反相对称法在频域中的应用和噪声相关系数的研究

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。在反相对称调制中，“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，如果两路噪声完全相同，那么这两路噪声将会被完全抑制掉，假定信道没有衰减，则接收信号的幅度是发送信号的二倍。一般情况下，两路噪声是不会完全相同的，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法的有效程度和应用范围，那么如何确定相关系数p的大小就成为问题的关键。本文提出了一种方法：利用输出信噪比来逆推相关系数p。 为证实这一思路的可行性，我们分别进行了计算机仿真和电路实验。本文以2FSK系统为例对PISM在频域中的应用进行了理论分析和仿真，从而证实了实际系统中噪声具有相关性和PISM法的可行性。 我们用专业数字仿真软件SYSTEMVIEW对2FSK通信系统进行验证，由于2FSK实际就是两路2ASK的合成，而这两路2ASK分别传送的是数字信号的原码和反码，恰好与PISM系统构成相吻合，它就是反相对称法在频域中的具体应用。仿真结果表明2FSK系统的理论误码率要远大于实际误码率，这一现象证实了噪声具有相关性，2FSK系统有效的利用了噪声的这种相关性，从而使实际误码率小于理论值。因为经典理论假定信道中的噪声为AWGN，其相关系数p为0，所以与实际情况不符。我们还进一步验证了噪声的相关系数p与信道带宽的宽窄、相邻信道的远近有关，带宽越窄、相邻越近则相关系数p越大。在相同的条件下，我们对2ASK和2PSK系统进行了仿真，发现这两个系统的理论误码率与实际误码率基本保持一致，这是因为这两个系统与2FSK系统不同，它们都没有利用噪声的相关性来提高信噪比。 在仿真的基础上我们又制作了实验电路，先用EWB进行电路仿真，仿真结果表明在输入信噪比为1:200的情况下仍能保证信号的可靠传输；而实验电路的测试结果表明，在输入信噪比为1:25时仍未发现误码出现。二者都远远超过了理论值。 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法的时域和空域模型。

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法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

第四章噪声相关系数ρ的确定和信道潜在传信率的研究

4.1噪声相关系数ρ的确定

4.2相关噪声下信道潜在传信率的研究

第五章PISM法在频域中的应用

5.1原理分析

5.2仿真验证

5.3实际测试

5.4实验电路的仿真与制做

5.4.1 EWB仿真

5.4.2电路制作

第六章基于反相对称法的曼彻斯特码解码系统

6.1基于PISM法的曼彻斯特码编解码器

6.2基于PISM法的曼彻斯特码解码器的抗噪声性能分析

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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