一种突发通信下扩频信号捕获及频偏跟踪方法

针对短时、突发式测控系统中直接扩频序列(Direct Spread Spectrum Sequence,DSSS)信号在大多普勒频偏下的即时捕获问题,在研究多普勒频偏对码捕获性能影响的基础上,提出了一种多载波通道并行、时域卷积匹配滤波捕获和基于快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)的载波跟踪方法,该方法结构简单,捕获与跟踪于一体,在FPGA中可以快速实现低信噪比条件下扩频信号的捕获并准确对多普勒频率进行校正跟踪。     

高动态突发扩频通信中伪码和多普勒频移的快速捕获

在高动态突发扩频通信系统中,要求接收机在很短时间内实现伪码和多普勒频移的快速捕获。目标的高速运动使接收机基带信号中存在较大的多普勒频移。针对伪随机序列相关峰的多普勒频移敏感特性,分析了多普勒频移对伪码捕获和数据解调的影响,提出了采用单通道匹配滤波进行伪码捕获,采用三通道并行相关器搜索多普勒频移的接收机捕获方案。该方案可有效减少硬件资源消耗,同时缩短捕获时间。     

GMSK信号的多普勒频移快捕和跟踪

GMSK信号具有良好的频谱和功率特性,特别适用于功率受限和信道存在非线性、衰落以及多普勒频移的数字卫星移动突发通信系统。本文提出了一种GMSK信号的多普勒频移快捕和跟踪方法。该方法根据突发通信时帧结构的特点,采用独特码和FFT并行处理信号能量检测、帧同步检测和多普勒频移快捕,并采用判决反馈PLL环跟踪多普勒频移的变化。仿真结果表明,多普勒频移在-Rb／2～Rb/2范围内变化时,与理论值相比,采用该方法的准相干解调器误比特率Pb 性能恶化仅为0．3dB。在信息速率Rb=9．6kbps时,多普勒频移速率可达4000Hz／s。     

大Doppler频移条件下基于导频信号的扩频码捕获

分析了Doppler频移对传统扩频码捕获算法的影响,提出了在发送导频信号期间,利用自适应谱线增强器(ALE)对部分匹配滤波输出进行处理以估计Doppler频移值,经过频偏校正后,采用传统全匹配捕获算法进行扩频码捕获判决的新方法。仿真结果表明,这种方法可以有效地消除大Doppler频移的影响,迅速完成扩频码的捕获。     

一种基于FFT的多谱勒扩频信号捕获方法

在通信测控系统中短的信号捕获时间是非常重要的。提出了一种基于快速傅里叶变换(FFT)的多谱勒直接序列扩频信号的快速捕获方法,利用频域循环移位特性和FFT变换特点计算出本地伪码序列与输入信号序列的相位差,检测出输入信号多普勒频移。从理论上对该技术进行了研究,分析了捕获方法的基本原理,推导了二维相关计算的数学表达式。用Matlab/Simulink工具进行了仿真,检测出多谱勒频移和伪码相位,进一步验证了该算法捕获的正确性。     

基于FPGA高动态GPS快速捕获协处理器设计实现

高动态GPS接收机中,扩频信号捕获是系统的关键技术.由于系统的高动态特性,使GPS信号产生较大的载波多普勒频移和伪码多普勒频移,加大了信号捕获的难度.若采用通常的滑动相关捕获,需要很长的捕获时间;采用传统的全匹配滤波器结构,消耗的硬件资源太大.为提高捕获性能,分析了一种改进的折叠匹配滤波器并采用相干累加和非相干累加相结合的快速捕获方法,对GPS信号进行码相位的并行捕获,详细介绍了基于FPGA的具体实现.     

