2022年乘性噪声干扰下的通信信号偏差控制器设计方案与分析研究.docx

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1、乘性噪声干扰下的通信信号偏差掌握器设计与讨论- 电气论文乘性噪声干扰下的通信信号偏差掌握器设计与讨论孙梅 1，周晓东 2（ 1. 四平职业高校，吉林四平136002 ； 2. 长春工业高校，吉林长春130012 ）摘要：乘性噪声干扰相对于加性噪声干扰具有更强的时变特性和抗滤波性，传统方法难以实现有效的滤波掌握，乘性噪声在远程无线通信中会导致信道偏差，为解决这一问题提出了一种基于窄带阻抗匹配的乘性噪声干扰下的通信信号偏差掌握方法，并进行掌握器的硬件系统设计；设计了基于窄带阻抗匹配远程通信信号的乘性噪声干扰滤波算法，以此为基础进行通信信号偏差掌握器系统硬件电路设计；在 EPM7128AETI100

2、上连入各芯片的读 / 写程序，得到3 种通信信号偏差复位方式，采纳MAX7000AE系列器件实现硬件接口设计， 采纳分段拟合的方式补偿非线性失真，实现乘性噪声干扰滤波器设计和信号偏差掌握器设计；试验结果说明，采纳该设计系统能有效滤除了通信信号中的乘性噪声污染，接收信号及其频谱的畸变得到有效补偿，改善了通信质量，提高了远程无线通信的稳固性和牢靠性；关键词 ：乘性噪声；噪声干扰；通信信号；偏差掌握；系统设计中图分类号：TN911.34文献标识码：A文章编号： 1004.373X（ 2021 ）20.0005.03Designandresearchofcommunicationsignaldevia

3、tion controllerin multiplicative noise interferenceSUN Mei1，ZHOU Xiaodong2（ 1.SipingVocationalCollege ， Siping136002 ， China ； 2.Changchun University of Technology， Changchun 130012，China ）Abstract ：Multiplicativenoiseinterference，comparedwiththe additive noise interference，has more strong time.vary

4、ingcharacteristicandfilteringresistanceperformance， butitis difficultfortraditionalmethodtorealizetheeffectivecontrolofthefilteringbecause multiplicative noise can cause channel deviation in the remote wireless communication. In order to solve thisproblem， a control method of the communicationsignal

5、deviationinmultiplicativenoiseinterference based on narrow.band im.pedance matching is proposed to design thehardwaresystemofthecontroller.A multiplicativenoiseinterference filtering algo.rithm based on narrow.band impedance matching remote communicationsignalwasdesigned.Basedonthisalgorithm， a hard

6、.ware circuit was designed for the communication signal deviationcontroller system. The read and write program in each chip isconnected on EPM7128AETI100 to obtain the three kinds of communication signal deviation reset mode. MAX7000AE is used torealize hardware interfacedesign.Thenonlineardistortio

7、niscompensatedbyusingthesegmentationfittingmode.Withtheabovementionedmethods， the design of the multiplicative noise interference filter and signal deviationcontrollerwas realized.Theexperimentalresultsshowthatthesystemcan effectively filter the multiplicative noise pollution in communicationsignal

8、， compensate the distortion of the received signal and its spectrum ， improve the quality of communication ， and enhance the stabilityand reliability of remote wireless communication.Keywords： multiplicativenoise； noiseinterference；communication signal ；deviation control ；system design0 引言远程无线通信包括移动

9、通信和卫星通信两大类 1.3 ，远程无线通信是通过地球上（包括地面和低层大气中）的通信地球站系统进行通信业务掌握，利用卫星作为中继实现数据信息的传输和信号传递；远程无线通信由卫星和地球站两部分组成；作为中继站的微信通过地面监控治理分系统实现两个或多个地球站之间的通信；远程无线通信的特点是通信范畴大、自组网性能强和牢靠性高等特点受到保密通信和军事通信领域的青睐；在远程无线通信中，同一信道的信号可能来自不同方向或不同区间，由于信道自检的码间干扰产生乘性噪声污染，影响信道均衡，需要进行通信信号的偏差掌握设计，以实现有效的滤波掌握，提高远程无线通信的稳固性和牢靠性；因此，讨论远程无线通信在乘性噪声干扰

