长波无线通信信道模拟与随机共振信号处理实验研究

摘要

随着船舶通信的发展，人们对长波通信的通信传输质量追求越来越高。长波通信往往面临来自大气的强烈天电噪声干扰和信号通过海水后功率较小的问题，而随机共振信号增强技术研究的是转化噪声能量增强信号的问题，本文研究内容就是将随机共振信号增强技术应用到长波通信的场景当中，并完成长波通信试验系统的设计与实现。 随机共振原理已被应用于信号检测领域，但其被应用于实际无线通信领域的系统和设备尚未见报道。本文以此为出发点，结合随机共振原理更适用于低频的特性，探究了随机共振理论与长波通信系统结合的可能性。从传统随机共振理论和其模拟电路实现出发，说明它的局限性，接着针对长波通信应用场景，提出超阈值随机共振理论，确定由此理论推导出的归一化Clipper为长波通信信号预处理中较好的方法。 本文进行了长波通信信号传播的环境分析和信道模拟。介绍了长波信号传播过程中叠加的大气天电噪声模型，确定了其分布特性，针对此模型在硬件电路中模拟生成此种噪声。其次，介绍了长波信号通过海水的传播特性，根据此模型使用模拟电路实现对海洋衰落信道的模拟。 最后，本文介绍了长波通信试验系统接收机部分的设计与实现。主要介绍了使用多核DSP设计的接收机整体硬件构成和每个模块的实现程序流程。利用DSP的三个核分别实现了基于随机共振信号增强方法和其他两种常用工程信号处理方法的三种长波信号接收机。最终搭建了完整的长波通信试验系统，并在系统中并行测试了三个接收机的误码率性能测试结果。

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