一种高灵敏度的GPS比特同步技术

GPS(Global Positioning system)在全球范围内得到了越来越广泛的应用,车载和手持市场的普及对GPS接收机提出了高灵敏度的要求.弱信号下的比特同步在GPS的接收机设计中是一个重点也是一个难点.本文分析了最大似然比特同步算法,给出了理论的性能分析和仿真结果.并且,提出了一种改进的比特同步技术,可以在不增加同步时间的情况下,大幅度减小误同步概率,这可以提高接收机的定位完好性.     

一种低复杂度的CPM信号最大似然块检测算法

为了降低连续相位调制(Continuous Phase Modulation,CPM)信号多符号非相干检测的运算复杂度,提出了一种低复杂度的最大似然块检测算法。该算法充分利用已判决输出的符号对检测过程中的符号向量取值进行约束,有效减少判决统计量计算时的运算量,进而降低算法复杂度。另外,该算法引入判决长度变量,通过调整单次检测时判决符号数使算法能够在检测性能与运算量之间灵活折中。仿真结果表明,提出的低复杂度检测算法能够适用于全响应和部分响应CPM信号,相比原最大似然块检测算法能够在不损失检测性能的前提下降低算法运算量至少50〖WT《Times New Roman》〗%〖WTBZ〗,并且能够通过选择不同的判决长度提高算法应用的灵活性。     

GPS中频接收机同步的实现

介绍了一种GPS接收机的同步实现仿真过程，由于捕获部分采用FFT变换方法，大大缩短了捕获时间，码跟踪采用数字延迟锁相环（DPLL），载波跟踪采用数字锁相环（DPLL），位同步采用了一种计算所有可能比特跳变位能量的最大似然位同步算法，可以在极低的信号与噪声功率谱密度之比的条件下，检测到比特位边界。     

基于判决反馈的CPM信号定时相位联合估计算法

针对连续相位调制(CPM)信号同步问题,提出了一种基于数据辅助联合直接判决的同步算法。该算法基于CPM信号的PAM分解,利用最大似然函数推导出定时和相位误差函数,并迭代求解恢复出定时和相位信息。首先根据信号帧中独特码实现同步信息的快速捕获,然后运用直接判决后反馈迭代的方法进行定时和相位信息的跟踪。仿真结果表明,文中方法的性能逼近MCRB界,同时运算复杂度小,便于工程实现。     

数字通信前馈算法中的最大似然同步算法仿真

快速精确地实现传输时延的估计是突发数字通信中的研究重点和难点。研究了数字通信前馈算法中的最大似然同步算法,对最大似然同步算法的原理进行了分析,根据最大似然函数的不同,推导出4种不同的最大似然估计算法,并以QPSK调制方式为例,在Matlab环境下对4种算法进行了仿真,估计了各种因素对算法的影响。仿真结果表明,最大似然同步算法的估计精度高,估计范围广,满足突发通信的要求。     

SOQPSK-TG基于Laurent分解的非数据辅助位定时估计

针对当前SOQPSK-TG信号定时同步算法复杂这一问题,文章提出了一种面向判决的非数据辅助位定时估计方法。该算法基于SOQPSK信号的Laurent分解,用Viterbi最大度量值进行定时误差检测,不需要对似然函数求导,算法简单,且便于硬件实现。在加性高斯白噪声信道下进行了仿真,仿真结果表明:该算法适用于SOQPSK-TG信号,定时估计接近理想曲线。     

短波高速QAM信号解调算法的研究

文中针对短波高速QAM信号,提出并实现了一种全数字的解调方案。采用了最大平均功率定时同步算法和最大似然载波相位估计算法。利用同步导频使信号的眼图张开,进而对数据段进行信道均衡与相位补偿。采用判决反馈模式的非线性均衡器,更好地补偿了信道畸变。这种前向式解调结构减小了算法的复杂性,易于DSP实现。Matlab仿真结果表明该方案有效可行。     

一种改进的星载AIS信号非相干解调算法

针对星载船舶自动识别系统(AIS)无法避免的信号混叠问题,研究了AIS系统中应用最广泛的1比特差分和2比特差分解调,提出了一种1、2、3比特联合差分反馈的AIS信号非相干解调算法。该算法基于贝叶斯线性模型建立了最大似然估计的1、2、3比特联合差分解调结构,验证了在加性高斯信道中该算法比传统非相干解调算法有更好的抗信号混叠能力。仿真实验表明:该算法的解调误码率与1、2比特联合差分及2、3比特联合差分相比,当误码率(BER)等于10-2时,在加性高斯信道(AWGN)下具有1.5 dB的性能优势,同道干扰信道(CCI)下具有1~2 dB的性能优势。     

发射相关瑞利衰落信道V-BLAST错误性能分析

研究了发射相关瑞利衰落信道对垂直分层空时码最大似然接收机比特差错性能的影响。研究发现,最大似然接收机平方欧氏距服从自由度为2×NR的中心卡方分布。在此基础上给出成对差错概率和比特差错概率联合界新的精确表示。用其近似公式定量分析发送相关性对最大似然接收机分集增益及信噪比损失的影响。分析表明,发射相关性不改变最大似然接收机所获得的分集增益,信噪比损失会随着相关系数不同而变化。仿真结果验证了理论分析的正确性。     

