矿井通信中软件无线电的信道化技术

来源 :黑龙江科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhangxi0922
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随着近年来井下国内煤炭行业对井下数字化建设的重视程度不断加深,井下通讯中存在着越来越多的不同标准的无线信号,对信息进行采集并传输至井上的接收设备也越来越多,由此而带来了设备标准不统一,资源浪费严重的问题。如何通过将软件无线电这项热门技术引入到我国煤炭企业的信息化平台中,从而使硬件设计统一化同时使设备升级低成本化成为一个亟待解决的问题。  作为软件无线电系统和宽带数字接收机的关键技术之一,信道化技术一直是无线通信领域中的热点与难点;它的作用在于提取接收带宽全频带内的单个或多个子带信号以便于后端的基带处理,其完成的具体职能包括:DDC(DigitalDownConverter,DDC)、多相滤波、多采样率信号处理和解扩处理等,如何能够有效地完成整个信道化处理过程,在通信领域中一直是众多学者研究的热点问题。本课题对软件无线电系统中的信道化这项关键技术进行研究,具体的工作包括:  对目前的均匀信道化技术进行了分析,在子带带宽均相等的前提下,基于DFT(DiscreteFourierTransform,DFT)的结构可以实现等间隔排列的子带信号的接收,且该结构与传统并行结构相比其运算量与硬件复杂度得到了大大降低。由于DFT结构中要求抽取系数与信道数目相等,即个信道的输出数据率与信道带宽之间存在严格的约束关系,使灵活性受到限制,本文提出了基于WOLA(weightedoverlap-add,WOLA)结构的均匀信道化方法,并通过仿真加以验证。  针对接收机工作频段内往往需要对多个带宽不等且位置分布任意的信号进行接收,其状态信息可能事先未知且具有一定的时变性,本文通过提出基于非均匀滤波器组的信道化结构完成该类信号的动态接收:首先给定子信道间的最小保护间隔,从而计算出所需划分的子带数目,并设计出满足近似完全重构的原型低通滤波器;之后通过能量检测环节确定其位置与带宽等信息,并合并相应的相邻子信道构成非均匀滤波器组对所待接收的信号进行提取;当接收到信号的状态发生改变时,通过能量检测环节更新非均匀矩阵从而完成信号的动态信道化接收,并通过仿真加以验证。  本文的创新之处在于将WOLA结构引入均匀信道化处理中,打破了抽取数与信道数目必须相等的约束关系;并从简化硬件设计的角度出发,提出直接设计非均匀滤波器组的方法,使运算量大大降低。
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