频移滤波器信号分离的DSP实现及其抗干扰性能研究

摘要

本课题是国家自然科学基金项目“循环平稳理论在复杂无线通信系统中的若干算法研究”(60472053)和江苏省高技术研究项目“个人信息终端在智能化信息家电中的应用技术研究”(BG2006002)的研究内容之一,其主要任务包括频移滤波器的性能分析、频移滤波器的数字信号处理器(DSP,Digital Signal Processor)实现、频移滤波器抗干扰应用的研究以及家域网系统的开发四个方面。理论部分重点研究了直接序列扩频系统中的频移滤波器窄带干扰抑制的性能分析和频移滤波器在多个无线个域网接入家域网场景中的抗干扰应用；实践部分主要是参与在DSP平台上实现用于频谱重叠信号分离的频移滤波器以及参与实现基于蓝牙的家域网多重接入控制系统。 论文首先对直接序列扩频系统中的频移滤波器窄带干扰抑制进行了性能分析。在循环平稳理论和频移滤波器原理的基础上,提出了频移滤波器在直接序列扩频系统中的窄带干扰抑制模型与算法,分析了频移滤波器最小均方误差在不同训练序列下的等效性及其随数据积累点数变化的收敛特性,推导了基于近似高斯分布假设下系统误码率的表达式,分析了频移滤波器和传统时域滤波器抗干扰性能的差异,并给出了这种差异与系统扩频因子以及所采用的循环频率个数的关系。仿真结果验证了理论分析和推导,论证了该模型和算法的可行性与优越性。 在频移滤波器的DSP实现方面,参与了DSP信号分离程序的编写与调试工作。论文在分别介绍了DSP系统和DSP开发平台之后,重点论述了DSP程序设计与系统调试情况,阐明了用于频谱重叠信号分离的频移滤波器的DSP实现过程,并通过一系列的频谱重叠信号分离前后的频谱效果对比图论证了DSP实现的频移滤波器优良的信号分离性能。 在抗干扰应用方面,介绍了家域网和无线个域网的总体结构及其使用的主要无线通信协议,提出了多个无线个域网接入家域网的总体结构和安全接入机制,分析了IEEE 802.11b、Bluetooth与Zigbee的频谱互干扰问题以及频移滤波器信号分离的原理,提出了频移滤波器在多个无线个域网接入家域网场景中的抗干扰模型。仿真结果验证了频移滤波器在2.4GHz频段良好的抗干扰性能。 在家域网系统的设计与实现方面,参与研制了基于蓝牙的家域网多重接入控制系统,主要工作侧重于家域网网关程序和信息家电蓝牙模块程序的编写与调试工作。基于蓝牙的家域网多重接入控制包括家域网Internet接入控制、家域网PSTN(Public Switched Telephone Network)接入控制和家庭控制子网的实现。此外。还简单论述了基于IEEE 802.11b的家域网视频传输的设计与实现。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：图表目录、符号说明、缩略语

声明

第1章绪论

1.1引言

1.2课题研究的内容与难点

1.2.1课题的研究内容

1.2.2课题的研究难点

1.3论文的主要工作及章节安排

第2章直扩系统中频移滤波器窄带干扰抑制的性能分析

2.1引言

2.2循环平稳理论与频移滤波器

2.2.1循环平稳信号

2.2.2维纳滤波与循环维纳滤波

2.2.3自适应算法

2.2.4频移滤波器

2.3直扩系统中的频移滤波器窄带干扰抑制模型与算法

2.4频移滤波器性能分析

2.4.1系统最小均方误差性能分析

2.4.2系统误码率分析

2.4.3仿真结果

2.5本章小结

第3章用于频谱重叠信号分离的频移滤波器的DSP实现

3.1引言

3.2 DSP系统概述

3.2.1 DSP系统

3.2.2 DSP系统的开发流程

3.3 DSP开发平台

3.3.1 DSP芯片

3.3.2 A/D，D/A转换芯片

3.3.3 DSP开发板

3.3.4 TLV1572和TLN5617A与TMS320C6713的连接

3.3.5 DSP的集成开发环境

3.4用于频谱重叠信号分离的频移滤波器的DSP实现

3.4.1 DSP程序设计与系统调试

3.4.2用于频谱重叠信号分离的频移滤波器的DSP实现过程

3.4.3信号频谱效果对比图

3.5本章小结

第4章多个无线个域网接入家域网的抗干扰机制研究

4.1引言

4.2家域网与无线个域网概述

4.2.1家域网总体结构

4.2.2无线个域网总体结构

4.2.3家域网和无线个域网的通信协议

4.3多个无线个域网接入家域网

4.3.1多个无线个域网接入家域网的总体结构

4.3.2无线个域网标识和统一设备序列号

4.3.3接入点MAC层协作方案

4.4频移滤波器在多个无线个域网接入家域网场景中的抗干扰应用

4.4.1 IEEE 802.11b和Bluetooth以及Zigbee的频谱与互干扰分析

4.4.2频移滤波器频谱重叠信号分离的原理

4.4.3频移滤波器抗干扰模型

4.4.4仿真结果

4.5本章小节

第5章家域网多重接入控制和视频传输的设计与实现

5.1引言

5.2家域网无线传输技术概述

5.2.1蓝牙技术

5.2.2 IEEE 802.11b标准简介

5.3嵌入式系统概述

5.3.1嵌入式系统的基本结构

5.3.2嵌入式硬件平台

5.3.3嵌入式操作系统

5.3.4嵌入式系统开发

5.4家域网多重接入控制系统软硬件的设计与实现

5.4.1家域网网关的硬件设计与实现

5.4.2家域网网关的软件设计和开发

5.4.3移动控制终端的设计与实现

5.4.4信息家电终端的设计与实现

5.5基于蓝牙的家域网多重接入控制的设计与实现

5.5.1 Internet接入控制

5.5.2 PSTN接入控制

5.5.3家庭控制子网的设计与实现

5.6基于IEEE 802.11b的家域网视频传输的设计与实现

5.7本章小结

结束语

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间的研究成果