非理想载波同步物理层网络编码误比特性能分析

采用相干检测的物理层网络编码系统的误比特性能与载波同步精度密切相关,收发双方的载波同步误差将引起系统性能恶化。本文研究了残余载波同步误差对采用相同星座和正交星座BPSK信号的两种物理层网络编码双向中继系统误比特性能的影响。首先基于最大似然准则推导了存在残余载波同步误差时中继节点及源节点处接收信号的判决区域,然后运用Craig极坐标法分析了系统多址接入、广播阶段及总的端到端误比特性能,得出了精确的误比特率表达式,文中的分析方法可推广到采用其他调制方式的物理层网络编码系统。计算机仿真表明:文中的理论分析与仿真结果完全吻合,所推导的理论公式可以效地评估BPSK调制物理层网络编码系统的误比特性能;正交星座系统对载波同步误差更为敏感,相同的同步误差对正交星座系统的性能恶化更为严重。      

Timing error recovery in turbo-coded systems on AWGN channels

The classical method for decoding turbo codes is the Bahl-Cocke-Jelinek-Raviv (1974) algorithm which, in the majority of existing papers, is analyzed under the assumption of perfect channel knowledge and synchronization. In reality, however, its properties change significantly when synchronization is not ideal. We show that the influence of timing synchronization offset can be modeled as a decreased effective signal-to-noise ratio, which provides results consistent with simulations. Furthermore, we present a general model for the soft bit output of the BCJR algorithm and apply it to the situation when the received signal is sampled with a timing offset. Finally, we use the derived properties of the algorithm in a simple timing synchronizer which is shown to outperform the classical maximum-likelihood non-data-aided symbol synchronizer without a need of using additional pilot symbols.     

一种高动态、弱信号GPS比特同步方法

为了实现高动态、弱信号条件下的GPS信号的比特同步,该文提出了一种基于差分相干累加的比特同步方法,简称差分累加法。该方法将一个导航数据比特周期内的复相干积分值与间隔为整数位导航数据比特长度的相应值进行差分相干累加后再进行非相干累加作为统计量,计算20个候选位置的值,最大值对应的差分相干累加起始位置即为导航数据比特边界位置,从而实现比特同步。仿真结果表明,差分累加法适合高动态、弱信号GPS比特同步。     

基于FFT的微弱GPS信号频率精细估计

为了解决传统GPS接收机对弱信号频率牵引速度比较慢、成功率较低的问题,该文提出基于FFT的频率估计方法。为了克服导航数据比特反转带来的影响,用平方法和差分法分别构造的新变量作为FFT运算的输入。实验结果显示,没有比特边沿先验信息的情况下,差分构造变量的方法在21 dBHz弱信号时正确估计频率概率在95%以上,有比特边沿先验信息的情况下,平方构造变量的方法在19 dBHz弱信号下正确检测频率概率仍能达到95%。     

Multiple-symbol differential detection of GMSK for mobilecommunications

A new multiple differential detection (MDD) sequence estimator is described which uses a decision feedback for the demodulation of a GMSK signal. This technique is based upon a maximum-likelihood sequence estimation of the transmitted phases rather than on a symbol-by-symbol detection. An upper and a lower bound on the bit error probability of the described detector in the case of an AWGN channel and a two-ray Rayleigh fading channel are derived. The performance of the detection algorithm in a mobile radio communication system is obtained through computer simulation. Comparisons with the coherent detection algorithm show that the proposed detection algorithm is quite attractive both in an AWGN and in a multipath channel     

一种基于数字匹配滤波的高灵敏度GNSS信号位同步算法

提出的基于匹配滤波的位同步算法有效利用了这种信号结构,可以显著提高位同步的灵敏度.仿真结果表明,以NH(20)次码信号结构的信号为例,采用2s的位同步时间,在错误位同步概率为1e-3的情况下,位同步灵敏度可以达到12 dB-Hz.     

GPS软件接收机导航电文提取的研究

导航电文提取中最重要的步骤是位同步和帧同步。传统的方法是先进行位同步再进行帧同步,并且算法复杂。文中提出了利用自相关函数直接进行帧同步的算法,该算法在实现帧同步的同时也实现了位同步。利用实际采集的GPS中频信号,基于计算机MATLAB软件平台,分别使用传统的方法和自相关函数算法完成帧同步和位同步。仿真结果表明两种方法均可以有效可靠地获得导航电文,自相关函数的算法更简单快捷。     

维特比译码的仿真与实现

维特比译码算法是一种最大似然序列检测的方法,首先分析仿真了在不同判决方式和回溯深度下的维特比译码的性能,得出结论:在无线高斯信道中,维特比译码采用3比特软判决及回溯深度为48的时候,系统能达到最佳的效果;利用上述结论使用Q1900芯片实现了维特比译码。     

GNSS中基于唐检测改进的N中取M检测算法

在全球卫星导航系统(GNSS)中,传统N中取M检测算法由于检测次数固定不变,使得捕获时间变长,而信号强度较强时并不需要执行完所有的检测次数。提出一种改进的N中取M检测算法,借用唐检测的思想即N次中只要有M次检测到信号就可以判定信号存在而跳出检测。仿真结果表明:当信号强度较弱为-135dB时,N中取M的平均检测次数为8,改进算法的平均检测次数为7.369 4;信号强度较强为-131dB时,N中取M平均检测次数为8,改进算法的平均检测次数为5.223 4。因此改进算法可以提高捕获速度尤其是在一些信号强度较强的环境下,同时改进算法的检测概率与虚警概率跟N中取M算法一致。     

智能天线辅助的PN 码同步捕获新方法研究

为有效解决强干扰环境下长PN 码的同步捕获问题,研究了基于自适应滤波器的PN 码同步捕获方法,给出了基于自适应滤波器权矢量范数的同步捕获判决准则,与传统的基于均方误差的判决相比,这种方法可以大幅提高判决的正确概率。在此基础上,研究了智能天线权值与PN 码同步联合捕获算法,并对其性能进行了计算机仿真验证,结果表明这种空时联合的捕获算法可以有效实现低SINR 环境下的长PN 码捕获。