基于三角多项式插值的频率和相位联合估计算法

目前,低信噪比下的通信业务在不断发展,为了使其载波同步系统在低信噪比下能获得运算复杂度和同步精度的双重最佳性能,本文提出了一种新的频率和相位联合估计算法,该算法在FFT运算的基础上,进一步对谱线进行三角多项式插值运算,并通过求解最大值,获得精确的频率和相位估计;通过设计算法的实现方案,减小了运算量。仿真表明,该算法估计误差逼近CRB界,且具有很低的信噪比门限;与Rife、Quinn相比,算法的复杂度与其基本相当,但估计精度显著提高;与三线幅度法相比,算法的运算量仅约为其一半,且性能更好;与迭代类载波估计算法相比,虽然精度基本相当,但运算量和处理延迟要显著减小。     

适用于便携式无线视频通信的OFDM同步算法

针对便携式无线视频通信在多径衰落信道下的符号同步问题,结合符号序列的延迟相关性与共轭对称性,提出一种改进的正交频分复用(OFDM)同步算法。该算法采用Schmidl&Cox算法确定符号同步范围,利用Park算法进行前向搜索,将首次大于门限阈值的点作为符号同步点。仿真结果表明,当信噪比大于3 dB时,该算法在6径典型城市信道下能够实现准确的OFDM符号同步,载波频偏估计均方误差小于0.000 4,适用于便携式无线视频通信系统。     

DTMB系统的同步算法设计与实现

针对DTMB系统设计并实现了一种同步方案。该方案采用延迟相关和本地互相关的联合同步算法,准确地完成信号帧同步,通过载波频偏估计和纠正有效地抵抗多径和频偏的影响。仿真表明在多径信道下该方案能够准确地实现帧同步和载波频偏估计。该联合同步方案复杂度低,易于硬件实现。     

电力线载波通信定时同步算法及其FPGA实现

基于电力线载波通信G3技术标准下的物理层协议,针对电力线上噪声干扰较大,造成帧同步有虚警现象,符号定时同步尖峰幅值随信号衰减变化以及尖峰的旁瓣超过门限等缺点,提出了准确性更高、占用硬件资源相对较少的电力线载波通信帧同步与符号定时算法。通过算法仿真,表明该算法在信噪比较低时,具有门限自适应性,能够克服旁瓣的干扰,并易于硬件实现的特点。在一发一收两块现场可编程门阵列(FPGA)开发板上验证,提出新的帧同步、符号定时算法和硬件实现方案,实现了对电力线载波通信的正交频分复用（OFDM）基带系统进行实时、连续、准确的定时同步。     

一种适用于散射通信的联合帧同步和频偏估计算法研究

针对对流层散射通信中存在的多径衰落以及收发两端频偏,对一种适用于对流层散射通信的联合帧同步和频偏估计算法进行了研究;设计了一种适用于对流层散射通信的新型同步帧结构,其在帧同步信息前增加了周期循环PN序列用于辅助判决,能够提高衰落信道下的信号起点捕获概率;采用基于FFT的部分相关频域捕获算法,搜索最大相关值和频偏索引,同时完成了帧同步和频偏估计;在多径衰落和频偏影响下实现了联合帧同步和频偏估计算法;仿真结果表明:在衰落速率5 Hz,频偏1000 Hz散射信道下,正确捕获到帧同步信息概率在-4 dB信噪比下仍可达到90%以上,且频偏估计偏差在0.4 Hz以内     

基于曲线拟合的OFDM系统帧同步算法

提出了一种利用帧同步度量的几何特性进行统计判决的高性能帧同步算法。传统算法的帧同步位置通过同步度量的最大值判决获得,既没有极限运算也没有期望运算,缺少了统计平均且产生了方差。该文提出的算法对帧同步度量进行梯形曲线拟合,加入了极限运算和数学期望,并针对工程实现给出了低复杂度简化算法和复杂度分析。经过大量仿真实验证明,该算法的性能比Schmidl算法有明显改善,且复杂度要比其他同类算法低很多。     

