时域反相对称法和双入双出系统抗噪声性能的研究

摘要

通信环境的改变特别是在无线信道中人为噪声成为主要噪声源之后，如何利用人为噪声的相关性来提高信噪比，逐渐引起了人们的重视。反相对称法的基本原理正是利用带限噪声及其数字特征的相关性来消除噪声的，它能从强噪声中提取出弱信号，大大提高了信噪比。在反相对称法(Phase-Inversion Symmetric Method，PISM)中，“反相”的意思在发送端同时发送两路互为反相的信号，“对称”是指对两路信号的处理方式要尽可能一致，它们在信道中传输时所受到的干扰也基本一致。最后在接收端将接收到的两路信号相减，如果两路噪声具有一定的相关性，那么这两路噪声将会受到一定程度的抑制。一般情况下，两路噪声足不会完全相同的，但是如果两路噪声存在某种“相似”性，也就是如果两路噪声相关时，采用反相对称法就使噪声部分被消除，从而提高系统的输出信噪比。 不同噪声间相关系数p的大小决定了PISM的有效程度和应用范围，那么如何确定相关系数p的人小就成为问题的关键。因为经典理论假定信道中的噪声为AWGN，其相关系数p为0，而实际的通信系统不可能是无限带宽的，其中的噪声就应假定为窄带高斯白噪声，才与实际情况比较相符。因此，对窄带高斯白噪声相关性的研究就有必要深入探讨。 本文分析了数字系统中窄带高斯白噪声在时域上的相关性，提出了一种新的时域反相对称法，并对这种方法的抗噪声性能进行了理论分析，分析结果表明窄带高斯白噪声在同一时隙和相邻时隙都具有确定的相关系数p，并且相关系数p的大小只取决于所采用的滤波器的特性。此外，本文又提出了一种基于时域反相对称法的双入双出(Doule Input Double Output，DIDO)数字传输系统，它能有效地改善接收端的抗噪声性能。并且我们对它们的应用进行了一定的探讨。 我们用专业数字仿真软件SYSTEMVIEW对时域PISM的抗噪声性能和DIDO数字通信系统进行了仿真。仿真结果表明同一时隙和相邻时隙窄带高斯噪声具有相关性，并且窄带高斯噪声的相关性只与滤波器的特性及积分区间的长度有关。对DIDO系统的仿真结果表明，在第二路输出端，第一路信号功率被抑制了20dB以上；而在第一路输出端，第二路信号功率也被抑制了20dB以上。若精心调试效果还会更佳。当在信道中只传输一路PISM信号，并且加入高斯白噪声时，在输出端噪声被抑制了10dB。 最后对本论文的研究结果做出总结和下一步将要开展的计划，今后的研究重点是完善PISM的时域和空域模型，研究实际的通信系统。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 反相对称法概述

1.1 噪声的基本概念

1.2 反相对称法概述

第二章 国内外研究现状和反相对称法的研究意义

2.1 国内外研究现状

2.2 PISM的应用前景和理论意义

第三章 反相对称法的基本理论

3.1 反相对称法基本理论

3.2 反相对称法的抗噪声性能分析

第四章 时域反相对称法的研究

4.1 时域PISM基本原理

4.2 时域PISM的信号形式和解调方法

4.3 抗噪声性能分析

4.4 仿真

4.4.1 MatLab仿真

4.4.2 System-View仿真

4.5 本章小结

第五章 基于反相对称法的双入双出数字传输系统原理

5.1 抽样恢复的基本原理

5.2 PISM信号的时域的特点

5.3 DIDO系统基本原理分析

5.4 仿真验证

5.5 仿真结果

5.6 本章小结

第六章 DIDO-PISM的应用探讨

6.1 应用于曼彻斯特码解码器

6.1.1 基于PISM法的曼彻斯特码编解码器

6.1.2 基于DIDO-PISM的曼彻斯特码解码器的抗噪声性能分析

6.2 其它应用

6.2.1 CDMA 简介

6.2.2 基于PISM的CDMA

第七章 总结与展望

7.1工作总结

7.2 反相对称法的展望

参考文献

致 谢

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