带限噪声下基于Duffing振子的信号检测方法研究

摘要

信号检测是通信领域的重要环节，无论是合作方抑制频偏的信号接收还是非合作方扫描信号的信号检测，都需要先准确地检测到信号的载波频率。而现代通信要求在更低的信噪比条件下，利用更少的先验知识，检测更复杂的信号，为此人们提出利用非线性方法代替传统的线性方法实现低信噪比的信号检测。
　　非线性方法对噪声的抵抗能力强，能够在更低的信噪比条件下检测信号，但是目前还停留在理论阶段，没有实际应用。Duffing振子作为混沌理论的典型代表是一个很好的非线性系统，能够用来检测信号的载波频率，但是传统的基于Duffing振子的信号检测方法都是在宽带噪声的基础上研究的，而且只关注了一个信号的问题。为此，本论文以高功率谱密度带限高斯噪声为基础，利用单音信号模拟信号之间的干扰，研究基于Duffing振子的新的信号检测方法，以适合更加普遍的通信环境。
　　本论文首先研究了Duffing振子的基本原理，对差分振子进行分析，得到更合适的参数及阈值选择方法。然后分析了高功率谱密度带限噪声对传统的Duffing振子检测信号方法的影响，验证了Duffing振子对噪声和单音干扰的抵抗能力。进而将噪声带入到 Duffing振子的模型中，得到了在高功率谱密度带限噪声条件下的Duffing振子新状态，理论推导了 Duffing振子周期状态出现概率随策动力幅值初始值的变化规律，并重新定义了广义周期状态和广义混沌状态，通过检测PSTR（周期状态持续时间比重）稳定值判断Duffing振子状态。随后在此基础上提出了广义间歇混沌现象及理论，并建立了基于广义间歇混沌的信号检测方法。最后利用MATLAB设计了信号检测平台，验证了在高功率谱密度带限噪声条件下，基于广义间歇混沌的信号检测方法在单信号和多信号检测中的可行性，并通过与其他检测方法的比较，验证了该方法的优越性。

目录

第1章 绪 论

1.1.1 论文背景

1.1.2 研究的目的和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要内容及论文结构

第2章 Duffing振子检测信号的基本原理

2.1 Duffing振子的基本原理

2.2 基于Duffing振子的信号检测方法

2.2.1 Duffing振子在通信环境下的应用

2.2.2 基于间歇混沌理论的信号检测方法

2.2.3 基于振子阵列捕获的信号检测方法

2.3本章小结

第3章 Duffing振子的广义间歇混沌

3.1 Duffing振子对噪声和单音干扰的抵抗能力

3.1.1 Duffing振子对噪声的抵抗能力

3.1.2 Duffing振子对单音干扰的抵抗能力

3.2 噪声环境下Duffing振子模型

3.3 广义间歇混沌现象及状态判断方法

3.4 本章小结

第4章 基于广义间歇混沌现象的信号检测方法

4.1 基于Duffing振子的频率捕获方法

4.2.1 待测信号生成平台

4.2.2 频率检测平台

4.3 检测性能分析

4.3.1 单信号检测性能比较

4.3.2 多信号检测的结果

4.4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及其它成果

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致谢

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