一种改进的DVB-S2接收机帧同步方案

帧同步是DVB-S2系统接收机进行解调的基础。通过对已有帧同步方案进行综合研究和比较,提出一种改进的基于导频符号相关辅助和双峰值检测的DVB-S2接收机帧同步方案。与已有方法相比,该方案明显降低了帧同步错误概率,运算复杂度较低。实验结果表明,即使在DVB-S2标准规定的最恶劣的条件下(5 MHz归一化载波频偏和-2.35 dB的信噪比),该方案仍能快速准确地完成帧同步。     

循环PN相关时域同步正交频分复用频偏估计算法

针对电力线通信中,传统频偏估计复杂度较高问题,提出了低复杂度时域同步正交频分复用（TDS-OFDM）频偏估计算法。首先,对电力线网络特性进行解析,采用三段等长循环伪随机噪声序列（PN）构造帧头填充保护间隔;其次,帧头与帧体分别基于二进制相移键控（BPSK）和正交振幅调制（QAM）;最后,与传统基于循环前缀（CP）与一般PN频偏估计算法相比,改进算法只需对一段循环PN长度作相关,减少自相关运算次数,且可达到较好频偏估计性能。仿真表明：误码率（BER）为10^-4时,改进算法较传统基于CP及一般PN算法约有5 dB和1 dB的增益。当插入总序列及循环序列长度分别为420与165时,改进算法每帧相关运算次数减少1186次。由理论分析及仿真结果可知,所提算法有效降低计算复杂度,减少传输过程实现成本,提高通信速率。     

基于CAZAC序列的MIMO-OFDM定时同步算法

针对MIMO-OFDM系统定时同步中的精确度问题,提出一种基于CAZAC序列的定时同步方法。通过CAZAC序列优化帧的定时目标、准确度以及结构,使得帧和符号同步同时实现,简化定时算法。帧同步和符号同步的联合实现,降低了定时算法的计算量并能够准确定义信道的第一径,能够在时域实现整数频偏的估计,在提高同步精度的同时降低了系统的复杂度,通过仿真验证了算法在Rayleigh衰落信道中性能的明显改善。     

OFDM同步算法的FPGA实现

针对IEEE802.11a帧结构提出了具体的同步算法,包括帧同步、载波同步和符号同步,并阐述了各个模块的FPGA实现方法。仿真实验结果表明,该方法不仅具有更好的同步性能,而且复杂度低、易于实现。     

基于插值和周期图法的高动态信号载波频偏粗估计

针对卫星通信系统中接收信号载波动态范围大、信噪比低造成的信号载波同步困难的问题进行了研究。基于联合插值和频域移位平均周期图法的载波频偏估计算法,通过对半符号周期频域移位平均周期图法中各并行支路输出的功率谱峰值波形进行双谱线插值,以进一步降低载波频偏变化率估计误差,进而改善原算法捕获概率。仿真结果显示,当比特信噪比为2.5 dB时,相比于半符号周期频域移位平均周期图法,该算法只增加了一次插值计算就可以实现将载波频偏变化率估计误差降低27%。在同等估计精度和参数设置下,相比于半符号周期频域移位平均周期图法和带补零频域移位评价周期图法,基于联合插值和周期图法的载波频偏粗估计算法可达到更高的捕获概率。     

基于UW帧结构水声通信系统及其性能分析

设计了一种基于UW(Unique Word)帧结构的单载波频域均衡(SC-FDE)水声通信系统框架,论述了系统的基本原理。为解决帧同步过程中出现由水声多径引起的相关峰峰值分裂现象,提出一种基于UW序列的相关同步算法,使系统的同步精度显著提高。同时给出了基于UW序列的多普勒频移的估计和校正、信道估计和频域均衡算法。最后对系统的性能进行了分析。结果表明:采用相关同步算法的基于UW帧结构的单载波频域均衡水声通信系统能够显著提高在较复杂的信道条件下的帧同步精度,对水声信道中严重的多普勒频移和多径信道进行有效的估计,并能够对时变信道进行跟踪,在高信噪比下系统有较低的误码率,对水声通信有良好的应用价值。     

