双稳随机共振在微弱OFDM信号检测中的应用研究

摘要

考虑到双稳随机共振系统可以增强微弱输入信号，本文将双稳随机共振应用到微弱OFDM信号的预处理中，提高系统检测性能。在高斯白噪声背景下，建立了微弱OFDM信号作为输入信号的双稳随机共振系统模型，研究了OFDM阱间随机共振系统和OFDM阱内随机共振系统，并对系统的信号检测过程进行了仿真。论文的主要研究内容有： 1、阐述了双稳随机共振和OFDM的基本原理，介绍了双稳随机共振的系统模型，将随机共振经典理论中的绝热近似随机共振理论和线性响应随机共振理论作详细推导和分析，说明了随机共振理论在微弱信号检测中的作用。 2、在高斯白噪声背景下，以微弱周期正弦信号作为外界驱动信号，建立双稳随机共振信号检测系统模型，分析了双稳随机共振理论作为信号检测方法的机理。利用仿真实验，验证了双稳随机共振方法进行微弱信号检测的可行性，并且给出了系统的动力学方程Langevin方程的具体数值求解算法。 3、将双稳随机共振引入微弱OFDM信号的检测中，建立了OFDM信号的双稳阱间随机共振系统模型。研究了在噪声和系统参数两种调节方法下，双稳阱间随机共振系统对于微弱OFDM信号的检测性能，并且做了仿真实验。通过接收端OFDM信号星座图的聚集程度说明了双稳阱间随机共振系统对微弱OFDM信号的检测效果。 4、推导了双稳态系统的单阱近似模型，建立了OFDM信号的阱内随机共振系统。研究了在噪声调节和参数调节情况下，阱内随机共振系统对于微弱OFDM信号的检测性能。在仿真中．通过OFDM信号星座图的聚集程度反映阱内随机共振系统对微弱OFDM信号的检测效果。 研究结果表明：(1)随机共振理论可以用于微弱OFDM信号的检测中：(2)在高斯白噪声背景下，双稳阱间随机共振采统和阱内随机共振系统都可以增强微弱OFDM信号的传输，提高接收端微弱OFDM信号的检测性能；(3)噪声调节和参数调节都能使OFDM信号的双稳随机共振系统达到共振状态，并且都存在着最优的取值范围，使得共振效应最强，即系统对微弱OFDM信号的处理效果最佳。

目录

声明

1 绪论

1.1 课题研究的背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 几种传统的微弱信号检测方法

1.2.2 随机共振理论在信号检测领域的研究现状

1.2.3 OFDM信号的检测识别研究现状

1.3 本论文的主要工作和章节安排

1.4 本章小结

2 双稳随机共振理论及OFDM基本原理

2.1 双稳随机共振系统

2.2 随机共振经典理论

2.2.1 绝热近似理论

2.2.2 线性响应理论

2.3 OFDM 基本原理

2.3.1 OFDM基本思想

2.3.2 OFDM信号星座图

2.4 本章小结

3 双稳随机共振的微弱信号检测系统

3.1 双稳随机共振的微弱信号检测模型

3.1.1 双稳随机共振系统

3.1.2 双稳随机共振的信号检测机理分析

3.2 Runge-Kutta算法数值求解

3.3 随机共振信号检测过程仿真分析

3.4 OFDM随机共振检测系统模型的构建

3.5 本章小结

4 OFDM信号的双稳阱间随机共振系统

4.1 OFDM阱间随机共振系统的数学模型

4.2 OFDM信号驱动下的阱间随机共振系统模型

4.2.1 噪声调节OFDM阱间随机共振系统

4.2.2 参数调节OFDM阱间随机共振系统

4.3 双稳阱间随机共振系统的数值求解

4.4 OFDM阱间随机共振仿真分析

4.4.1 OFDM信号阱间随机共振仿真

4.4.2 噪声调节方法

4.4.3系统参数调节方法

4.5 本章小结

5 OFDM信号的阱内随机共振系统

5.1 阱内随机共振系统的推导

5.2 OFDM信号驱动下的阱内随机共振系统

5.2.1 OFDM阱内随机共振系统模型

5.2.2 噪声调节OFDM阱内随机共振系统

5.2.3 参数调节OFDM阱内随机共振系统

5.3 阱内随机共振系统的数值求解

5.4 OFDM阱内随机共振仿真分析

5.4.1 噪声调节方法

5.4.2 系统参数调节方法

5.5 仿真效果对比分析

5.6 本章小结

6 结论

6.1 全文总结

6.2 工作展望

致谢

参考文献

攻读学位期间主要研究成果