基于采样率变换和循环卷积的GPS信号快速捕获

提出了一种适用于GPS软件接收机的C／A码和多普勒频移的快速捕获算法。该算法结合了采样率变换FFT和时域卷积两种方法,提高了捕获速度和多普勒频移的精度。算法主要思想为对输入信号重新采样,在较低频率下用FFT获得粗略的码相位和多普勒频移,然后改变码相位对原始信号进行时域卷积,根据相关峰得到精确码相位,同理采用改变多普勒频移进行时域卷积,获得精度较高的多普勒频移。通过对GPS中频数据捕获表明该方案的捕获时间大大缩短。     

2FSK扩频系统中多普勒频移容限扩展的一种方法

在高动态扩频通信系统中,多普勒频移会导致匹配滤波器输出相关峰值降低而影响伪码的捕获。在分析相关峰所受多普勒频移影响的基础上,提出了一种扩展2FSK扩频通信系统的多普勒频移容限的方法,即适当缩短相关累加时间,伪码捕获和数据解调时采用相关累加与非相关累加相结合的方法。该方法可有效降低FSK扩频系统中相关峰对多普勒频移的敏感性,使多普勒频移容限得到较好的扩展。     

扩频码快速捕获的瞬时相关谱估计法

该文提出了一种低信噪比大多普勒频移条件下扩频码快速捕获的方法,该方法依据回波信号与本地扩频码瞬时相关谱上的显著峰值的存在性判决信号的存在性,与前人的方法相比,该方法在简化了系统复杂性的同时保持了并行多通道最优接收机的性能。     

基于DSP+FPGA的扩频接收机快捕技术

提出一种在接收信号具有显著的多普勒频移的不确定性条件下,采用全数字的、适宜于扩频码和载波快速同步的新型扩频接收机结构。该接收机能在极短时间内建立快速同步,有效地实现实时突发通信。     

猝发通信特征帧结构与快速同步设计

猝发扩频通信在时域和频域上实现隐蔽通信,在军事通信中应用广泛。针对猝发扩频通信的传输时间短、安全性与可靠性高的特点,提出了一种可变帧长猝发信号特征帧结构与猝发通信快速同步方法,采用特殊帧结构设计、两层扩频以及分段频偏估计技术,具有猝发时间短、捕获速度快、占有资源少等特点,并在原理样机上进行了性能测试验证,长时间可靠性测试捕获概率达到100%,具有高可靠性和工程应用价值。     

一种面向短时突发信号的高精度同步方案设计

针对短时突发通信存在捕获时间长、算法复杂度高、资源开销大等问题,文中设计了一种高精度同步方案。该方案自定义收发双方帧结构,采用独特码差分匹配算法实现信号检测和帧同步,并采用基于导频累积量的前向估计算法实现频偏估计和校正。为兼顾频偏估计精度和算法复杂度,对独特码采用滑动相关算法实现初始相位捕获,使系统结构紧凑,更加适合FPGA硬件实现。理论分析和软件仿真表明,该方案在低信噪比和高动态范围条件下具有较好的接收性能,频率估计精度能够达到符号速率的万分之一。文中同时进行了硬件协同仿真与验证,并给出了相应的仿真波形。     

高动态弱直扩信号的分级捕获算法

针对低信噪比高动态环境下直扩信号经典捕获算法中多普勒频偏估计精度和快速傅里叶变换(FFT)运算量的矛盾,提出了一种基于频偏补偿的两级非相干累加捕获算法。该算法以部分匹配滤波器结合快速傅里叶变换(PMF-FFT)算法为单元,首先利用第一级频偏粗估值对多普勒频偏进行补偿,然后通过调整第二级PMF-FFT中部分匹配滤波器长度并利用滑动平均窗对残余频偏进行精估。理论分析和仿真结果表明,与经典捕获算法相比,该算法在FFT运算点数相同的条件下,可以有效地提高多普勒频偏估计精度,并且在高动态环境下具有更好的检测性能。     

基于谱线平移的低信噪比高动态信号多普勒频偏捕获算法

针对低信噪比高动态信号的载波频偏捕获提出了一种新的算法即谱线平移算法.首先,介绍了现有的大载波频偏捕获技术,分析了其不能适应高动态信号捕获的原因;其次,分析了载波频偏及其变化率对载波频偏捕获的影响,主要考虑多普勒频移变化率对信号捕获的影响,它将严重限制低信噪比情况下对载波频偏估计时非相干累加的次数,在此基础上,提出并研究了适应低信噪比高动态信号大载波频偏捕获的谱线平移算法,并对算法进行了性能仿真,表明其具有2 ～3dB的改善增益,与最大似然算法相比具有绝对优势.     