10、下的通信信号偏差抑制算法和掌握系统设计具有重要意义 4.6 ；1 问题描述远程无线通信统由卫星和地球站两部分组成；而实现两个或多个地球站之 间的通信；远程无线通信通过经过每跨距约为46 km 的 54 次接力转接，在不同方向或不同区间进行混合MIMO估量，能经济地实现广播和多址通信（多址 特 点 ） ， 远 程 无 线 通 信 模 型 构 建 如 图 1 所 示 ；图 1 远程无线通信模型构建传感器节点会辐射出高强度的脉冲信号，产生乘性噪声干扰，需要对乘性噪声进行精确估量，并进行信道模型设计，以实现异步远程无线卫星和网络通信的信道均衡，降低丢包率；通过上述分析，构建远程无线通信的乘性噪声干扰

11、模 型 ， 假 设 在 乘 性 噪 声 干 扰 下 同 步 卫 星 通 信 单 频 脉 冲 信 号 为 ：式中 A 为通信信号的频谱调制幅度； f0 为初始系统通信频率，受各个子信 道 载 波 的 干 扰 下 ， 远 程 无 线 通 信 的 多 径 信 道 的 脉 冲 响 应 为 ：式中：接收基阵 i 在通信信道中的单重量信号 Pri t的时反信号为 Pri - t ，把 Sri t与 Pri -t进行盲分别运算，利用Gabor的平均测度，构建自适应 滤 波 器 ， 得 到 乘 性 噪 声 干 扰 下 的 滤 波 检 测 统 计 量 为 ：式中： S0 表示存在噪声干扰； S1 表示相对应的瞬

12、时谱； n 为噪声；通过上述分析，得到乘性噪声干扰模型，为下一步进行通信信号偏差掌握器设计提供算法基础；2 掌握器设计与实现2.1 乘性噪声干扰下的通信信号动态增益掌握在滤波抑制的基础上，采纳宽频带大功率基阵中的远程通信信号进行偏差掌握器设计；传统方法难以实现有效的滤波掌握，乘性噪声在远程无线通信中导致信道偏差，对乘性噪声干扰下的通信信号进行偏差掌握器设计，提高通信抗干扰和信道均衡才能；提出一种基于窄带阻抗匹配的乘性噪声干扰下的通信信号偏差增益掌握方法，并进行掌握器的硬件系统设计；掌握器设计包括收 / 发转换电路设计、模拟信号的预处理机设计和偏差控制的规律电路设计等；设计成两级程控增益的形式，

13、它们与A/D转换器、 D/A转换器共同作用；模拟信号预处理机有较大的调整放大倍数，输出信号的范畴在 10V 之间，挑选了 Maxim公司的 5 阶开关滤波器进行乘性噪声抗干扰设计，有公式：（ 4）式中 fCLKIN 是通信系统的晶振频率；信号处理系统中数据传输受到干扰产生信号偏差，选用 PCI 总线与 DSP 进行通信信号的偏差掌握，总线主控是让任何一个具有处理才能的微处理器与总线主控，得到乘性噪声干扰下的通信信号 动 态 增 益 控 制 接 口 连 线 图 如 图2所 示；图 2 乘性噪声干扰下的通信信号动态增益掌握接口连线图图2 中， PCI9054和 PCI 插槽间的连接信号线与乘性噪声

14、干扰下的通信信号的W/R 读/ 写信号进行谐调处理地址总线LA16 ：1 、数据总线 LD15 ：0 ；采纳 Altera 公司新推出的集成度高的 MAX7000AE系列器件实现硬件接口设计；在无线通 信中，由于各级芯片的级联产生乘性干扰，导致码流失真，需要排除直流偏置，在各级芯片的级联之间添加级联滤波器，进行无源高通滤波；无源高通滤波器结构如图 3 所示；图 3 中，系统外部输入电压12 VTRF，79将60 的 I/O_0 I/O_7 作为并口输入 / 输出端，电源输入由模拟信号进行调制，设置了隔直通交的RC 滤波电路，采纳 OFDM进行信号强度调制 / 直接检测，实现乘性噪声干扰下的通信

15、信号动态增益控制；图 3 无源高通滤波器结构2.2通信信号偏差掌握器集成实现通过串口、VXI 总线、 CAN 总线进行级联通信，在上述进行乘性噪声干扰抑制的基础上，依据设计需求，选用PCI 总线与 DSP 联合编程进行乘性噪声干扰下的通信信号偏差掌握器集成实现；本系统 A/D转换器的辨论率是 12 位的，无线远程通信的天线线圈的电感运算公式为：式中： n 为输出波形的幅度； a 为 IIR 的差分系数； b 为矩形天线的宽；掌握器的磁感应强度为：式中： x 为远程通信信号在有限精度下距离天线的线性相位偏差；为磁场常数，且 = 4 1-07 H/m；I 为滤波值；依据上述通信信号偏差掌握设计，在

