试论非均匀取样周期信号的数字频谱

在许多高速数据采集系统中,由于取样时基抖动等因素影响,取样过程实际上是非均匀的。本文首先介绍这类非均匀取样模型及数字频谱分析的一般原理,然后详细地导出了非均匀取样周期信号的数字频谱表达式,讨论了它们的一些重要特性;最后分析了四种典型的非均匀取样现象,得出了估计非均匀取样周期信号信噪比(S/N)的一般公式及若干结论。本文的思想和有关结论对开展非均匀时间序列分析、谱估计理论研究及高速数据采集系统的设计都有明显价值。     

基于PSWF的非正弦时域正交调制信号的同步方法

该文针对基于PSWF的非正弦时域正交调制信号同步困难的问题,通过分析调制信号的脉冲序列特征,提出了一种基于辅助序列的同步方法。采用Barker码调制0阶基带时限PSWF脉冲设计具有单峰值特性的辅助序列。同步捕获时,先采用滑动相关捕获法将同步大致位置快速定位于一个小的搜索区间,再采用MAX/TC算法在这个小的搜索区间内进行准确捕获并验证正确性。理论推导了AWGN条件下的同步捕获性能,仿真结果表明,该同步方法可行,且在低信噪比条件下具有较好的捕获概率。     

基于信号周期平稳特性的OFDM系统时频参数盲估计算法

该文考虑移动通信信道下的OFDM系统同步参数估计问题,通过对接收信号进行采样,获得具有周期平稳特性的序列,在此基础上提出一种基于OFDM信号周期平稳特性的系统时延和频偏盲估计算法,并对算法进行时频参数估计范围和误差来源分析。理论分析和仿真结果表明,该算法不仅适用于频率选择性衰落信道,而且与同类的方法比较,具有更大的频偏估计范围和更高的估计精度。     

阵列误差对四阶MUSIC算法到达角估计的影响

子空间算法用于窄带信号到达角估计时，通常认为阵列响应是已知的。然而，在实际中，阵列响应往往偏离正常值，成为角度估计误差的重要来源之一。文中讨论阵列误差对四阶MUSIC算法估计到达角的影响，并与传统二阶MUSIC算法进行比较。结果表明：相同阵列误差时，四阶MUSIC算法的角度估计误差小于二阶MUSIC算法。     

非周期性DSSS信号的PN码序列盲估计

非周期性DSSS信号由于在扩频码周期内扩频序列的不可重复性而使其PN码序列盲估计方法和针对常规周期性DSSS信号的估计方法有所不同.文中在已知扩频码周期、码速率和信息码速率等参数,且信息序列使不相关的前提下,提出了最大相关峰脉宽盲同步算法、分段矩阵特征分解序列估计方法和基于最优移位相加特性的信息码剥离算法来完成对非周期性DSSS信号的盲同步和PN码序列盲估计,理论分析和仿真结果表明上述方法具有运算量小、适用范围广、低信噪比条件下鲁棒的优点.     

基于锁相环实现信号相频突变的跟踪

锁相环是一种相位误差自动控制系统,在通信领域有着广泛的应用。通过设计锁相环路,实现对输入信号的频率和相位突变时的跟踪。首先介绍锁相环路的基本原理,然后对一阶和二阶锁相环的动态跟踪特性进行分析,最后采用仿真软件Multisim 13.0设计仿真电路,针对一阶、二阶PLL的输入信号频率和相位突变时的情况进行仿真研究,实际仿真结果与理论分析相吻合。仿真结果表明,设计的锁相环路实现了对输入信号频率和相位突变后的跟踪。     

碰撞等离子体的高阶FDTD算法

给出了电磁波在均匀、碰撞等离子体中传播的四阶时间和四阶空间FDTD算法.该算法比Yee氏FDTD算法每一个网格每一维增加一个存储单元,与常规的二阶等离子体FDTD算法相同.由于采用四阶时间和四阶空间近似,因此该算法能有效地减小数字色散误差,其频带宽度比二阶算法的频带宽度更宽.为了验证该高阶算法的正确性,对均匀、碰撞等离子体平板的电磁波反射系数进行了计算,并与解析结果、二阶FDTD计算结果进行了比较,证明了该算法的高效和精确.     