PN code-aided timing estimation,channel estimation and signal compensation in OFDM systems

In this paper, based on the correlation properties of the pseudo-random (PN) code, a scheme is proposed to achieve frame synchronization in the OFDM system. According to the estimated path delay time, the channel impulse response could be obtained with the proposed scheme. Then, based on the estimated channel response, the signal could be compensated through the one-tap frequency domain equalizer. Simulation results of the proposed frame synchronization scheme and channel estimation are presented in the paper. The miss probability of frame timing with the proposed frame synchronization scheme performs better than that with the moving average scheme and Beek's scheme. Besides, in the channel estimation, the estimator mean square error with the proposed algorithm is better than that with the algorithm using frequency domain pilots. Moreover, with the signal compensation by the estimated channel information, the frequency domain one-tap equalizer is used to improve the system performance.     

基于改进的超混沌系统修正射影同步算法研究

研究超混沌修正射影同步算法问题。由于修正射影同步不可预测的伸缩矩阵因子能够有效地提高保密通信的安全性,所以它在保密通信中有着非常诱人的应用前景,但是传统的同步射影算法由于较高的计算复杂度,难以得到广泛应用。针对上述问题,提出了一种新的基于超混沌系统修正射影同步算法。该方法首先给出了一个比已知的射影同步更一般形式的新同步,之后采用激活控制方法使两个一致的超混沌系统整体同步。最后算法在基于软件Maple和稳定性理论基础上,通过数值仿真同步的结果表明,提出的算法能够自主选择调节缩放矩阵中的比例因子,可以较好地满足状态控制器设计的射影同步,降低了算法的复杂性。     

一种改进的跳频抗干扰定时同步算法

跳频系统是抗干扰通信中一种常用的手段,定时同步方案设计需要考虑到系统特点,并且在干扰条件下具有良好性能;在对干扰条件下系统定时性能分析的基础上,针对传统CME检测算法计算复杂的问题,提出一种基于能量排序检测的平方定时同步算法;该算法首先对解跳后的信号进行能量检测,利用检测结果通过排序去除干扰后进行定时误差检测,最后通过内插恢复用于解调,无需多次迭代确定检测门限;仿真结果表明,改进算法与使用传统CME算法定时估计性能相当且能满足系统解调性能要求,使得计算量下降1/2;在不同干信比和不同干扰带宽下,归一化定时方差小于1×10^-3,解调性能损失小于0.5 dB。     

基于混沌级联的语音频域实时加密系统

针对现有语音实时保密通信系统中系统空载密钥泄漏现象导致容易遭受基于自适应同步控制方法攻击的问题,采用混沌级联对语音频域进行实时加、解密。该方案实现零密钥泄漏,有效抵御了基于自适应同步控制方法的攻击。系统测试分析结果表明,该方案是有效、安全的,优于基于单组混沌系统对时域的加密方法。     

矿井透地通信系统中的定时同步研究

对矿井透地通信系统中的定时同步问题进行了研究。首先以大地信道为对象构建了简单的弹性波介质模型,计算得到该模型的多径延时为20 ms;其次在Matlab环境中仿真并对比分析了非数据辅助定时定时同步方法和数据辅助定时同步方法在透地通信系统定时同步应用中的性能,得出非数据辅助定时同步方法对透地通信系统的信号功率要求较高、数据辅助定时同步方法具有较高可靠性且更适合透地通信系统的结论;最后对采用数据辅助定时同步方法,当OFDM信号的循环前缀长度分别为最大时延的0.5倍、2倍、4倍,信噪比为0~18 dB的透地通信系统解码误码率进行了仿真研究,结果表明,当OFDM信号的循环前缀长度大于最大时延的2倍、信噪比大于16 dB时,透地通信系统的解码误码率可达10-5数量级,从而验证了数据辅助定时同步方法应用于透地通信系统同步解码时的可靠性。