16、 EPM7128AE.TI100上连入各芯片的读 / 写程序，得到 3 种通信信号偏差复位方式：（1） ）上电通信信号偏差复位；（2） ）看门狗通信信号偏差复位；（3） ）供电电压过低通信信号偏差复位；通过偏差掌握，使 DSP 系统重新复位，复原正常工作， McBSP 供应了全双工的通信机制， CPU 与 DAM掌握器读取 / 写入 DRR，进行通信信号偏差掌握，通过（ R/X ） DATDLY 设置接收和发送数据推迟；通过电路设计，得到最终设计的乘性噪声干扰下的通信信号偏差掌握器的电路设计如图4 所示；3 系统测试仿真试验为了测试本文设计的噪声干扰算法和通信信号偏差掌握器在改善远程无线通信质

17、量中的性能，进行仿真试验；远程无线通信接收与发射换能器均位于移动通信基站 10 m ，收发端距离为 3.7 km ；掌握器系统引入大量的外部输入 / 输出信号，都通过 CPLD 中转，乘性噪声的输入信噪比为 -15.5 dB ，运用WIN32 API 函数 Cre.ateFile （）函数打开 PCI 设备， CVI 从左端口相应地址不断查询噪声数据，进行通信信号的偏差掌握，人为地掌握系统硬件和设定参数，进行通信信道调制和码元误码率检测，测试本系统的性能，得到乘性噪声干 扰 下 的 入 射 通 信 信 号 频 谱 如 图5所 示；图 4 乘性噪声干扰下的通信信号偏差掌握器的电路设计从图5 可见

18、，原始无线远程通信的发射信号含有大量的乘性噪声干扰，难以有效进行信息传输和通信；采纳本文掌握器设计，在软件上进行带通补偿，实现乘性噪声干扰的抑 制 和信 号 偏 差 控 制， 得 到 输出 见 图6；图 5乘 性 噪 声 干 扰 下 的 入 射 通 信 信 号 频 谱图 6 乘性噪声干扰的抑制和信号偏差掌握后的接收通信信号频谱从图 6 可见，采纳本文方法进行通信信号偏差掌握和干扰抑制，滤除了乘性噪声干扰，接收信号及其频谱的畸变得到有效补偿，提高通信性能，有效地 降低了通信误码率；4 结语本文提出一种基于窄带阻抗匹配的乘性噪声干扰下的通信信号偏差掌握算法；第一设计了基于窄带阻抗匹配远程通信信号的

19、乘性噪声干扰滤波算法，在滤波抑制的基础上，进行远程通信信号偏差掌握器设计，掌握器设计包括了收/发转换电路设计和模拟信号的预处理机设计以及偏差掌握的规律电路设计等，采纳 Altera公司新推出的集成度高的MAX7000AE系列器件实现硬件接口设计；最终完成乘性噪声干扰下通信信号偏差掌握器设计和系统调试；试验结果说明，采纳该方法具有较好的通信信号偏差掌握性能，滤除了乘性噪声干扰， 接收信号及其频谱的畸变得到有效补偿，改善通信质量；参考文献1 吴大鹏，孔晓龙，张洪沛，等 .社会属性感知的间断连接无线网络数据转发策略 J.通信学报， 2021 （1 ）： 38.47.2 尹艳玲，乔钢，刘凇佐 .基于虚

20、拟时间反转镜的水声 OFDM信道均衡J.通信学报， 2021 （1 ）： 90.99.3 乔莹，贺玉成，周林 .新型信道自适应编码协作体制 J. 运算机应用， 2021 ， 35 （ 5）： 1218.1223.4 焦义文，王元钦，马宏，等 .群时延失真对天线组阵合成信噪比的影响分析J.信号处理， 2021 ， 31 （2）： 145.153.5 严海芳，蒋卉，张文权 .用 MCEM加速算法估量多序列无根树最优分 支长度J.湘潭高校自然科学学报， 2021 ，36 （ 2 ）： 13.16.6刘昊晨，梁红 . 线性调 频信号参数估量和仿真 讨论J. 计 算机仿真， 2021 ， 10 （ 14 ） ： 157.159.作者简介：孙梅（ 1971 ），女，吉林四平人，副教授，讨论生；讨论方向为信号检测或掌握系统的校正；