基于PAM分解的高阶部分响应CPM信号盲定时同步算法

针对高阶部分响应连续相位调制(CPM)信号盲定时同步中存在定时精度较低以及容易出现假锁等问题,该文从脉冲幅度调制(PAM)分解的角度出发,设计了一种新的适用于高阶部分响应CPM信号的定时同步器结构,并在此基础上结合基于马尔科夫链模型的定时假锁检测方法,提出了一种适用于高阶部分响应CPM信号的盲定时同步算法.该算法通过对CPM信号的PAM脉冲进行优化处理,有效减少了匹配滤波器以及网格状态的数目,同时使用辅助定时误差检测器和假锁检测器来实时监测假锁现象.理论分析和仿真结果表明,对于四阶部分响应CPM信号,在低信噪比并存在较大初始定时误差条件下,该算法也能够实现精确快速的定时同步.     

重新认识自适应LMS算法

旧的关于LMS算法的理论不能解释信号对消现象及某些情况下的收敛特性。本文以误差样本平方的时间平均为目标函数,重新导出了LMS算法,并分析了其瞬态及稳态特性,使理论和实际达到了圆满的统一。     

基于一阶统计矩的数字通信信号调制方式的自动识别

数字通信信号调制方式的自动识别在军用和民用方面都具有十分重要的意义。为了能自动识别MASK、MFSK、MPSK和MQAM四类信号,本文基于截获信号的一阶统计矩,提出七个特征参数,它们均可利用常规信号处理技术得到,与基于二阶或高阶矩的其它特征参数相比,这些参数提取过程具有计算量小、提取方便的优点。给出四类信号调制方式自动识别算法的实现流程,该识别算法以判决理论为基础,不要求实现码元同步。仿真结果证明,在信噪比≥7dB时,识别算法的平均识别成功率＞97%,性能明显优于同类算法,有望用于实际的非协作通信系统中信号的检测和快速识别。      

一种无需导频的适用于差分OFDM系统的符号与采样钟联合同步方法

该文提出了一种适用于OFDM系统的联合符号和采样钟同步校正方法,其中同步校正是在数字域通过改变对接收过采样信号的插值(interpolation)和抽取(decimation)实现的。这种方法在发送端相邻载波间采用差分QPSK调制,在接收端利用QPSK的差分解调信号获得同步误差信号,从而获得关于OFDM符号同步和采样钟同步调整的算法,其特点是无需专门的同步导频信号。所提出算法的同步性能在高斯白噪声信道和多径衰落信道均得到验证。     

聚束模式双基地SAR极坐标格式成像算法研究

 对于任意几何配置下的聚束模式双基地合成孔径雷达,本文在信号模型分析的基础上提出了一种可实现有效聚焦的极坐标格式成像算法.根据对聚束模式双基地SAR原始数据域空间频率采样特点的分析,算法在实现由极坐标到直角坐标的插值转换时,采用非线性插值采样方法,保持了PFA算法中将二维插值分解为两个一维插值的特点,因此计算流程、效率及性能和常规单基地聚束SAR的PFA成像算法相同.最后通过点目标仿真验证了算法的有效性.     

5G系统中基于解调参考信号的信道估计方法

5G系统使用解调参考信号(Demodulation Reference Signal,DMRS)用于下行信道估计,工程中通常采用插值法得到数据位置信道响应,考虑实际信道中噪声的影响,频域采用线性最小均方误差(Linear Minimum Mean Squared Error,LMMSE)插值算法。针对LMMSE需要获取信道先验统计特性以及存在矩阵求逆运算量大问题,利用信号时域内能量集中特点估计出信道均方根时延、信噪比和信道自相关矩阵,对于DMRS信号在频域上间隔较大、DMRS信号所在子载波相关性不强的问题,通过引入导频加密方法提升DMRS信号所在子载波间的相关性以提升信道估计性能,并通过滑动窗口插值方法进一步降低LMMSE算法求逆运算复杂度。仿真结果表明,所提算法均方误差和误码率总体均优于线性插值和基于矩阵奇异值分解的LMMSE算法,并与传统LMMSE算法相比性能极为接近,而且复杂度降低了99.85%,适合实际工程应用。     

非均匀采样光电编码器莫尔条纹信号分析方法

为实现高精度光电编码器非匀速转动时动态细分误差的检测,提出了一种基于非均匀采样的莫尔条纹光电信号分析方法.首先,利用曲线拟合的最小二乘法将采集到的编码器非均匀信号数据重构出真实的信号波形.然后,根据离散傅里叶变换算法分析重构信号,同时推导出信号的频率、幅值和相位的计算表达式,运用软件仿真评估算法可行性.最后,采用该方法对某21位绝对式光电轴角编码器精码信号进行分析,根据信号参数与细分误差的关系获得动态细分误差,其细分极值误差为+2.41"和-3.08".实验结果表明,该方法利用信号重构和傅里叶变换算法得到信号参数,真实的反应了莫尔条纹信号质量,在编码器非匀速转动时,可有效地测量动态细分误差,为实际工作现场编码器精度误差的实时检测奠定了基础.     

