱检测技术研究与实现
- 作者： 邓荣平 来源： 电子科技大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： 频谱检测 航空通信 FCME FPGA 排序
- 描述： 航空通信环境复杂多变,飞行器不同的飞行状态会导致不同的信道衰落形式,在与其他通信系统处于频谱共享通信或非协作通信方式下,其通信信号波形的设计可以根据实际频谱使用状态及时调整,从而提高通信效率。在对实际的频谱使用状态进行监测时,频谱检测技术尤为重要。一般的时域检测技术只能检测干扰信号的存在与否,而频域检测可检测出干扰信号存在的位置,从而根据实际情况设计通信信号波形。因此本文主要针对支持航空通信波形设计的频域检测技术进行了研究和实现。首先,本文分析了频域能量检测算法,对其进行了详细的算法推导。由于频域能量检测中的快速傅里叶变换(Fast Fourier Transformation,FFT)会带来频谱泄露,因此说明了频谱泄露的形成机理,并给出了几种能抑制频谱泄露的窗函数性能。由于一般的门限估计方法存在受信号特征影响的缺点,因此介绍了可根据噪声变化实时动态变化门限的前向连续均值去除(Forward Consecutive Mean Excision,FCME)算法,并对部分带干扰、单音干扰、多音干扰的检测性能进行了仿真分析。然后,在不同的干扰信号下,仿真分析了检测对系统传输性能的影响,实际检测与理想检测下的误码率曲线基本吻合。分析了干扰信号到达接收机发送机两端的最大路径损耗,在巡航场景下,对两端检测得到的频谱标记差异进行了仿真分析,并对不同干扰下的传输性能进行了仿真,结果表明在航空通信中干扰源处于任何位置时,整个系统均具有较好的传输性能。最后,完成了基于现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)的检测链路实现,并对检测链路的性能进行了验证。检测链路分为基带处理模块、频域求幅值模块和检测模块,文中对检测链路各模块的设计思路和实现过程进行了详细的说明,基带处理模块包括下变频和下采样;频域求幅值模块包括加窗、FFT、幅值计算和帧累加;检测模块实现了FCME算法,包括迭代操作及排序算法,排序中分别对冒泡排序和堆排序详细的说明了设计过程,使用堆排序可大幅减少检测处理的时间。