流星余迹极低信噪比信号同步和补偿技术

在对超短波流星余迹极低信噪比模式的信道特性分析的基础上,针对采用M进制正交扩频序列的流星余迹通信系统的极低速通信模式,利用迭代信号处理原理,提出了频域迭代载波同步估计和信号补偿技术.接收机通过对存在频率偏移的长扩频序列进行相关的频率补偿,可以提高频域相关峰值,从而可以显著提高接收性能.理论研究和计算机仿真结果证明了该方法的有效性.     

一种基于CDMA2000 1x EVDO微弱信号的捕获算法

针对弱信号条件下的CDMA2000 1x EVDO手机上行信号, 提出一种基于短时相关快速傅里叶变换(FFT)运算和差分相干相结合的联合捕获算法。首先采用短时相关和FFT运算精确估计出信号的多普勒频偏值;在此基础上利用差分相干提升信号的相关峰。通过设置自适应判决门限和相干长度获得较好的捕获概率;同时对所提算法和相干累积算法的捕获灵敏度和计算复杂度进行了对比。最后,结合实测数据验证了算法有效性,实验表明本文算法在保证低于相干累积算法复杂度的情况下,提高捕获灵敏度约1.5 dB。     

低轨卫星扩频系统中的PN码混合并行捕获技术研究

以低轨卫星信道多普勒特性为背景,给出一种适用于大频偏条件下突发通信系统直接扩频序列混合并行捕获结构,并以门限信噪比下平均捕获时间最小为设计目标,对检测积分时间和判决门限设置进行讨论,给出最优配置方案。     

低信噪比高动态条件下基于FFT的二维平移累加PN码捕获算法

针对低信噪比高动态条件下直接序列扩频（DSSS）系统中PN码捕获的问题,提出了基于FFT 二维平移累 加的PN码捕获算法。首先对现有的PN码捕获技术进行了分析,然后研究了时变的载波频偏与 码频频偏对PN码捕获的影响,在此基础上,提出了基于FFT二维平移累加的PN码捕获算法。 算法的基本思想是对相关器输出的相关值在载波频偏不确定度与码相位不确定度同时进行平 移,从而消除相关峰“漂移”现象,增大非相干累加的有效性。给出了采用此算法的捕获系 统结构图,并对关键参数进行了分析。最后,通过仿真表明了该算法对捕获系统有6 dB的改 善。     

Joint frame synchronization and frequency offset estimation in OFDM systems

A new joint frame synchronization and carrier frequency offset estimation scheme in orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) systems is proposed in this paper, where both frame synchronization and carrier frequency offset estimation can be performed by using only ONE training symbol. Frame synchronization and carrier frequency offset acquisition are performed simultaneously in the proposed scheme. Reliable frame synchronization is obtained in the proposed scheme even in low SNR. The maximum carrier frequency offset acquisition range of the proposed scheme can be up to one half of the total signal bandwidth. The same training symbol can also be utilized to carrier frequency offset Fine Adjustment, which estimates the remaining carrier frequency offset after acquisition with higher accuracy. The performance comparison of the proposed Fine Adjustment algorithm and Schmidl's algorithm by using computer simulation illustrates and verify the superior performance of the proposed algorithm with regard to estimation accuracy.     

低轨卫星直扩通信系统快速码捕获算法的设计

直接序列扩频用于低轨卫星通信可以解决抗敌意干扰问题,但多普勒频移下码捕获是需要解决的关键技术。基于离散时间信号处理分析了多普勒频差对码捕获性能的影响,给出部分匹配滤波器与FFT结合的码捕获算法原理。针对大频差、长地址码直扩系统的快速码捕获问题,提出了一种二次部分匹配滤波器与FFT结合算法的实现方案,在考虑捕获性能与实现复杂度之间的折衷上,具有很强的灵活性。