Gardner算法在OFDM采样率同步中的应用

该文将单载波中的Gardner位同步方法应用于OFDM系统中,以解决OFDM系统中的采样率同步问题。同步环路由定时误差提取、环路滤波器和插值器3部分组成。由于采样率偏差基本恒定,本文将环路滤波器用线性最小二乘拟合代替。拟合过程用递推实现以降低运算量。经过分析,最小二乘拟合可使采样率偏差的估计误差随拟合的符号数以立方律减小。但最小二乘拟合在实际中存在两个问题:首先,由于温度等因素,采样率偏差会缓慢变化,并不恒定;其次,随着时间的积累,递推中间变量总会溢出。该文给出了相应的解决方法,只需定期修正递推的中间变量,即可通过限制拟合的时间跨度并定期变换坐标系,解决了以上两个问题。     

探测器阵列靶的激光光斑图像复原方法研究

为了准确地测量激光远场光斑参数,使得阵列探测法的研究逐渐成为热点。而阵列式靶板仪靶面探测器受空间物理限制和研发成本等因素影响均不能均匀紧密的排布,这将造成采样光斑失真。利用已知采样点参数对光斑图像实现高精度复原是利用阵列探测法测量光斑参数必须要解决的问题。因此,提出采用改进型的双三次插值算法对光斑图像进行复原。仿真分析并对比改进型双三次插值算法和其他插值算法,结果表明:运用改进型插值算法计算得到光斑总能量误差为1.7 %,光斑质心坐标偏移量在x轴方向和y轴方向较最邻近插值算法和双线性插值算法相比均能降低7.8 %和3.3 %,处理时间较双三次插值算法至少缩短35 %。该研究为提高阵列探测法测量远场光斑参数精度积累了一定的理论基础和实验数据。     

Joint Phase and Timing Acquisition in Data-Transmission

This paper deals with the analysis of two different recursive methods forcarrierphaseand timing acquisition in synchronous data-transmission systems. The first method is a practical implementation of the maximum likelihood estimator of the phase and timing parameters; the other isbased on the minimization of the mean square error at the sampling times. In both cases the steady-state performance characteristics are evaluated andthe problem of the coupling between phase and timing adjustments is discussed in view of its effects upon stability and convergence rate of the synchronization algorithm. Finally, the signal design problem isaddressed with the objective of simultaneously attaining adjustment decoupling, jitter minimization and intersymbol interference reduction.     

高精度光电编码器莫尔条纹信号质量分析方法

针对莫尔条纹信号质量对高精度编码器细分误差的影响,提出了基于离散傅里叶变换分析莫尔条纹信号质量的方法。该方法利用信号重构和傅里叶变换算法得到信号参数,真实地反应了莫尔条纹信号质量,提高了细分误差测量的准确性。编码器转动时,采集相位差为/2 的两路精码正弦光电信号,通过对采样信号的重构得到信号波形,利用离散傅里叶变换算法分析重构波形,求解信号的直流分量、幅值、相位和谐波分量等各项参数。最后,根据信号参数与细分误差的关系得到光电编码器的细分误差值,并进行了实验验证。实验结果表明,对某24 位绝对式光电轴角编码器细分误差进行测量,细分误差的峰值为+0.48和-0.21。相对于传统的细分误差测量方法,此方法测量速度快,测量精度高,适用于工作现场。     

Periodic timing error components in feedback synchronizersoperating on nonsynchronized signal samples

This letter shows that the synchronization error resulting from a timing recovery loop, operating on nonsynchronized samples of a noisy sinusoid, contains periodic components. This periodic timing jitter is caused solely by nonideal interpolation between the nonsynchronized signal samples and is absent when using synchronized sampling. The results of our linearized tracking analysis are confirmed by computer simulations     

LFMCW雷达测距中的自适应频率校正

信号的频率落在两个量化频点之间时会产生估计误差,所以需要校正快速傅里叶变换(FFT)后估计的频率.结合Rife算法和抛物线插值法的特点,提出了一种自适应频率校正算法.该算法依据不同的频率自适应地选择不同的频率校正算法,克服了Rife算法在信号的频率落在FFT量化频点周围的情况下容易产生插值方向错误的缺点,同时避免了抛物线插值法在信号频率落在相邻两个量化频点的中心附近时估计均方误差会急剧增加的缺点.仿真结果验证了所提算法的有效性.此外,相比于单一的Rife算法和抛物线插值法,所提算法在频率估计精度以及抗噪声能力方面都有显著提升.